Le volcanisme : éruptions effusives et explosives
Cours complet : les deux types d’éruptions, la formation du magma, la structure d’un volcan, les produits volcaniques, les roches, la répartition des volcans sur Terre, les risques et la prévention.
Le volcanisme est une des manifestations les plus spectaculaires de l’activité interne de la Terre. Coulées de lave incandescente, panaches de cendres, explosions cataclysmiques… Les éruptions volcaniques façonnent les paysages et peuvent représenter un danger pour les populations.
Ce chapitre explique comment fonctionne un volcan, d’où vient le magma, pourquoi il existe des éruptions très différentes et comment les scientifiques surveillent les volcans pour protéger les populations.
I. Les deux types d’éruptions volcaniques
Il existe deux grands types d’éruptions, qui dépendent de la viscosité du magma (sa capacité à couler plus ou moins facilement).
| Caractéristique | Éruption effusive | Éruption explosive |
|---|---|---|
| Autre nom | Volcanisme « rouge » | Volcanisme « gris » |
| Type de lave | Fluide (coule facilement) | Visqueuse (pâteuse, ne coule pas) |
| Comportement des gaz | Les gaz s’échappent facilement du magma fluide | Les gaz sont piégés dans le magma visqueux → accumulation de pression → explosion |
| Manifestations | Coulées de lave, fontaines de lave, projections modérées | Explosions violentes, panaches de cendres, nuées ardentes, projections de blocs |
| Forme de l’édifice | Cône volcanique (en forme de bouclier, pentes douces) | Dôme de lave visqueuse (pentes raides) ou stratovolcan |
| Roche formée | Basalte (sombre, fin) | Andésite ou rhyolite (plus claire) |
| Dangerosité | Peu dangereux (on peut s’écarter des coulées) | Très dangereux (nuées ardentes imprévisibles, ~500 °C, 300 km/h) |
| Exemples | Piton de la Fournaise (La Réunion), Kilauea (Hawaï), Eldfell (Islande) | Mont Saint Helens (USA, 1980), Montagne Pelée (Martinique, 1902), Vésuve (Italie, 79) |
Pensez à une bouteille de champagne : si le bouchon est mal mis (= magma fluide), le gaz s’échappe doucement → éruption effusive. Si le bouchon est bien serré (= magma visqueux), la pression monte, monte… et tout explose d’un coup → éruption explosive.
La différence entre éruption effusive et explosive vient de la viscosité du magma. Un magma fluide laisse les gaz s’échapper → éruption calme avec coulées. Un magma visqueux piège les gaz → accumulation de pression → éruption explosive.
II. La formation et la remontée du magma
A. Où et comment se forme le magma ?
Le magma se forme en profondeur, entre 50 et 150 km sous la surface, dans le manteau terrestre. La température y est suffisamment élevée pour provoquer la fusion partielle des roches : une partie de la roche fond et se mélange aux gaz dissous pour former le magma.
Le magma ne vient pas du centre de la Terre ni du noyau ! Le noyau est à ~2 900 km de profondeur. Le magma se forme beaucoup plus près de la surface, à quelques dizaines de kilomètres seulement.
B. La remontée et le stockage
Le magma, moins dense que les roches solides qui l’entourent, remonte lentement vers la surface. Il s’accumule dans un réservoir souterrain appelé chambre magmatique (ou réservoir magmatique), situé à quelques kilomètres sous le volcan.
Quand la pression des gaz contenus dans le magma devient trop forte, le magma est poussé vers la surface à travers la cheminée du volcan et sort par le cratère : c’est l’éruption.
C. Magma vs lave : quelle différence ?
| Terme | Localisation | Composition |
|---|---|---|
| Magma | En profondeur (chambre magmatique, cheminée) | Roches en fusion + gaz dissous |
| Lave | En surface (coulées, projections) | Magma dégazé (les gaz se sont échappés à la sortie) |
Le magma se forme en profondeur par fusion partielle des roches du manteau. Il remonte et se stocke dans la chambre magmatique. Les gaz contenus dans le magma sont le moteur de l’éruption. Arrivé en surface, le magma perd ses gaz et devient de la lave.
III. La structure d’un volcan
Un volcan est composé de plusieurs éléments, du plus profond au plus superficiel :
| Élément | Localisation | Rôle |
|---|---|---|
| Chambre magmatique | Quelques km sous le volcan | Réservoir où s’accumule le magma avant l’éruption |
| Cheminée | De la chambre au cratère | Conduit par lequel le magma remonte vers la surface |
| Cratère | Sommet du volcan | Ouverture par laquelle sortent la lave, les gaz et les projections |
| Édifice volcanique | En surface | Accumulation de lave solidifiée, de cendres et de projections au fil des éruptions |
| Fissures latérales | Flancs du volcan | Le magma peut aussi sortir par les côtés du volcan, pas uniquement par le cratère |
Un volcan est un édifice construit par l’accumulation de produits volcaniques (lave, cendres, bombes) autour d’un orifice de sortie, relié en profondeur à une chambre magmatique par une cheminée.
IV. Les produits volcaniques et les roches
A. Les différents produits émis
| Produit | Nature | Description |
|---|---|---|
| Coulées de lave | Liquide | Lave fluide qui s’écoule le long des pentes (éruptions effusives) |
| Gaz volcaniques | Gaz | Vapeur d’eau (principal), CO₂, SO₂, H₂S… Moteur de l’éruption |
| Cendres | Solide fin | Fines particules de roche projetées en altitude (peuvent voyager très loin) |
| Bombes volcaniques | Solide gros | Blocs de lave projetés et solidifiés en vol (parfois plusieurs mètres de diamètre) |
| Nuées ardentes | Mélange | Nuage brûlant de gaz, cendres et blocs (~500 °C) dévalant les pentes à grande vitesse. Extrêmement dangereux. |
B. Les roches volcaniques
Quand la lave refroidit, elle se solidifie et forme des roches volcaniques. Le refroidissement est rapide en surface, ce qui donne une roche à texture microlithique : petits cristaux visibles au microscope (microlithes) noyés dans une pâte de verre.
| Roche | Couleur | Type d’éruption | Localisation typique |
|---|---|---|---|
| Basalte | Sombre (gris foncé à noir) | Effusive | Dorsales océaniques, volcans de point chaud (Réunion, Hawaï) |
| Andésite | Gris moyen | Explosive | Zones de subduction (Andes, Japon) |
| Rhyolite | Claire (beige, rosée) | Explosive | Zones de subduction, arcs volcaniques |
| Pierre ponce | Très claire, criblée de trous | Explosive | Projections de volcans explosifs (si légère qu’elle flotte sur l’eau) |
Les roches volcaniques se forment par refroidissement rapide de la lave en surface. Le basalte (sombre, issu de lave fluide) est la roche volcanique la plus abondante sur Terre : il constitue l’essentiel du fond des océans.
V. La répartition des volcans sur Terre
Les volcans ne sont pas répartis au hasard sur le globe. Leur localisation est directement liée à la tectonique des plaques.
| Localisation | Contexte tectonique | Type de volcanisme | Exemples |
|---|---|---|---|
| Dorsales océaniques | Divergence — les plaques s’écartent | Effusif (basalte, sous l’eau) | Dorsale médio-atlantique, Islande |
| Zones de subduction | Convergence — une plaque plonge sous l’autre | Explosif (andésite, rhyolite) | Ceinture de feu du Pacifique, Antilles, Japon, Andes |
| Points chauds (intérieur d’une plaque) | Remontée de matière chaude depuis les profondeurs du manteau | Effusif (basalte) | Hawaï, Piton de la Fournaise (La Réunion) |
Environ 75 % des volcans actifs de la planète se trouvent sur le pourtour de l’océan Pacifique, là où se concentrent les zones de subduction. Cette zone est appelée la Ceinture de feu (ou Ring of Fire). On y trouve aussi environ 90 % des séismes mondiaux.
VI. Risques volcaniques et prévention
A. Le risque volcanique
Le risque volcanique dépend de deux facteurs : l’aléa (la probabilité qu’une éruption survienne et son intensité) et les enjeux (la population et les biens situés à proximité). Un volcan très actif mais situé loin de toute habitation représente un risque faible.
| Danger | Type de volcanisme | Description |
|---|---|---|
| Nuées ardentes | Explosif | Nuage brûlant dévalant les pentes à ~300 km/h. Danger mortel n°1. Ex. : Montagne Pelée 1902, 29 000 morts. |
| Coulées de lave | Effusif | Détruisent tout sur leur passage, mais avancent lentement (on peut s’en éloigner). |
| Retombées de cendres | Explosif | Peuvent couvrir des régions entières, perturber l’aviation et les cultures. |
| Lahars | Explosif | Coulées de boue formées par le mélange de cendres volcaniques et d’eau (pluie, neige fondue). |
| Gaz toxiques | Les deux | CO₂, SO₂… peuvent asphyxier ou empoisonner. |
B. La surveillance et la prévention
On ne peut pas empêcher une éruption, mais les volcanologues peuvent détecter des signes précurseurs pour donner l’alerte et organiser l’évacuation :
| Signe précurseur | Instrument de mesure | Ce que cela indique |
|---|---|---|
| Micro-séismes (trémor) | Sismographes | Le magma fissure les roches en remontant dans la cheminée |
| Gonflement du volcan | Inclinomètres, GPS | Le magma s’accumule dans la chambre magmatique et « pousse » le volcan vers le haut |
| Émissions de gaz | Analyseurs de gaz | Augmentation du SO₂ et du CO₂ → le magma est proche de la surface |
| Hausse de température | Caméras thermiques, satellites | Le magma réchauffe les roches environnantes |
On ne peut pas prévoir la date exacte d’une éruption, mais la surveillance permanente des volcans (séismes, déformations, gaz, température) permet de détecter la remontée du magma et de donner l’alerte pour protéger les populations. Les cartes de risques aident à planifier les évacuations.
VII. Glossaire des définitions
Ensemble des phénomènes liés à l’arrivée en surface de magma. Manifestation de l’activité interne de la Terre.
Mélange de roches en fusion et de gaz, formé en profondeur par fusion partielle des roches du manteau.
Magma dégazé arrivé en surface. En refroidissant, elle forme des roches volcaniques.
Éruption caractérisée par l’émission de lave fluide formant des coulées. Peu dangereuse. Exemple : Piton de la Fournaise.
Éruption violente avec projections de cendres, blocs et nuées ardentes, due à un magma visqueux piégeant les gaz.
Réservoir souterrain situé à quelques kilomètres sous le volcan, où le magma s’accumule avant l’éruption.
Conduit reliant la chambre magmatique au cratère, par lequel le magma remonte vers la surface.
Ouverture au sommet du volcan par laquelle sortent la lave, les gaz et les projections.
Nuage brûlant de gaz, cendres et blocs (~500 °C) dévalant les pentes d’un volcan explosif à grande vitesse (~300 km/h).
Roche volcanique sombre formée par le refroidissement rapide d’une lave fluide. Roche la plus abondante du fond océanique.
Passage d’une partie seulement d’une roche solide à l’état liquide, à l’origine de la formation du magma.
Zone de remontée de matière très chaude depuis les profondeurs du manteau, produisant un volcanisme effusif à l’intérieur d’une plaque.
Zone encerclant l’océan Pacifique où se concentrent ~75 % des volcans actifs et ~90 % des séismes, le long des zones de subduction.
Combinaison de l’aléa volcanique (probabilité d’éruption) et des enjeux (population, biens exposés).
VIII. Questions fréquentes (FAQ)
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