Volcan

Unvolcanest une structuregéologiquequi résulte de la montée d'unmagmapuis de l'éruptionde matériaux (gazetlave) issus de ce magma, à la surface de lacroûte terrestreou d'un autreastre. Il peut être aérien ousous-marin.
LaSmithsonian Institutionrecense 1 432 volcansactifsdans le monde, dont une soixantaine en éruption chaque année. Mais cela ne tient pas compte de la plupart des volcans sous-marins qui ne sont pas accessibles à l'observation, qui sont plus nombreux. Un grand nombre a été mis en évidence ailleurs dans lesystème solaire.
Entre 500 et 600 millions de personnes vivent sous la menace d'une éruption. Environ 10 % des humains sont menacés par les activités volcaniques. Pour prévenir cerisque naturel, il faut comprendre la formation des volcans et le mécanisme des éruptions. C'est le sujet de lavolcanologie, également appelée « vulcanologie ».
Le magma provient de lafusionpartielle dumanteauet exceptionnellement de la croûte terrestre. L'éruption peut se manifester, de manière plus ou moins combinée, par des émissions de lave, par des émanations ou des explosions de gaz, par des projections detéphras, par des phénomènes hydromagmatiques, etc. Les laves refroidies et les retombées de téphras constituent des roches éruptives qui peuvent s'accumuler et atteindre des milliers de mètres d'épaisseur, formant ainsi desmontagnesou desîles. Selon la nature des matériaux, le type d'éruption, la fréquence d'éruption et l'orogenèse, les volcans prennent des formes variées, la plus typique étant celle d'une montagne conique couronnée par uncratèreou unecaldeira. La définition de ce qu'est un volcan a évolué au cours des derniers siècles en fonction de la connaissance que les géologues en avaient et de la représentation qu'ils pouvaient en donner.
Les volcans sont souvent des édifices complexes qui ont été construits par une succession d'éruptions et qui, dans la même période, ont été partiellement démolis par des phénomènes d'explosion, d'érosionou d'effondrement. Il est ainsi fréquent d'observer diverses structures superposées ou emboîtées.
Au cours de l'histoire d'un volcan, les types d'éruptions peuvent varier, entre deux types opposés :
Les bases de données scientifiques classifient le plus souvent les volcans par leur morphologie et/ou leur structure. La classification par type d'éruption reste difficile même si elle peut apparaître chez quelques auteurs français.
Lesubstantifmasculin«volcan» est unempruntà l'espagnolvolcán, substantif masculin de même sens, issu, par l'intermédiaire de l'arabeburkān, dulatinVulcanus, nom deVulcain, le dieu romain du feu, et deVulcano, une desîles Éoliennes, archipel volcanique au large de laSicile.
Un volcan est formé de différentes structures que l'on retrouve en général chez chacun d'eux :
Tous les volcans en activité émettent des gaz, mais pas toujours des matériaux solides (laves, tephra). C'est le cas duDallolqui n'émet que des gaz chauds.
Lesgaz volcaniquessont principalement composés de:
Puis viennent d'autres éléments volatils comme lemonoxyde de carbone, lechlorure d'hydrogène, ledihydrogène, lesulfure d'hydrogène, etc. Le dégazage du magma en profondeur peut se traduire à la surface par la présence defumerollesautour desquelles descristaux, le plus souvent desoufre, peuvent se former.
Ces émissions proviennent d'unmagmaqui contient ces gaz dissous. Le dégazage des magmas qui progresse sous la surface du sol est un phénomène déterminant dans le déclenchement d'uneéruptionet dans le type éruptif. Le dégazage fait monter le magma le long de la cheminée volcanique, ce qui peut donner le caractère explosif et violent d'une éruption en présence d'un magma visqueux.
Selon que lemagmaprovient de lafusiondumanteauou d'une partie de lalithosphère, il n'aura ni la même composition minérale, ni la même teneur en eau ou engaz volcaniques, ni la même température. De plus, selon le type de terrain qu'il traverse pour remonter à la surface et la durée de son séjour dans lachambre magmatique, il va soit se charger, soit se décharger en minéraux, en eau et/ou en gaz et va plus ou moins se refroidir. Pour toutes ces raisons, lestephraset leslavesne sont jamais exactement les mêmes d'un volcan à un autre, ni même parfois d'uneéruptionà une autre sur le même volcan, ni au cours d'une éruption, qui voit généralement la lave la plus transformée et donc la plus légère émise au début.
Les matériaux émis par les volcans sont généralement desrochescomposées demicrolitesnoyés dans unverre volcanique. Dans lebasalte, les minéraux les plus abondants sont lasilice, lespyroxèneset lesfeldspathsalors que l'andésiteest plus riche en silice et en feldspaths. La structure de la roche varie également : si lescristauxsont fréquemment petits et peu nombreux dans les basaltes, ils sont en revanche généralement plus grands et plus nombreux dans les andésites, signe que le magma est resté plus longtemps dans la chambre magmatique. 95 % des matériaux émis par les volcans sont des basaltes ou des andésites.
Le matériau le plus connu émis par les volcans est la lave sous forme decoulées. De type basaltique provenant de la fusion du manteau dans le cas d'unvolcanismedepoint chaud, dedorsaleou deriftou andésitique provenant de la fusion de la lithosphère dans le cas d'un volcanisme desubduction, plus rarement de typecarbonatique, elles sont formées de laves fluides qui s'écoulent le long des flancs du volcan. La température de la lave est comprise entre 700 et1 200°Cet les coulées peuvent atteindre des dizaines de kilomètres de longueur, une vitesse de cinquante kilomètres par heure et progresser dans destunnels de lave. Elles peuvent avoir un aspect lisse et satiné, appelée alors «lave pāhoehoe» ou « lave cordée », ou un aspect rugueux et coupant, appelée alors «lave ʻaʻā». Les coulées de ces laves, faisant parfois plusieurs mètres d'épaisseur, peuvent mettre des dizaines d'années à se refroidir totalement. Dans certains cas exceptionnels, de la lave en fusion peut remplir lecratèreprincipal ou un cratère secondaire et former unlac de lave. La survie des lacs de lave résulte d'un équilibre entre apport de lave venant de la chambre magmatique et débordement à l'extérieur du cratère associé à un brassage permanent par des remontées de gaz volcaniques afin de limiter le durcissement de la lave. Ces lacs de lave ne naissent que lors d'éruptions hawaïennes, la grande fluidité de la lave permettant la formation et le maintien de ces phénomènes. LeKīlaueaàHawaïet lepiton de la FournaiseàLa Réunionsont deux volcans qui possèdent des lacs de lave lors de certaines de leurs éruptions. L'Erta AleenÉthiopieet lemont ErebusenAntarctiquesont parmi les seuls volcans au monde à posséder un lac de lave de manière quasi permanente. Lors de certaines éruptions de l'Erta Ale, son lac de lave se vide ou au contraire son niveau remonte jusqu'à déborder et former des coulées sur les pentes du volcan.
Le plus souvent, les matériaux volcaniques sont composés de tephras ; ce sont lescendres volcaniques, leslapilli, lesscories, lespierres ponces, lesbombes volcaniques, les blocs rocheux ou basaltiques, lesobsidiennes, etc. Il s'agit de magma et de morceaux de roche arrachés du volcan qui sont pulvérisés et projetés parfois jusqu'à des dizaines de kilomètres de hauteur dans l'atmosphère. Les plus petits étant les cendres, il leur arrive de faire le tour de laTerre, portées par lesvents dominants. Les bombes volcaniques, les éjectas les plus gros, peuvent avoir la taille d'une maison et retombent en général à proximité du volcan. Lorsque les bombes volcaniques sont éjectées alors qu'elles sont encore en fusion, elles peuvent prendre une forme en fuseau lors de leur trajet dans l'atmosphère, en bouse de vache lors de leur impact au sol ou en croûte de pain en présence d'eau. Les lapilli, qui ressemblent à de petits cailloux, peuvent s'accumuler en épaisses couches et former ainsi lapouzzolane. Les pierres ponces, véritable mousse de lave, sont si légères et contiennent tellement d'air qu'elles peuvent flotter sur l'eau. Enfin, quand de fines gouttes de lave sont éjectées et portées par les vents, elles peuvent s'étirer en de longs filaments appelés «cheveux de Pélé».
Lemagmaest de la roche fondue située dans le sous-sol et contenant des gaz dissous qui seront libérés lors de la progression du liquide et à cause de la baisse de pression qui en découle. Lorsque le magma arrive en surface et perd ses gaz, on parle delave.
Le magma a une consistance fluide àvisqueuse. Il s'est formé à partir de lafusionpartielle dumanteauou plus rarement de lacroûte terrestre. L'origine peut être :
Généralement, ce magma remonte vers la surface en raison de sadensitéplus faible et se stocke dans lalithosphèreen formant unechambre magmatique. Dans cette chambre, il peut subir unecristallisationtotale ou partielle et/ou un dégazage qui commence à le transformer en lave. Si la pression et la cohésion des terrains qui le recouvrent deviennent insuffisantes pour le contenir, il remonte le long d'unecheminée volcanique(où la baisse de pression due à la remontée produit un dégazage qui diminue encore la densité de l'émulsion résultante) pour être émis sous forme de lave, c'est-à-dire totalement ou partiellement dégazé.
La présence d'eau dans le magma modifie significativement, voire complètement, le dynamisme volcanique et les propriétésrhéologiquesdes magmas. Elle abaisse notamment le seuil de mélange de près de200°Centre des magmas saturés en eau et sonexsolution(formation de bulles lorsqu'il remonte vers la surface) entraîne une réduction significative des viscosités. Les magmas terrestres peuvent contenir jusqu'à 10 % de leur poids en eau (principalement dans leurs minéraux sous formehydroxyléesupercritique, du typeamphibole) et il y a, selon les modèles, l'équivalent d'un à sept océans terrestres dans le manteau, si bien que lesvolcanologuesparlent de plus en plus d'hydrovolcanisme et d'hydrovolcanologie.
Il existe plusieurs manières de classer les volcans, mais leur diversité est tellement grande qu'il y a toujours des exceptions ou des intermédiaires entre plusieurs catégories. Les classifications les plus courantes distinguent des types de volcans suivant la morphologie, la structureet parfois le type d'éruption:
Comme toute classification de phénomènes naturels, beaucoup de cas sont intermédiaires entre les types purs : l'Etnaressemble à un stratovolcan posé sur un volcan bouclier,Heklaest à la fois un stratovolcan et un volcan fissural. DansVolcanoes of the World, Tom Simkin and Lee Siebert listent 26 types morphologiques.
Si on considère des zones plus larges comportant souvent plusieurs volcans, on peut distinguer :
Cette classification simpliste, absente de la littérature scientifique, est notamment utilisée en vulgarisation, dans les médias grand public, et pour une première approche pédagogique scolaire. Selon l'université de l'Oregon, il faudrait au moins six catégories pour englober plus de 90 % des volcans. Dans ce type de classement, on retient en général pour un volcan le type d'éruption le plus récent ou le plus fréquent, faisant abstraction de la longue et complexe histoire éruptive du volcan.
Ce mode de classification, largement contesté, répartit le plus souvent les volcans en deux catégories :
La « naissance » d'un volcan correspond à sa premièreéruption volcaniquequi le fait sortir de lalithosphère. La naissance d'un nouveau volcan est un phénomène qui se produit plusieurs fois par siècle. Il a pu être observé en1943avec leParicutín: une fracture laissant s'échapper desgaz volcaniqueset de lalavedans un champ a donné naissance à un volcan de 460 mètres de haut en neuf mois. En1963, levolcan sous-marindeSurtseyémergea au sud de l'Islandeformant ainsi une nouvelleîleet un nouveau volcan terrestre.
Il n'y a pas de consensus chez les volcanologues quant à la définition d'un volcan actif, dormant ou éteint, mais un volcan est le plus souvent qualifié d'éteint lorsque sa dernière éruption remonte à plus de 10 000 ans, d'endormi lorsqu'il a connu sa dernière éruption entre il y a 10 000 ans et quelques centaines d’années et d'actiflorsque sa dernière éruption remonte à quelques décennies au maximum.
Certains volcans, ditsmonogéniques, naissent lors d'une seule période éruptive qui peut durer — avec ou sans des interruptions — de quelques jours à quelques dizaines voire centaines d'années, après quoi ils s'éteignent. C'est par exemple le cas de la plupart des volcans de lachaîne des Puys(Massif central, France), formés entre 11500 et 5000av. J.-C.mais par une seule éruption pour chaque édifice volcanique. C'est aussi le cas duParicutín(Michoacán,Mexique), que l'on a vu naître en 1943 et dont l'éruption a perduré jusqu'en 1948, plus un second et dernier dernier épisode éruptif de trois mois en 1952.
Les volcans les plus imposantsconnaissent de nombreuses éruptions ou périodes éruptives au cours d'une vie de plusieurs centaines à millions d'années, séparées par des périodes de dormance. La durée séparant deux épisodes éruptifs est variable mais souvent d'un même ordre de grandeur, très différent d'un volcan à l'autre : certains ne connaissent qu'une éruption en plusieurs centaines de milliers d'années comme lesupervolcan de Yellowstone(nord-ouest desÉtats-Unis), tandis que d'autres sont en éruption quasi permanente comme leStromboli(îles Éoliennes,Italie) depuis le Moyen Âge voire l'Antiquité, ou leMerapi(Java,Indonésie) depuis leIIsiècle.
La fréquence des éruptions permet d'évaluer l'aléa, c'est-à-dire la probabilité qu'une zone puisse subir les effets d'une éruption. Cet aléa, combiné avec le type de manifestation volcanique et la présence de populations et savulnérabilité, permet d'évaluer lerisquevolcanique.
D'après le modèle de latectonique des plaques, levolcanismeest intimement lié aux mouvements desplaques tectoniques. En effet, c'est en général à la frontière entre deux plaques que les conditions sont réunies pour la formation de volcans.
Dans leriftdesdorsales, l'écartement de deuxplaques tectoniquesamincit lalithosphère, entraînant une remontée de roches dumanteau. Celles-ci, déjà très chaudes à environ1 200°C, se mettent à fondre partiellement en raison de ladécompression. Cela donne dumagmaqui s'infiltre par desfailles normales. Entre les deux bords du rift, des traces d'activités volcaniques telle que despillow lavaou « laves en coussin » se forment par une émission delavefluide dans une eau froide. Ces roches volcaniques constituent ainsi une partie de lacroûteocéanique.
Dans les rifts continentaux, il se produit le même processus, à ceci près que la lave ne s'écoule pas sous l'eau et ne donne pas de laves en coussins. C'est le cas du volcanisme de ladépression de l'Afar.
Lorsque deuxplaques tectoniquesse chevauchent, lalithosphère océanique, glissant sous l'autre lithosphère océanique ou continentale, plonge dans lemanteauet subit des transformations minéralogiques. L'eau contenue dans la lithosphère plongeante s'en échappe alors et vient hydrater le manteau, provoquant safusionpartielle en abaissant sonpoint de fusion. Ce magma remonte et traverse la lithosphère chevauchante, créant des volcans. Si la lithosphère chevauchante est océanique, unarc volcaniqueinsulaire se formera, les volcans donnant naissance à des îles. C'est le cas desAléoutiennes, duJaponou desAntilles. Si la lithosphère chevauchante est continentale, les volcans se situeront sur le continent, en général dans unecordillère. C'est le cas des volcans de lacordillère des Andesou de lachaîne des Cascades. Ces volcans sont en général des volcans gris, explosifs et dangereux. Cela est dû à leur lave visqueuse car riche ensilice, qui a du mal à s'écouler ; de plus, les magmas qui remontent sont riches en gaz dissous (eau et dioxyde de carbone), dont la libération soudaine peuvent former desnuées ardentes. Laceinture de feu du Pacifiqueest formée en quasi-majorité de ce type de volcan.
Il arrive parfois que des volcans naissent loin de toute limite deplaque lithosphérique(il pourrait y avoir plus de 100 000 montagnes sous-marines de plus de 1 000 mètres). Ils sont en général interprétés comme des volcans depoint chaud. Les points chauds sont des panaches demagmavenant des profondeurs dumanteauet perçant les plaques lithosphériques. Les points chauds étant fixes, alors que la plaque lithosphérique se déplace sur le manteau, des volcans se créent successivement et s'alignent alors, le plus récent étant le plus actif car à l'aplomb du point chaud. Lorsque le point chaud débouche sous un océan, il va donner naissance à un chapelet d'îles alignées comme c'est le cas pour l'archipel d'Hawaïou desMascareignes. Si le point chaud débouche sous un continent, il va alors donner naissance à une série de volcans alignés. C'est le cas dumont Camerounet de ses voisins. Cas exceptionnel, il arrive qu'un point chaud débouche sous une limite de plaque lithosphérique. Dans le cas de l'Islande, l'effet d'unpoint chaudse combine à celui de ladorsale médio-atlantique, donnant ainsi naissance à un immense empilement de lave permettant l'émersion de la dorsale. LesAçoresou lesîles Galápagossont d'autres exemples de points chauds débouchant sous une limite de plaque lithosphérique, en l'occurrence des dorsales.
Néanmoins, de nombreux volcans intra-plaque ne se présentent pas sur des alignements permettant d'identifier des points chauds profonds et permanents.
Uneéruption volcaniquesurvient lorsque lachambre magmatiquesous le volcan est mise sous pression avec l'arrivée demagmavenant dumanteau. Elle peut alors éjecter plus ou moins degaz volcaniquesqu'elle contenait selon son remplissage en magma. La mise sous pression est accompagnée d'un gonflement du volcan et deséismestrès superficiels localisés sous le volcan, signes que la chambre magmatique se déforme. Le magma remonte généralement par la cheminée principale et subit en même temps un dégazage, ce qui provoque untrémor, c'est-à-dire une vibration constante et très légère du sol. Ceci est dû à des petits séismes dont les foyers sont concentrés le long de la cheminée.
Au moment où lalaveatteint l'air libre, selon sa fluidité ou sa viscosité, elle s'écoule sur les flancs du volcan ou s'accumule au lieu d'émission, formant un bouchon de lave qui peut donner desnuées ardenteset/ou des panaches volcaniques lorsque celui-ci explose. Selon la puissance de l'éruption, la morphologie du terrain, la proximité de la mer,etc.d'autres phénomènes peuvent accompagner l'éruption : séismes,glissements de terrain,tsunamis,etc.
La présence éventuelle d'eau sous forme liquide —nappe phréatique,cours d'eau,lac de cratère, mer ou océan — sur la trajectoire du magma augmente son pouvoir explosif. En fragmentant les matériaux et en augmentant brutalement de volume en se transformant envapeur, l'eau agit comme un multiplicateur du pouvoir explosif d'une éruption volcanique qui sera alors qualifiée dephréatiqueou dephréato-magmatique.
La présence d'eau sous forme solide —calotte glaciaire,glacier,neige— peut provoquer desjökulhlaups— comme auGrímsvötnen1996—, lorsque le volume d'eau de fonte fait céder le glacier et entraîne destephras. De fortes précipitations peuvent entraîner des coulées de boue oulahars, pendant ou longtemps après une éruption.
L'éruption se termine lorsque la lave n'est plus émise. Les coulées de lave, cessant d'être alimentées, s'immobilisent et commencent à se refroidir et lescendres, refroidies dans l'atmosphère, retombent à la surface du sol. Mais les changements dans la nature des terrains par le recouvrement des sols par la lave et les tephras parfois sur des dizaines de mètres d'épaisseur peuvent créer des phénomènes destructeurs et meurtriers. Ainsi les cendres tombées sur des cultures les détruisent et stérilisent la terre pour quelques mois à quelques années, une coulée de lave bloquant une vallée peut créer un lac qui noiera des régions habitées ou cultivées, des pluies tombant sur les cendres peuvent les emporter dans les rivières et créer des lahars, etc.
Une éruption volcanique peut durer de quelques heures à plusieurs années et éjecter des volumes de magma de plusieurs centaines de kilomètres cubes. La durée moyenne d'une éruption est d'un mois et demi mais de nombreuses ne durent qu'une journée. LeStromboliest en éruption de façon presque continue — avec de courtes pauses — depuis environ 2 400 ans.
Lors des débuts de lavolcanologie, l'observation de quelques volcans a été à l'origine de la création de catégories basées sur l'aspect deséruptionset le type delaveémise. Chaque type est nommé selon le volcan référent. Le grand défaut de cette classification est d'être assez subjectif et de mal tenir compte des changements de type d'éruption d'un volcan.
Le terme de «cataclysmique» peut être ajouté lorsque la puissance de l'éruption entraîne de lourds dégâts environnementaux et/ou humains comme ce fut le cas pour leSantorinvers1600av. J.-C.qui aurait contribué à la chute de lacivilisation minoenne, leVésuveen79qui détruisitPompéi, leKrakatoaen1883qui engendra untsunamide quarante mètres de hauteur, lemont Saint Helensen1980qui rasa des hectares de forêt, etc.
Afin d'introduire une notion de comparaison entre les différentes éruptions volcaniques, l'indice d'explosivité volcanique, aussi appelée échelle VEI, fut mis au point par deux volcanologues de l'Université d'Hawaïen1982. L'échelle, ouverte et partant de zéro, est définie selon le volume des matériaux éjectés, la hauteur dupanache volcaniqueet des observations qualitatives.
Il existe deux grands types d'éruptions volcaniques dépendant du type de magma émis : effusives associées aux «volcans rouges» et explosives associées aux «volcans gris». Les éruptions effusives sont les éruptionshawaïenneetstromboliennetandis que les explosives sont lesvulcanienne,péléenneetplinienne. Ces éruptions peuvent se dérouler en présence d'eauet prennent alors les caractéristiques d'éruptionsphréatique,phréato-magmatique,surtseyenne,sous-glaciaire,sous-marineetlimnique.
Outre le volcan en lui-même, différentes formationsgéologiquessont directement ou indirectement liées à l'activité volcanique.
Certains reliefs ou paysages résultent du produit direct deséruptions. Il s'agit descônes volcaniquesen eux-mêmes formant desmontagnesou desîles, desdômeset descoulées de lavesolidifiée, destunnels de lave, des «pillow lavas» et lesguyotsdesvolcans sous-marins, destrappsformant desplateaux, des accumulations detephrasentufs, descratèreset desmaarslaissés par la sortie de lalave, etc.
D'autres reliefs résultent d'uneérosionou d'une évolution des produits des éruptions. C'est le cas desdykes,necks,sills,roches intrusives,mesasetplanèzesdégagés par l'érosion, descaldeirasetcirquesrésultant de l'effondrement d'une partie du volcan, deslacs de cratèreou formés en amont d'unbarrageconstitué des produits de l'éruption, desatollscoralliensentourant les vestiges d'un volcan sous-marin effondré, etc.
Certaines activitésgéothermiquespeuvent précéder, accompagner ou suivre uneéruption volcanique. Ces activités sont en général présentes lorsqu'une chaleur résiduelle provenant d'unechambre magmatiqueréchauffe de l'eau provenant d'unenappe phréatiqueparfois jusqu'à l'ébullition. En surface, se produisent alorsgeysers,fumerolles,mares de boue,mofettes,solfataresou encore dépôts de minéraux. Ces phénomènes peuvent être regroupés dans des « champs volcaniques ». Ces champs volcaniques se forment lorsque l'eau des nappes phréatiques est réchauffée par des réservoirs de magma situés à faible profondeur. C'est le cas des supervolcans commeYellowstoneauxÉtats-Uniset deschamps PhlégréensenItalieou des champs géothermiques comme àHaukadalurenIslande.
Au niveau desdorsales océaniques, l'eau de mer s'infiltre dans les anfractuosités duplancher océanique, se réchauffe, se charge en minéraux et ressort au fond des océans sous la forme defumeurs noirs ou de fumeurs blancs.
Dans un cratère possédant une activité de dégazage et de fumerolles, unlac acidepeut se former par recueil des eaux de pluie. L'eau du lac est très acide avec unpHde 4 à 1, parfois très chaude avec une température de 20 à85°Cet seules descyanobactériessont capables de vivre dans ces eaux alors teintées en bleu-vert. Ce type de lac est courant au niveau des grandes chaînes de volcans comme laceinture de feu du Pacifiqueet dans lavallée du Grand Rift.
Le volcanisme est né en même temps que laTerre, lors de la phase d'accrétionde sa formation il y a 4,6 milliards d'années. À partir d'une certaine masse, les matériaux au centre de la Terre subissent d'importantespressions, créant ainsi de la chaleur. Cette chaleur, accentuée par la dégradation deséléments radioactifs, provoque lafusionde la Terre qui dissipe vingt fois plus de chaleur qu'aujourd'hui. Après quelques millions d'années, une pellicule solide se forme à la surface de la Terre. Elle est déchirée en de nombreux endroits par des flots delaveet par de grandes massesgranitoïdesqui donneront les futurscontinents. Par la suite, lesplaques lithosphériquesnouvellement créées se déchireront préférentiellement à des endroits précis où se formeront les volcans. Pendant cent millions d'années, les volcans rejetteront dans la maigreatmosphèrede l'époque de grandes quantités de gaz :diazote,dioxyde de carbone,vapeur d'eau,oxyde de soufre,acide chlorhydrique,acide fluorhydrique,etc.Il y a 4,2 milliards d'années, malgré les375°Cet la pression 260 fois supérieure à celle d'aujourd'hui, la vapeur d'eau se condense et donne naissance auxocéans.
Le rôle de la formation des premières molécules organiques et de l'apparition de la viesur Terre peut être imputé aux volcans. En effet, lessources chaudes sous-marinesou lessolfatareset autresgeysersoffrent des conditions propices à l'apparition de la vie : de l'eau qui a lessivé des molécules carbonées, des minéraux, de la chaleur et de l'énergie. Une fois la vie répandue et diversifiée à la surface de la Terre, les volcans auraient pu provoquer à l'inverse degrandes extinctions: l'âge des grandes extinctions du vivant coïncide avec l'âge destrapps. Ces trapps auraient pu être provoqués par la chute demétéoritesou l'éruptionexceptionnelle depoints chauds. Les effets combinés desgaz volcaniqueset particules dispersés dans l'atmosphère auraient provoqué la disparition de nombreuses espèces par unhiver volcaniquesuivi d'une hausse de l'effet de serrepar les changements dans la composition gazeuse de l'atmosphère.
Une des théories les plus acceptées pour l'apparition de l'hommeserait l'ouverture durift africain: uniformément humide au niveau de l'équateur, le climat africain se serait asséché à l'est du rift qui arrête les nuages venant de l'Ouest. Leshominidés, s'adaptant à leur nouveau milieu formé d'unesavane, auraient développé labipédiepour échapper à leurs prédateurs.
Encore de nos jours, les volcans participent à l'évacuation de la chaleur interne de la Terre et aucycle biogéochimiquemondial en libérant les gaz, la vapeur d'eau et les minéraux engloutis dans lemanteauau niveau desfosses de subduction.
Depuis l'apparition de l'agricultureet lasédentarisationdes sociétés, les hommes ont toujours côtoyé les volcans. Les louant pour les terres fertiles qu'ils offrent, ils les craignent aussi pour leurséruptionset les morts qu'ils provoquent. Rapidement, par méconnaissance d'un phénomène naturel, les volcans sont craints,déifiés, considérés comme l'entrée du royaume des morts, desenferset des mondes souterrains peuplés d'esprits malfaisants et sont l'objet delégendeset demythessuivant les différentes cultures.
Dans les tribus d'Asie, d'Océanieet d'Amériquevivant à proximité de laceinture de feu du Pacifique, les éruptions volcaniques sont considérées comme étant les manifestations de forces surnaturelles ou divines. Dans lamythologie maorie, les volcansTaranaki/EgmontetRuapehutombèrent tous deux amoureux du volcanTongariroet une violente dispute éclata entre les deux. C'est la raison pour laquelle aucunMāorine vit entre les deux volcans colériques, de peur de se retrouver pris au milieu de la dispute.
Parmi d'autres mythes et légendes, on peut signaler celui deDevils Towerqui se serait dressé pour sauver sept jeunes fillesamérindiennesd'oursqui auraient griffé les parois rocheuses ou encore l'histoire de la déessePéléqui, chassée deTahitipar sa sœurNamakaokahai, trouva refuge dans leKīlaueaet depuis, de rage, déverse des flots delaved'un simple coup de talon.
Chez lesIncas, les caprices duMistilui ont valu d'avoir soncratèreobstrué par un bouchon deglace, punition infligée par leSoleil. LesChagasdeTanzanieracontent que leKilimandjaro, excédé par son voisin le volcanMawensi, le frappa à grand coup de pilon, ce qui lui valut son sommet découpé. Pour les Amérindiens de l'Oregon, lemont Mazamaétait la demeure du dieu maléfique du feu et lemont Shastacelle du dieu bénéfique de la neige. Un jour les deux divinités sont entrées en conflit et le dieu du feu fut vaincu et décapité, créant ainsiCrater Lake.
Les volcans furent le lieu desacrifices humains:enfantsjetés dans le cratère duBromoenIndonésie,chrétienssacrifiés aumont UnzenauJapon,viergesprécipitées dans lelac de laveduMasayaauNicaragua, enfants jetés dans unlac de cratèrepour calmer le volcan sous-lacustre d'IlopangoauSalvador, etc.
Pour lesGrecset lesRomains, les volcans sont le lieu de vie d'HéphaïstosouVulcain. Les éruptions sont expliquées comme étant une manifestation divine : colère des dieux, présages, activité des forges d'Héphaïstos — que les Grecs situaient sous l'Etna— ou de celles de Vulcain — que les Romains plaçaient sousVulcano— ,etc.. Lescyclopesgrecs pourraient être une allégorie des volcans avec leurcratèresommital tandis que le nom d'Héraclèsdérive dehieraouetna, le mot grec servant à désigner les volcans. Aucune explication scientifique ou ne faisant pas intervenir les dieux n'était retenue.
Parmi les mythes grecs mettant en scène des volcans, le plus célèbre est celui narré parPlatondans leTiméeet leCritias. Ces récits relatent la disparition de l'Atlantide, engloutie par les flots dans un gigantesquetremblement de terresuivi d'untsunami. Ce mythe pourrait avoir pour origine l'éruption duSantorinvers1600av. J.-C.qui détruisit presque entièrement l'île, et qui serait en partie responsable de la chute de lacivilisation minoenne. Cependant, aucune observation de l'éruption du Santorin ne fut consignée et ce n'est qu'au début duXXsiècle que l'on se rendit compte de la puissance de l'éruption.
LepoèteromainVirgile, s'inspirant des mythes grecs, rapporta que lors de lagigantomachie,Encelade, en fuite, fut enseveli sous l'EtnaparAthénaen guise de punition pour sa désobéissance aux dieux. Les grondements de l'Etna constituent ainsi les pleurs d'Encelade, les flammes sa respiration et letrémorses tentatives de se libérer.Mimas, un autre géant, fut quant à lui englouti sous leVésuveparHéphaïstoset le sang des autres géants vaincus jaillit desChamps Phlégréensà proximité.
Dans lechristianismepopulaire, malgré quelques tentatives d'explications pré-scientifiques, les volcans étaient souvent considérés comme l'œuvre deSatanet les éruptions comme des signes de la colère deDieu. Un certain nombre demiraclesattribués à certainssaintssont associés dans la tradition catholique à des éruptions : ainsi en253, la ville deCatanefut épargnée lorsque les flots delavede l'Etnase scindèrent en deux devant la procession transportant lesreliquesdesainte Agathe. Mais en1669, la procession avec les mêmes reliques ne put éviter la destruction de la grande majorité de la ville.
En1660, l'éruption duVésuvefit pleuvoir aux alentours descristauxdepyroxènenoirs. La population les prit pour descrucifixet attribua ce signe àsaint Janvierqui devintsaint patronet protecteur deNaples. Depuis, à chaque éruption, une procession défile dans Naples pour implorer la protection du Saint. De plus, trois fois par an a lieu le phénomène de la liquéfaction du sang de saint Janvier qui, selon la tradition, s'il se produit, protège la ville de toute éruption du Vésuve.
Aujourd'hui encore, des processions religieuses sont associées aux volcans et à leur activité. ÀHawaï, les habitants vénèrent encorePéléet lemont Fujiest la montagne sacrée dushintoïsmede même que leBromopour leshindouistesindonésiens.
Un des objectifs de lavolcanologieest de comprendre l'origine et le fonctionnement des volcans et des phénomènes assimilés afin d'établir un diagnostic sur les risques et les dangers encourus par les populations et les activités humaines. Lesprévisions volcanologiquesnécessitent la mise en œuvre d'instruments (la naissance de la volcanologie instrumentale date de 1980 lors de l'éruption du mont Saint Helens; le volcan fut entièrement instrumenté à cette époque) et le savoir de plusieurs disciplines scientifiques. Les connaissances actuelles ne permettent aujourd'hui que de prédire le type deséruptions, sans savoir en revanche, à plus de que quelques heures à l'avance, quand elles auront lieu, combien de temps elles dureront et surtout leurs importances (volume delave, intensité des dégagements, etc).
De plus en plus, la tendance est à la surveillance en continu les volcans actifs réputés dangereux à l'aide d'appareils télécommandés alimentés par piles solaires. À cet égard, l'équipement duPiton de la Fournaise, àLa Réunion, pourtant réputé non dangereux, est exemplaire. Les mesures sont transmises par télémétrie à l'observatoire et toutes les dilatations, les tremblements et les variations de température sont enregistrés.
Lessécurités civilesdes pays touchés tentent alors de trouver les justes compromis entre les risques et les précautions inutiles. Dans bon nombre de cas, les autorités se sont montrées peu attentives. Il y eut cependant certains succès comme en1991pour l'éruption duPinatubooù les experts ont convaincu le gouvernementphilippind'organiser l'évacuation de 300 000 personnes. Malgré 500 victimes, 15 000 vies ont ainsi pu être épargnées.
Depuis1600, les volcans ont fait 300 000 morts dans le monde, ce qui représente en 2011:
Contrairement à la croyance populaire, lescoulées de lavefont en général plus de dégâts matériels que de victimes (cf. les 0,3 % ci-dessus) car même si elles peuvent être très rapides avec plusieurs dizaines de kilomètres par heure, leur comportement est généralement prévisible, laissant le temps aux populations d'évacuer. En2002, lelac de laveducratèreduNyiragongose vide à la faveur de failles qui se sont ouvertes dans le volcan : deux coulées atteignent la ville deGomaauCongo démocratique, font 147 morts et détruisent 18 % de la ville. Ces fleuves de matière en fusion laissent peu de chance à la végétation et aux constructions se trouvant sur leur passage, les consumant et les ensevelissant dans une gangue de roche.
Appelées aussi coulées pyroclastiques, lesnuées ardentessont des nuages gris qui dévalent les pentes des volcans à plusieurs centaines de kilomètres par heure, atteignent les600°Cet parcourent des kilomètres avant de s'arrêter.
Nés de l'effondrement d'undômeou d'uneaiguille de lave, ces nuages composés degaz volcaniqueset detéphrasglissent sur le sol, franchissent des crêtes et consument tout sur leur passage. Les empilements des matériaux transportés par les nuées ardentes peuvent s'accumuler sur des dizaines de mètres d'épaisseur et sont à l'origine des étendues d'ignimbrites.
Les plus meurtrières sontcelles du Krakatoa en 1883qui ont fait 36 000 morts. En1902, une coulée pyroclastique née de lamontagne PeléeenMartiniquea rasé la ville deSaint-Pierreet tué ses 29 000 habitants. Plus récemment, le réveil de laSoufrièredeMontserrata provoqué la destruction dePlymouth, la capitale de l'île, et rendu inhabitable la grande majorité de l'île à cause des passages répétés de nuées ardentes.
Expulsées par despanaches volcaniques, lescendres volcaniquespeuvent retomber et recouvrir des régions entières sous une épaisseur de plusieurs mètres, provoquant la destruction des cultures et l'apparition defaminescomme ce fut le cas après l'éruption duLakide1783enIslande, l'effondrement des toits des habitations sur leurs occupants, la formation delaharsen cas de pluies, etc.
Lesséismespeuvent être provoqués à la suite de la vidange de lachambre magmatiquelorsque le volcan s'effondre sur lui-même et forme unecaldeira. Les multiples glissements des parois du volcan génèrent alors des séismes qui provoquent l'effondrement des bâtiments parfois fragilisés par des chutes decendre volcanique.
Lestsunamispeuvent être générés de multiples manières lors d'uneéruption volcaniquecomme avec l'explosion d'unvolcan sous-marinou à fleur d'eau, la chute de parois ou denuées ardentesdans la mer, l'effondrement du volcan sur lui-même mettant en contact direct l'eau avec lemagmade lachambre magmatique, des mouvements de terrain liés à la vidange de la chambre magmatique, etc. En1883, l'explosion duKrakatoagénéra un tsunami qui, associé aux nuées ardentes, fit 36 000 victimes, en1792celle dumont Unzenen fit 15 000.
À la manière des nuées ardentes, lesglissements de terrainpeuvent provoquer des avalanches meurtrières. Dans de rares cas, c'est une grande partie ou la majorité du volcan qui se désagrège sous la pression de lalave. En1980, lemont Saint Helensa surpris lesvolcanologuesdu monde entier lorsque la moitié du volcan s'est disloquée. Certains scientifiques, se croyant à l'abri sur des collines environnantes, se sont fait piéger et ont péri dans la gigantesquenuée ardentequi a suivi.
Lesgaz volcaniquessont le danger le plus sournois des volcans. Ils sont parfois émis sans aucun autre signe d'activité volcanique lors d'uneéruption limnique. En1986, auCameroun, une nappe dedioxyde de carboneest sortie dulac Nyos. Étant plus lourd que l'air, ce gaz a dévalé les pentes du volcan et a tué 1 800 villageois et plusieurs milliers de têtes debétaildans leur sommeil parasphyxie.
Leslaharssont des coulées boueuses formées d'eau, detéphrasen majorité decendres volcaniquesfroides ou brûlantes, très denses et lourdes et charriant quantité de débris tels des blocs rocheux, des troncs d'arbres, des restes de bâtiments, etc. Les lahars se forment lorsque despluiesimportantes survenant lors decyclones tropicauxou des pluiessynoptiquesprolongées s'abattent sur des cendres volcaniques. Ils peuvent survenir des années après uneéruption volcaniquetant que des cendres peuvent être entraînées. En 1985, 24 000 habitants de la villecolombienned'Armerofurent engloutis sous un lahar né sur les pentes duNevado del Ruiz.
Lejökulhlaupest un type decrueparticulièrement puissant et brutal. Il se forme lorsqu'uneéruption volcaniquesurvient sous unglacierou unecalotte glaciaireet que la chaleur dumagmaou de lalaveparvient à faire fondre de grandes quantités deglace. Si l'eau de fonte ne peut s'évacuer, elle forme unlacqui peut se vider lorsque la barrière qui le retient formée par une paroi rocheuse ou un glacier se rompt. Un flot mêlant lave,téphras,boue,glaceet blocs rocheux s'échappe alors du glacier, emportant tout sur son passage. Les jökulhlaup les plus fréquents se déroulent enIslande, autour duVatnajökull.
L'acidification des lacsest une autre conséquence possible de la présence d'un volcan. L'acidification a pour effet d'éliminer toute forme de vie des eaux et de leurs abords et peut même constituer un danger pour les populations riveraines. Ce phénomène survient lorsque des émanations degaz volcaniquesdébouchent au fond d'un lac, celui-ci va alors les piéger par dissolution ce qui acidifie les eaux.
Lescendres,gaz volcaniqueset gouttelettes d'acide sulfuriqueet d'acide fluorhydriqueexpulsées dans l'atmosphèrepar despanaches volcaniquespeuvent provoquer despluies acideset des «hivers volcaniques» qui abaissent les températures et peuvent provoquer desfamines, des hivers rigoureux ou des étés froids à l'échelle mondiale comme ce fut le cas pour les éruptions duSamalas en 1257, duTamboraen1815et duKrakatoaen1883.
Des recherches récentes montrent que les éruptions volcaniques ont un impact significatif sur le climat mondial et doivent être considérées comme des phénomènes catalytiques essentiels pour expliquer les changements écologiques et les bouleversements historiques.
Par certains aspects, l'homme peut tirer profit de la présence des volcans avec :
Un volcan contribue aussi autourismeen proposant unpanorama, des destinations derandonnée, duthermalismeou même un lieu depèlerinageaux visiteurs.
Même dans le domaine artistique, leur influence se fait sentir : certaines éruptions fortement émettrices decendres volcaniquescomme celle duTamboraen1815ont généré descouchers de soleilspectaculaires durant plusieurs années. Certains peintres commeTurneront su capter cette lumière à travers des œuvres originales qui annoncent l'impressionnisme.
Lavolcanologieou (beaucoup plus rarement) vulcanologie est la science qui étudie les phénomènes volcaniques, leurs produits et leurs mises en place : volcans,geysers,fumerolles,éruptions volcaniques,magmas,laves,tephras, etc. Un volcanologue ou vulcanologue est lescientifiquespécialiste de cette discipline liée à lagéophysique, à lasismologieet à lagéologiedont elle est une spécialité.
Les objectifs de cette science sont de comprendre l'origine et le fonctionnement des volcans et des phénomènes assimilés afin d'établir un diagnostic, pour une période déterminée, des risques et des dangers encourus par les populations et les activités humaines. Les études et les recherches se déroulent dans un premier temps sur le terrain afin de procéder à des collectes d'informations sous la forme d'observations, de mesures et d'échantillonnages et dans un second temps en laboratoire afin d'analyser et d'interpréter les données et les échantillons. En effet, la gestion des effets même d'une éruption une fois qu'elle se produit est impossible. Seules quelques opérations de détournement decoulée de laveont réussi sur l'EtnaenItalieet àHeimaeyenIslande.
Seule lapréventionpermet de limiter ou d'éviter les effets d'une éruption volcanique. Cette prévention passe par une observation du volcan et des signes avant-coureurs d'une éruption : émissions degaz volcaniques, gonflement et dégonflement du volcan,séismesmineurs, anomalies thermiques, etc. L'évacuation de manière temporaire et dans l'urgence des zones en danger est le moyen de prévention le plus employé. Néanmoins, il existe des moyens de prévention à long terme comme l'évacuation totale des zones les plus exposées aux risques volcaniques, l'élaboration de plans de prévention, d'évacuation, de secours et de sensibilisation des populations, etc.
Lesvolcans sous-marinssont les plus nombreux surTerre. On estime que 75 % des volcans et des matériaux ignés émis par les volcans le sont au niveau desdorsales océaniques. Les volcans faille se trouvent en grande majorité le long des dorsales océaniques où ils émettent deslavesfluides. Ces laves, soumises aux eaux froides comprises entre un et deuxdegré Celsiuset à la fortepression, prennent la forme de boules : ce sont les «pillow lavas».
Les autres volcans situés le long desfosses de subductionet ceux formés par unpoint chauddonnent naissance à unemontagnesous-marine à sommet plat et à pente très raide : unguyot. Lorsqu'un volcan sous-marin parvient à atteindre la surface, il émerge dans une éruption detype surtseyenne. Deux volcans sous-marins sont célèbres et surveillés : leKamaʻehuakanaloaqui sera le prochain volcan d'Hawaïà émerger de l'océan Pacifiqueet leKick-'em-Jennyau nord de l'île de la Grenadedans lesAntilleset qui est très proche de la surface et a une activité explosive.
Lemassif Tamuest unvolcan boucliersous-marin considéré comme le plus vaste volcan de laTerreet l'un des plus grands dusystème solaire.
LaTerren'est pas la seuleplanèteduSystème solaireà connaître une activité volcanique.
Vénusconnaît un intense volcanisme avec 500 000 édifices volcaniques,Marscomporte l'Olympus Mons, un volcan considéré comme éteint et haut de 22,5 kilomètres faisant de lui le plus haut sommet du Système solaire, laLuneest couverte par les «maria lunaires», d'immenses champs debasalte.
Des volcans existent aussi sur dessatellitesdeJupiteret deNeptune, notammentIoetTriton. La sondeVoyager 1a permis de photographier enmars 1979uneéruptionsur Io, tandis queVoyager 2a fait découvrir sur Triton enaoût 1989des traces decryovolcanismeet desgeysers.Encelade, satellite deSaturne, est le siège decryovolcans(voir l'article Encelade, section Cryovolcanisme). La composition chimique variant considérablement entre les planètes et les satellites, le type d'éjectaest très différent de ceux émis sur Terre tels dusoufre, de la glace d'azote, etc.
L'éruptiond'un volcan à proximité d'une zone peuplée est très souvent vécue comme un événement majeur dans la vie d'un pays car, outre le caractère spectaculaire et inattendu d'une éruption, celle-ci nécessite une surveillance et, parfois, l'évacuation et la prise en charge des personnes en danger.
Les volcans sont parfois les acteurs principaux de certainsfilms catastrophescommeLe Pic de DanteetVolcanoou ledocu-fictionSupervolcande laBBCet deDiscovery Channelqui met en scène le réveil du supervolcan deYellowstonedans une éruption d'indice d'explosivité volcaniquede 8. Le filmStromboliraconte l'histoire d'une femme étrangère qui ne parvient pas à s'intégrer sur l'île volcaniqueStromboli, en raison de différences de mentalité avec ses habitants, y compris son mari qu'elle a épousé dans la précipitation dans un camp de prisonnier.
Plus couramment, les volcans font l'objet de nombreuxdocumentairestélévisésscientifiques, informatifs ou de vulgarisation.