III. Les Volcans Explosifs

1) Caractéristiques et fonctionnement

Les volcans de type explosif sont caractérisés par une projection de cendres ou/et de blocs dans un rayon de plusieurs kilomètres.

Ils sont principalement localisés en zone de convergence des plaques (subduction). Les explosions sont d'autant plus impressionnantes que la viscosité de la lave est importante. En effet la silice, présente en grande quantité dans ce type de magma, donne une lave très visqueuse ce qui retient les gaz présents dans le magma et au contact de l'air crée une explosion, qui devient ensuite une nuée ardente. Ce type d'activité est le plus dangereux du fait des projections de blocs de diamètres différents dans un grand rayon.

On peut en déduire les caractéristiques principales des éruptions explosives :

Les explosions sont très violentes,

- Du magma est projeté à une très haute altitude,
- De gros matériaux volcaniques, bombes, roches (magma solidifié : tephra) sont expulsées à une grande distance du cratère,
- Des panaches de cendres s’élèvent à des kilomètres au-dessus du cratère,
- Des explosions projettent un mélange de cendres, de magma et de gaz qui reste en suspension puis retombe en dévalant les pentes du volcan.

Volcan explosif

Les phénomènes associés sont :

1°) Les nuées ardentes

Les nuées ardentes sont des écoulements pyroclastiques dont l'émission est dirigée et en contact avec le sol. Ce sont des mélanges variables de gaz, de particules solides, de cendres et même de blocs. Ces écoulements se déplacent à grande vitesse (jusqu'à 300 km/h) et les gaz propulsés sont toujours à très haute température (jusqu'à 500°C). Plus les matériaux sont finement divisés et riches en gaz, plus ils sont chauds, plus ils déplacent vite et plus les distances qu'ils parcourent sont longues.

Des nuées ardentes

2°) Les blasts

Les blasts sont des déferlantes pyroclastiques* de très forte intensité, le plus souvent dirigées latéralement, se déplaçant à grande vitesse en s'évasant et pratiquement composée uniquement de gaz très chauds.

3°) Les lahars

Les lahars se présentent soit sous forme de coulées de débris (> 50% blocs), soit sous forme de coulées de boue (> 50% de matériaux fins sables, limons, argiles). Les lahars sont un facteur de risque plus important encore que les nuées ardentes. Ces dernières cinquante années, les lahars ont fait près de 50 000 victimes. On distingue deux grandes catégories de lahars :

- Les lahars primaires ou lahars chauds qui se produisent pendant l'éruption magmatique.

- Les lahars post-éruptifs, secondaires ou froids qui sont consécutifs à des remaniements des matériaux accumulés, parfois depuis longtemps sur les pentes d'un volcan.

Lahar au mont Saint Helens

Formation d'un lahar

4°) Les écoulements gazeux

Les gaz sont présents dans toutes les éruptions explosives. Les nuages de gaz près des volcans sont généralement des mélanges, plus ou moins odorants, toxiques, lacrymogènes, etc. Deux gaz fréquemment émis au cours du dégazage des laves, à savoir l'oxyde de carbone et surtout le dioxyde de carbone sont inodores. Ce gaz, plus lourd que l'air, dévale les flancs du volcan et asphyxie tous les êtres vivants.

Des écoulements gazeux

Les types de laves des volcans explosifs

Les laves autres que les laves basaltiques sont classées en fonction de leur teneur en silice. Plus la teneur en silice est importante et moins la lave est fluide. Il arrive que la lave soit tellement visqueuse qu'elle obture le cratère du volcan qui, sous la poussée des gaz et de la vapeur d'eau qui provient du magma finit par exploser complètement comme le fit le Krakatoa ou seulement partiellement comme ce fut le cas du Mont St Helens.
Les éruptions explosives dites verticales se produisent généralement au sommet d'un cône volcanique avec des émissions importantes de gaz, de fumées, de vapeur d'eau, mais aussi des projections de lave, de cendres, de bombes ou de blocs, parfois gigantesques.
Selon la teneur des laves en silice et en eau, on distinguera différents types d'éruption :

» Vulcaniennes (laves peu fluides ou assez visqueuses)

Elles sont caractérisées par un magma très visqueux qui a souvent du mal à remonter à la surface. Il s'accumule au-dessus de la cheminée où il refroidit en formant un dôme. Un bouchon se crée à la sortie du cratère et bloque les gaz. Quand la pression des gaz devient trop forte, le bouchon explose en projetant des cendres, à plusieurs kilomètres de haut. Ces éruptions peuvent précéder une phase plinienne (cas du Mont Saint Helens en 1980).

» Stromboliennes (laves moyennement fluides)

Les éruptions stromboliennes alternent les phases explosives et les phases effusives.

( voir la Partie II, 1)

» Pliniennes - péléennes* (laves extrêmement visqueuses)

Les éruptions pliniennes - péléennes sont dues à une lave, riche en silice et très visqueuse. Elle ne peut pas s'écouler et s'accumule donc en haut du cratère jusqu'à former un dôme ou une aiguille. Quand la pression des gaz devient trop importante, la base du dôme se déchire et laisse s'échapper une nuée ardente constituée de laves, de gaz brûlants et de blocs qui sont projetés à plusieurs centaines de km/h. L'explosion est très destructrice et elle est souvent précédée d'une onde de choc. Ces éruptions sont particulièrement dangereuses.

2) Conséquences sur l'environnement

Les conséquences des éruptions sont de diverses sortes (humaines, matérielles et environnementales) mais nous n'étudierons que celles qui touche à l'environnement.

Conséquences négatives des éruptions explosives sur l'environnement :

Destruction de la flore : par contamination, explosion, brûlure
Destruction de la faune : par contamination, maladies, asphyxie, brûlure, noyade
Destruction des récoltes, des pâturages
Dérèglements climatiques : baisse des températures moyennes mondiales, augmentant des aléas naturels (inondations, tempêtes).

Conséquences positives - bienfaits du volcanisme :

Les volcans sont à l'origine de la vie car ils ont libéré d'énormes quantités d'eau, d'azote et de dioxyde de carbone, contribuant à la formation des océans, et donc à l'apparition de la vie.
Grande fertilité des sols grâce aux phosphates, sels de potassium ou les éléments minéraux nutritifs venant de la décomposition des pyroclastites*
Les volcans produisent des nouvelles terres, notamment les îles volcaniques.
Ils fournissent une exceptionnelle biodiversité

Forêt soufflée par le Mont Saint Helens

3) Un exemple: Le Mont Saint Helens

Le mont Saint Helens tient son nom d'un diplomate britannique portant le titre de Lord St Helens, ce diplomate était un ami de l'explorateur George Vancouver qui fit une exploration de la région à la fin du XVIII e siècle.

Le Mont St-Helens est situé aux États-Unis, dans l'état de Washington ( 80 km au nord de Portland ), c'est le plus turbulent (actif) des 15 grands volcans qui s'égrènent le long de la chaîne des Cascades, dans l'ouest Américain. Il a une hauteur d'environ 2 549 mètres.

Du point de vu des géologues, le mont St-Helens est un volcan « jeune » par rapport aux autres volcans de la région. Il s'est formé il y a environ 40 000 ans mais son sommet (celui présent avant la grande éruption de 1980) n'a commencé à s'élever il y a seulement 2 200 ans.

Ce volcan est un cône éruptif constitué de lave durcie mélangée à des cendres volcaniques et à de la pierre ponce. Le Mont St-Helens est célèbre pour son éruption catastrophique de 1980 :

- tua 57 personnes

- détruisit 250 maisons, 47 ponts, 24 kilomètres de voies ferrées, 300 kilomètres de routes et plus de 500 km2 de forêt.

Avant cette éruption, le Mont St-Helens était le cinquième plus haut pic de l’État de Washington, il dépassait largement la taille des collines environnantes. Son sommet était recouvert de neige et de glace ce qui lui valut d'obtenir (aussi grâce à sa forme conique → Cône) le nom de « Mont Fugi (célèbre montagne du centre du Japon) de l'Amérique ».

La dernière éruption du Mont St-Helens date de 2004 où la magma a atteint le sommet du cratère mais aucune explosion alarmante n'a eu lieu, quelques années plus tard (en 2006), une large panache de cendres est apparu mais sans faire aucun dégât.