Les volcans
Nathalie Vachon et Mireille Viens Lamontagne
Introduction
Les volcans sont des montagnes indépendantes. Grands et beaux, mystérieux et changeants, ils obéissent rarement aux règles qui gouvernent le comportement des montagnes ordinaires. Ces dernières grandissent ou s'amenuisent imperceptiblement. Les volcans, eux, montrent un tempérament bruyant et explosif, naissent dans des cataclysmes soudains et brûlants. Ils s'élèvent parfois de plus de 300 m par an; de plus, lors de l'éruption, certains volcans crachent plus de 2000 tonnes de matériaux en une minute. Il n'en n'existe pas deux semblables. Du début de leur existence jusqu'à leur extinction, ils possèdent un pouvoir unique: celui de l'autodestruction et de l'auto-construction. On en a beaucoup appris sur eux durant le dernier demi-siècle, en voici un résumé.
Phénomènes accompagnateurs d'une éruption volcanique
Les magmas au contact de l'air se solidifient et libèrent des composés volatils dont une partie est formée de vapeur d'eau et parfois des quantités importantes de gaz carbonique. La vapeur qui s'élève des fissures et des cavités transmet sa chaleur aux roches. Si la vapeur monte plus lentement, elle se condense et forme des sources d'eau chaudes. Si ces sources d'eau chaudes rencontrent des sources souterraines, elles deviendront des sources thermales.
Les eaux des sources thermales sont différentes par leur composition. Certaines eaux sont acidulées, car elles sont riches en gaz carbonique (CO2). D'autres sont sulfureuses, car riches en acide sulfhydrique (H2S). Mais de toute évidence, ces eaux chaudes sont riches en sels minéraux.
L'activité fumerollienne se manifeste par une émission fréquente de vapeur d'eau et de CO2 à basse température. Elle a lieu dans des cratères ou des fissures de volcans actifs. Elle peut atteindre une température de 900o Celsius en plus de contenir du CO2, elles contiennent aussi de l'acide chlorhydrique (HCl), de l' hydrogène sulfuré (HF), du fluorure de silicium (SiF4), de l'oxyde de carbone (CO) et plus... Ces sels et les dérivés de ces acides forment des cristaux et se déposent à la sortie en incrustations de différentes couleurs.
Une autre source de vapeur est appelée soffioni. Son analyse chimique révèle la présence, en plus de la vapeur d'eau, de gaz carbonique (CO2), d'acide sulfurique (H2S), d'acide borique (H3BO3), d'ammoniac (NH3), de méthane (CH4) et d'hydrogène. Cette diversité et surtout les quantités de certains composés permettent l'exploitation et ainsi la création d'emplois dans la région.
Les gaz nommés ci-haut contiennent des substances en suspension qui s'appellent les éléments pneumatophiles; ce sont des chlorures alcalins (KCl et NaCl) ou du chlorure ferrique (FeCl3). Ils se déposent autour de la bouche des fumerolles.
Le volcanisme cosmique
L'évolution de la Terre
1) Au début, la Terre n'était qu'une masse gazeuse. Les électrons, ions et atomes des éléments les plus légers se perdaient dans l'espace, le champ gravitationnel de la terre n'était pas assez fort pour les retenir. La Terre s'est enrichie de matériaux plus lourds.
2) Peu à peu, la température de la Terre a diminué, les molécules volatiles se sont condensées et ont formé une enveloppe de magma basique qui renferme l'intérieur de la planète; ce noyau est formé de gaz très chauds et est sous grande pression.
3) Une enveloppe magmatique commence à se cristalliser, sur laquelle repose une chaude couche de gaz à 800oC (environ) où règne une pression de 400 atmosphères! Cette couche de gaz est dite pneumatosphère.
4) Avec le refroidissement, des cristaux de quartz et de feldspaths se défont de la pneumatosphère et forment une autre couche de type acide dite pegmatique.
5) La vapeur d'eau commence à se condenser et s'abbat avec violence sur la croûte terrestre. L'érosion, le démantèlement et l'accumulation des sédiments forment le protosial, la base des continents. Une stabilisation des conditions géologiques, semblables aux conditions actuelles, permet la formation des volcans.
La Lune
Si la Lune a eu droit à la même évolution que la Terre, il ne faut pas oublier que sa masse est 81 fois plus petite que celle de la Terre. À cause de son attraction gravitationnelle faible, la perte des éléments plus légers a été plus grande. Les phases 2, 3 et 4 sont semblables à celles de la Terre, à une différence près, la pneumatosphère lunaire s'est dispersée plus rapidement dans l'espace. Ce phénomène ne laissa qu'une fine couche de cristaux de quartz et de feldpaths au lieu d'une couche pegmatique.
Cette dispersion de la pneumatosphère a empêché la formation d'une atmosphère sur la Lune, donc celle des continents et des océans. Sans eau, il ne pouvait pas y avoir les phénomènes d'érosion, de sédimentation et de volcanisme anatectique. Les coulées effusives de magma basique ont été actives 3 millions d'années auparavant.
Mars
L'Olympus Mons, situé sur Mars, est le plus grand volcan du système solaire, il a une base de 500 km et une hauteur de 27 km. Le Mauna Loa d'Hawaii, qui est le plus gros volcan de la Terre, fait 195 km de base incluant sa partie immergée dans l'eau et 10 km de hauteur! Contrairement aux volcans de la Lune, ceux de Mars sont comparables à ceux de la Terre! Les sondes ont observé des centaines d'anciennes coulées de lave formant des pentes escarpées semblables à celles de la Terre. Mais comme ceux de la Lune, les volcans de Mars sont tous éteints.
Io
Le dernier endroit où il est susceptible de trouver des volcans actifs, autre que sur terre, est un satellite de Jupiter, Io. L'attraction gravitationnelle des satellites de Jupiter varie d'un jour à l'autre. Cette variation est suffisante pour qu'Io subisse d'importants changements de forme. Lorsqu'Io est plus proche de Jupiter, l'attraction gravitationnelle de Jupiter produit à la surface d'Io une déformation du sol de 100 mètres de haut! Ces changements de forme engendrent des frottements qui provoquent un échauffement interne suffisant pour faire fondre la plus grande partie d'Io et créer de grands édifices volcaniques.
L'activité volcanique d'Io est bien différente de celle de la terre. Lors des éruptions phréatiques terrestres, la force de projection des matériaux est presque égale à celle d' Io. Mais les éruptions terrestres de cette violence ne sont pas aussi longues puisqu'elles ne durent que quelques secondes tout au plus. Par contre, sur Io, ces éruptions durent des mois et peut-être même plus!
Les volcans d'Io rejettent en grande partie des composés de soufre ou des sulfures. Comme ces composés sont volatils, ils seraient à l'origine de la vitesse des projections des matériaux éruptifs. Par ailleurs, aucune des sondes envoyées sur Io n'a pu repérer une coulée de lave.
La composition de la lave
Le comportement des laves dépend de leur composition chimique qui règle leur température de fusion et, par conséquent, leur fluidité. Les laves basiques fondent à haute température (de 1000 à 1200oC) et sont très fluides; les laves acides, qui ont un point de fusion plus bas (de 800 à 1000 oC) sont plus visqueuses. Les laves fluides forment des coulées à surface lisse (pahoehoe), mais il arrive que la partie superficielle de la coulée déjà ridée, donne des laves dites cordées en raison de leur ressemblance avec un tas de cordes. Les laves visqueuses donnent des amas «en bloc», provenant de la fissuration de la première croûte refroidie. Dans les éruptions explosives, les laves sont déchiquetées et donnent des cinérites, des lapillis et des bombes volcaniques. La structure intime des laves dépend de la vitesse du refroidissement. Lorsqu'elle est lente, des cristaux ont le temps de se former. Les laves très brusquement refroidies se transforment en verre volcanique appelé obsidienne.
Le magma
Le matériau brut de toutes les éruptions et, d'ailleurs, de tous les volcans est un "magma" ( il est bon de vous rappeler qu'un volcan est le produit et le véhicule de l'éruption, mais non la cause). Le magma est une roche en fusion, pâteuse, de couleur rouge-orangé, qui remonte dans la cheminée du volcan pendant l'éruption. Il peut être visqueux ou fluide comme de la soupe, sursaturé de vapeurs et de gaz délétères ou en contenir peu. Certains magmas sont lourds et alcalins; d'autres sont légers et acides, mais tous atteignent des températures extrêmes: environ 1000 à 1100 degrés lorsqu'ils remontent des profondeurs de la Terre.
Le magma pulvérisé peut retomber sur Terre sous forme d'une fine cendre blanche qui se transforme en une substance compacte appelée tuf. Mélangée à de la vapeur d'eau, à de la pluie ou à de la neige fondue pendant une éruption, la cendre forme une boue épaisse qui, en séchant, devient une sorte de béton naturel.
Un autre produit d'éruption se trouve également formé à partir du magma lorsqu'il atteint la surface de la Terre: les gaz qu'il contient s'échappent en myriades de bulles, engendrant une matière mousseuse pleine d'écume. Cette écume, en se refroidissant, devient de la pierre ponce, roche légère vitreuse, fabriquée uniquement par les volcans.
La première phase appelée "Paléo Pelée" est celle de la construction d'un édifice constitué par l'accumulation d'agglomérats chaotiques ou stratifiés résultant de l'autofragmentation de laves massives.
La deuxième phase, ou "phase intermédiaire", se traduit par l'émission de nombreuses nuées ardentes, résultant de l'écoulement de colonnes éruptives à magma relativement basique.
La troisième phase, ou "phase récente", débute après une période de calme relatif. À l'heure actuelle, une trentaine d'éruptions magmatiques ont pu être répertoriées. L'activité se caractérise par l'alternance d'épisodes ponceux et d'épisodes à nuées ardentes péléennes, associés à la mise en place de dômes visqueux.
Conclusion
La plus grande partie de notre recherche a traité de la violence du volcanisme, mais les volcans ont un rôle bénéfique auquel l'homme doit peut-être son existence. Car, à part les gaz nocifs qu'ils dégagent, ils projettent les éléments de base de notre atmosphère terrestre, entre autres: l'azote, l'hydrogène et le gaz carbonique. Ce dernier constitue le support de la vie végétale, laquelle, à son tour, rejette de l'oxygène par le processus de la photosynthèse. Donc, comme vous avez pu le constater, le volcan est un monde brûlant et dangereux à ses heures, mais reste tout de même un monde mystérieux et fascinant.
Bibliographie
MURRAY John et HARDY David. Les volcans, Paris, France, Éditions Atlas, Paris, 1991, 187 pages.
RITTMANN Alfredo et Loredana. Les volcans, Paris, France, Éditions Atlas, Paris, 1976, 128 pages.
MILNE Lorus J. et Margery. Les montagnes, Nerdeland B.V., Éditions TIME-LIFE International, Nerderland, 1973, 189 pages.
Histoire de la montagne Pelée
http://volcano.ipgp.jussieu.fr:8080/martinique/phases.html
Fin
Recherche : Mireille Viens Lamontagne et Nathalie Vachon, Centre Le Goéland, Sherbrooke, QC
Page mise à jour : 28 mars 1998
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