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Accueil du site > 02 - Livre Deux : SCIENCES > Géodynamique et climatologie de la Terre - Protection de la planète > Qu’est-ce qu’un volcan ?

Qu’est-ce qu’un volcan ?

jeudi 9 mars 2017, par Robert Paris

Le volcanisme est souvent présenté comme un simple épiphénomène résiduel, témoignant seulement du refroidissement d’une planète qui était autrefois bouillante, joli à regarder, un spectacle impressionnant même, mais sans importance fondamentale pour la planète, pour la vie, pour l’homme, pour le climat. C’est complètement faux. La vie, le climat et le volcanisme sont interactifs et interdépendants. Ils font partie de la même dynamique terrestre. Le volcanisme nous relie à la dynamique du cœur de la planète, sans cesse réchauffée par la décomposition radioactive des éléments lourds instables qui s’y sont rassemblés par gravitation, et aussi à celle de son manteau, beaucoup plus chaud déjà que l’écorce. Il est fort probable que le développement de la vie se soit déroulé dans des zones issues du volcanisme, des sources chaudes par exemple. Les hauts et les bas du climat et de la vie sont notamment reliés au grand volcanisme, aux trapps, qui ont pu à certains moments modifier en profondeur le climat et détruire l’essentiel du vivant. Il y a de nombreuses rétroactions. Par exemple, la quantité de pluie diminue le volcanisme. Les rétroactions climat/vie/volcans ont encore beaucoup à nous apprendre…

La violence des éruptions volcaniques, comme celle des tremblements de terre, est une manifestation, à la surface de la Terre, des quantités d’énergie souterraine, énergies qui ne sont pas des résidus de l’ancienne chaleur terrestre originelle mais des énergies nouvelles qui sont encore produites par les désintégrations radioactives des éléments instables, concentrés au noyau de la Terre car plus lourds, énergies qui ont du mal à se frayer un chemin vers la surface au travers du manteau et de l’écorce terrestres.

Qu’est-ce qu’un volcan ?

Un lecteur nous écrit :

« Comment expliquer que la chaleur souterraine ressorte en des points que sont les volcans ? Elle pourrait aussi bien remonter par plaques, par lignes, par couches entières… »

C’est que la chaleur remonte par convection. La convection, ce sont des rouleaux qui amènent la chaleur vers la surface. Il suffit d’examiner une casserole dans laquelle on a fait cuire du riz au moment où le riz est cuit et toute l’eau est quasiment partie. La surface du riz est parsemée de trous qui représentent les arrivées de chaleur… La convection est une auto-organisation issue du désordre, agitation issue de la chaleur.

La Terre est un objet en train de se refroidir ; sa façon normale de se refroidir, c’est la convection d’ensemble du manteau, qu’accompagne la dérive des continents : la formation de la croûte, le flux de chaleur, les tremblements de terre, les éruptions volcaniques sont l’expression de ce refroidissement. Apparemment, ce système ne parvient pas ainsi à se débarrasser de la chaleur de manière suffisamment efficace. De temps en temps, un autre mode de convection de la matière conduit à la formation de ces énormes instabilités qui très rapidement vont emmener une part importante de matière et avec elle, une quantité importante de chaleur, jusqu’à la surface.

Le noyau essaie de se débarrasser de sa chaleur et un isolant vient l’en empêcher. Les hétérogénéités du manteau inférieur se réchauffent alors, s’allègent et peuvent de temps en temps devenir instables et remonter. Malheureusement, la sismologie ne nous permet pas encore de voir ces instabilités. La figure 4 représente une coupe de l’intérieur de la Terre. On y voit, à la base du manteau, ces instabilités formées de matériaux légers qui, peut-être, peuvent atteindre la surface, déclencher les éruptions des trapps et provoquer nos fameuses extinctions. Tout le système « Terre » (manteau, descentes de plaques froides, remontées d’instabilités chaudes, volcanisme catastrophique, évolution des espèces biologiques) formerait alors un grand ensemble couplé.

Les points chauds et la convection du manteau terrestre

Qu’est-ce que la convection dans le manteau terrestre ? Les cellules de Bénard de la convection par lesquelles la chaleur remonte en surface

« Pourquoi le volcanisme est-il brutal, violent, éruptif ? »

Un volcan est une ouverture dans la croûte terrestre à travers laquelle la lave, les cendres volcaniques, et les gaz s’échappent. Les éruptions volcaniques sont en partie causées par la pression des gaz dissous, un peu comme le gaz carbonique fait sauter le bouchon d’une bouteille de champagne. Sous un volcan, le magma liquide contenant des gaz dissous s’élève dans des fissures de la croûte terrestre. Lors de l’ascension du magma, la pression diminue, permettant aux gaz de former des bulles. Le comportement du magma (lave) lorsqu’il atteint la surface dépend à la fois de sa teneur en gaz et de sa composition chimique. Les laves qui contiennent de faibles concentrations de silice ont une faible viscosité et s’écoulement librement, permettant aux bulles de gaz de s’échapper facilement. À l’opposé, les laves à teneur élevée en silice sont plus visqueuses (résistantes à l’écoulement), de sorte que les gaz piégés ne peuvent pas s’échapper graduellement.

Une éruption volcanique survient lorsque la chambre magmatique sous le volcan est mise sous pression avec l’arrivée de magma venant du manteau. Elle peut alors éjecter plus ou moins de gaz volcaniques qu’elle contenait selon son remplissage en magma. La mise sous pression est accompagnée d’un gonflement du volcan et de séismes très 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 un trémor, 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 la lave atteint l’air libre, selon le type de magma, elle s’écoule sur les flancs du volcan ou s’accumule au lieu d’émission, formant un bouchon de lave qui peut donner des nuées ardentes et/ou des panaches volcaniques lorsque celui-ci explose. Selon la puissance de l’éruption, la morphologie du terrain, la proximité de la mer, etc il peut survenir d’autres phénomènes accompagnant l’éruption : séismes importants, glissements de terrain, tsunamis, etc.

Des transformations brutales et discontinues

« Y a-t-il un lien entre volcans, climat et transformation des espèces ? »

Climat, volcanisme et vie ne sont pas des facteurs indépendants mais des mondes complètement interpénétrés qui n’ont jamais cessé de rétroagir. Certains auteurs reconnaissent une action dans un sens mais ignorent qu’il existe aussi une action inverse. Les volcans modifient le climat mais le climat modifie aussi le volcanisme. Le climat modifie la vie mais la vie modifie aussi le climat. La pluviosité, par exemple, agit sur le volcanisme et la vie agit sur le climat…

Quelle relation entre volcanisme et climat

Rétroaction du volcanisme, du climat et de la vie

Eruptions volcaniques, changement climatique et évolution des espèces

Volcanisme et évolution de la vie

Fonte des pôles et volcanisme

Volcanisme au pôle nord

Islande - Remontées magmatiques, volcans et réchauffement

Le point de vue de Courtillot sur le rôle du volcanisme dans l’évolution du climat

Extinctions massives d’espèces vivantes et volcanisme

L’extinction des dinosaures et le grand volcanisme

Géophysique et extinction des espèces

« Où se trouvent les volcans ? »

On remarque que les volcans sont distribués le long des zones tectoniques de la croute terrestre. L’exemple le plus spectaculaire, est la ligne des volcans qui parcourt une grande partie de l’océan Pacifique.

Plus de 90% des volcans se forment le long des plaques tectoniques (là où la croûte terrestre se casse, coulisse, se plisse ou se compresse). Les volcans apparaissent à l’endroit de formation de rifts (divergence de deux plaques) ou sur une chaîne de montagnes (convergence de deux plaques).

Le lien entre volcanisme et tectonique des plaques

Les volcans sous-marins

« Le volcanisme est-il toujours égal à lui-même ?

On est peu informés sur le mode de fonctionnement du noyau terrestre. On connaît presque mieux ce qui se passe dans le ciel étoilé qu’au centre de la Terre !!! Surtout vu la quantité de matière qui nous en sépare et la différence considérable de condition dans laquelle y est la matière... Il semble que la formation d’énergie nucléaire en son sein soit régulière mais que son échappement vers l’extérieur soir très variable, avec des à-coups très importants.

En particulier, le noyau interne de la Terre reste un endroit fort peu connu... ’il ne tournerait pas exactement à la même vitesse que le reste de la planète : sa vitesse angulaire de rotation serait plus grande de 0,3 à 0,5 degré par an (d’après ces derniers chiffres, il faudrait donc entre 720 et 1200 ans environ pour que le noyau interne « gagne » un tour complet par rapport au reste de la Terre).

Il y a également un doute sur le fait que le noyau interne soit réellement solide, car par certains aspects il se comporte comme un liquide, alors que d’autres données confirment qu’il est bien solide. Des chercheurs russes et suédois ont démontré que, dans les conditions qui règnent au centre de notre planète, l’alliage qui compose le noyau interne ne ressemblerait pas aux métaux que l’on connait à la surface, mais présenterait plutôt des propriétés mécaniques comparables à celles du sable, ce qui expliquerait les résultats ambigus concernant son état.

Tout cela fait qu’on peut difficilement connaître le mécanisme par lequel l’énergie est formée au centre de la Terre. Son échappement pose également problème car il est relié aux déformations et cassures de la croûte et même au climat !!

Il semble qu’il y ait un accroissement du volcanisme et des tremblements de terre...

Un volcanisme croissant ? La variabilité des volcans, déterminée par la chaleur du noyau terrestre

La radioactivité naturelle qui donne l’énergie souterraine

Le volcanisme en augmentation

L’augmentation significative des nouvelles éruptions volcaniques

« Comment fait-on pour étudier les volcans ? »

Les volcans sont responsables de la formation de notre atmosphère et des continents, qui sont en quelque sorte l’écume magmatique de la Terre. Ils sont aussi un précieux outil d’échantillonnage de l’intérieur de la Terre, et leurs laves portent des informations précieuses sur la composition des roches profondes et inaccessibles dont elles sont issues. Il faut enfin voir chaque volcan comme le résultat superficiel des mouvements internes de grande ampleur qui affectent notre planète dans son ensemble. La volcanologie moderne s’attaque aux mécanismes des éruptions et repose sur des mesures systématiques des paramètres éruptifs. Les volcans sont de fantastiques systèmes physiques aux comportements originaux et variés, mais on peut les réduire à quelques lois simples. Comme dans d’autres domaines des Sciences de l’Univers, une éruption volcanique met en jeu nombre de phénomènes physiques distincts qui opèrent à des échelles très différentes. Les titanesques explosions volcaniques qui propulsent des milliards de tonnes de cendres dans la haute atmosphère trouvent leur origine dans de minuscules bulles de gaz. Le volcanologue doit comprendre les changements que subit un magma lorsqu’il franchit plusieurs kilomètres pour arriver jusqu’à la surface. Il ne peut observer ces changements et doit les reconstituer à l’aide des lois de la physique. Il ne peut disséquer un volcan et connaît mal sa structure interne car les techniques géophysiques d’auscultation sont limitées et grossières. Pour vérifier ses prévisions et calculs, il dispose de peu d’informations : quelques échantillons figés dans leur état final et quelques mesures globales comme la durée de l’éruption et la masse totale éjectée.

L’étude des volcans

2 Messages de forum

  • Qu’est-ce qu’un volcan ? 21 octobre 2017 08:35

    Conférence sur les volcans :

    voir ici

    Répondre à ce message

  • Qu’est-ce qu’un volcan ? 9 décembre 2017 03:49

    La actividad del volcán chileno Villarrica volvió en las últimas horas a ser motivo de preocupación para los científicos, y sobre todo para las poblaciones cercanas. Entre ellas, varias ubicadas en la Cordillera de los Andes del lado argentino, como San Martín de los Andes, Villa La Angostura y Bariloche, donde se teme que una fuerte erupción cause trastornos en la región justo cuando falta menos de un mes para las vacaciones de verano y su habitual llegada de turistas.

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