Volcanisme: ensemble des processus liés à la formation des volcans à la surface et témoignant de la remontée de magmas formés en profondeur.

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1 Volcanisme

2 Introduction Volcanisme: ensemble des processus liés à la formation des volcans à la surface et témoignant de la remontée de magmas formés en profondeur. 3 contextes géodynamiques Accrétion Subduction Point chaud Effusif Intrusif Total Accrétion Subduction Intraplaque Total 3 km 3 /an 14,3% 18 km 3 /an 85,7% 21 km 3 /an 62,5% 0,6 km 3 /an 7,0% 8 km 3 /an 93,0% 8,6 km 3 /an 25,6% océanique 0,4 km 3 /an 16,7% 2 km 3 /an 83,3% 2,4 km 3 /an 7,1% continental 0,1 km 3 /an 6,3% 1,5 km 3 /an 93,7% 1,6 km 3 /an 4,8% 4,1 km 3 /an 29,5 km 3 /an 33,6 km 3 /an

3 Introduction L activité volcanique est liée à la tectonique des plaques.

4 Introduction Volcan: édifice rocheux formé par l'éjection et l'empilement de matériaux, issus de la montée d'un magma et atteignant la surface de l écorce terrestre. 2 m o d e s d épanchements Aérien Sous-marin Rift continental, subduction Dorsale, point chaud (océanique)

5 Introduction Volcan: édifice rocheux formé par l'éjection et l'empilement de matériaux, issus de la montée d'un magma et atteignant la surface de l écorce terrestre. Activité volcanique Phase de rémission Phase préliminaire Phase paroxysmale Volcan éteint Sismicité ä Volcan actif

6 Introduction Un volcan comporte généralement: - un cône (accumulation de laves et/ou de matériels pyroclastiques), - un cratère (point de sortie), - une cheminée. Un volcan se caractérise par: - le type d éruption, - les produits volcaniques, - la dynamique d éruption, - la structure.

7 Types d éruptions volcaniques Le type d éruption volcanique varie en fonction de: - la nature du magma (chimie, densité, T, viscosité, gaz) - la présence d eau ou de glace.

8 Types d éruptions volcaniques Il existe 2 types d éruptions volcaniques: Eruption Fissurale Punctiforme sans explosion avec explosion permanente paroxysmale Eruptions permanentes: volcan en activité constante donnant des cendres et des cônes Eruptions paroxysmales: volcan dont la phase paroxysmale est rare et très violente: énorme panache de débris, nuées ardentes et caldeira

9 Eruptions permanentes: volcan en activité constante. Eruptions paroxysmales: phase paroxysmale rare et très violente.

10 Produits rejetés par les volcans L activité volcanique se matérialise par: Emission de laves (+/- visqueuses) Emission de gaz (+/- toxiques) Projection de matériels (+/- grands)

11 Produits rejetés par les volcans Gaz Les gaz sont émis par le cratère et au niveau de fissures (Ex: Etna: t de CO 2 /j) Principaux gaz Autres gaz H 2 O, CO 2, SO 2, H 2 NH 3, HCl, CH 4, H 2 SO 4 Influence des gaz dissous ä fluidité de la lave æ T de solidification

12 Produits rejetés par les volcans Gaz Fumerolle: émanation gazeuse, calme et régulière, émise au niveau de fissures Température Type de fumerolle Principaux gaz C Sèches ou anhydres (H 2 O < 10%) H 2, SO 2, HF, HCl, NaCl C Acides H 2 O, H 2, SO 2, H 2 S, CO 2, HCl C Riches en H 2 O (H 2 O = 90%) H 2 O, H 2 BO 3, CO 2, CH 4, NH 4 < 100 C Froides H 2 O, CO 2 Solfatares: émanation gazeuse riche en H 2 S, qui forme par réaction avec O 2 des dépôt de soufre

13 Produits rejetés par les volcans Gaz Les émanations de gaz peuvent être catastrophiques. 21 août morts en 30 min par asphyxie suite au dégagement d 1km 3 de CO 2 au Cameroun (Lac Nyos)

14 Produits rejetés par les volcans Laves et coulées Laves: roches en fusion (T = C) émises à l état liquide ou pâteux par les volcans et donnant des coulées. Laves basiques Laves acides Fluides et HT Visqueuses et BT L aspect de lave est fonction de: Pente topographique Vitesse de progression Viscosité Vitesse de refroidissement

15 Produits rejetés par les volcans Laves et coulées Lave fluide, s écoulant le long des pentes Laves cordées Orgues basaltiques (Massif central) Colonnes régulières à section hexagonale

16 Produits dérivant du volcanisme Laves et coulées Lahars: coulées boueuses constituées d eaux (de fonte ou de pluie), de matériel volcanique (des cendres, des lapillis) et du matériel détritique (20 à 30 km/h). 13 novembre morts en Colombie

17 Produits rejetés par les volcans Projections pyroclastiques Pyroclastes: fragments (verres, phénocristaux, lave, roches) dont la taille varie entre 1/10 mm à qq m 3. - Bloc: fragment anguleux projeté à l état solide - Bombe: fragment rond ou ovoïde projeté à l état pâteux - Lapillis: fragment irrégulier (bulleux ou vésiculeux), constitué essentiellement de verre Taille des clastes (mm) 64 < t Pyroclastes Bombe Bloc Téphra (non consolidé) Lit de bombe Téphra de bloc Dépôt pyroclastique Roche Pyroclastique (consolidé) Agglomérat Brèche pyroclastique 2 < t < 64 Lapilli Téphra de lapilli Tuf de lapilli 0,2 < t < 2 Cendre Cendre Tuf de cendre t < 0,2 Poussière Poussière Tuf de poussière

18 Produits rejetés par les volcans Projections pyroclastiques Pyroclastes: fragments (verres, phénocristaux, lave, roches) dont la taille varie entre 1/10 mm à qq m 3. Projections pyroclastisques sur le flanc d un volcan Bombe reposant sur un téphra de cendre

19 Produits rejetés par les volcans Projections pyroclastiques Juin-Septembre km 3 de matériaux, projetés à 40 km d altitude dans un rayon de 200 km, a provoqué un refroidissement général de 0,6 C durant 2 à 3 ans en Asie du SE Eruption volcanique du Pinatubo (Philippines)

20 Produits rejetés par les volcans Ecoulements pyroclastiques Nuée ardente: émission brutale d un mélange de gaz, de solide et de liquide à HT (300 C et +) se déplaçant en contact avec le sol sur de grandes distances et à grande vitesse (35 à 700 km/h) La direction des nuées ardentes est aléatoire; elle n'obéit pas à la direction des vents. Les nuées ardentes détruisent tout sur leur passage. Ignimbrite: écoulement pyroclastique riche en gaz, chargé de fragments solides et liquides et s écoulant à grandes vitesse (100 à 600 km/h). Eruption volcanique du Mont Saint Helens (Etats-Unis)

21 Produits rejetés par les volcans Ecoulements pyroclastiques 8 mai morts au cours la destruction de la ville de Saint-Pierre (Martinique) par une nuée ardentes Eruption volcanique de la Montagne Pelée (Martinique)

22 Dynamique des éruptions volcaniques Il existe 4 types d éruptions volcaniques: Gaz Explosif Vulcanien Strombolien Extrusif Péléen Mixte Effusif Hawaien Solide Liquide

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29 Dynamique des éruptions volcaniques - Extrusif ou Péléen: volcan caractérisé par les nuées ardentes et la formation d aiguille d extrusion (volcan particulièrement dangereux). La lave émise est dense et pâteuse. A l air libre, elle se solidifie et forme une aiguille. Aiguille: lave incandescente solidifiée qui sort du cratère et se détruit au fur et à mesure de son refroidissement dans l'atmosphère. La pression ä jusqu à ce que le cône se fissure ou que le dôme explose.

30 Dynamique des éruptions volcaniques - Effusif ou Hawaïen: volcan caractérisé par des coulées de laves fluides importantes et un large cratère. Les émissions effusives de laves fluides sont continues sous forme de: - fontaines de laves (10 à 100 aine m), - coulées de laves le long de la pente

31 Dynamique des éruptions volcaniques - Explosif ou vulcanien: volcan caractérisé par des projections fines et grossières (cendres, lapilli, bombes, blocs) et des explosions fréquentes. La lave émise est épaisse et visqueuse. A l air libre, elle se solidifie et bouche la cheminée. La pression ä jusqu à ce que le dôme explose. Les projections peuvent atteindre 25 km d altitude.

32 Dynamique des éruptions volcaniques - Mixte ou Strombolien: volcan caractérisé par des émissions de laves fluides et des projections grossières (bombes, lapilli) constantes. Les projections peuvent atteindre 5 km d altitude. Le cône est formé alternativement de couches de laves et de couches de projections.

33 Structure de volcan Il existe 3 types de structures de volcan: Volcan bouclier Strato-volcan Cumulo-volcan

34 Structure de volcan - Volcan-bouclier: édifice volcanique à pente faible avec un cratère central (caldeira d effondrement) et lac de lave important Mauna Loa (Hawaï) Caldeira: dépression au sommet des volcans, due à l effondrement partiel ou total de l édifice volcanique

35 Structure de volcan - Strato-volcan: Grand volcan à édifice régulier conique et mixte et à pente forte Stromboli (Iles Eoliennes)

36 Structure de volcan - Cumulo-volcan: volcan formé par la superposition, la juxtaposition et/ou l'emboîtement de dômes Montagne Pélée (Martinique)

37 Exemples d éruptions volcaniques Pinatubo (juin 1991) Présentation - Localisation: Philippines - Age: 1,1 Ma - Hauteur: 1745 m - Type de volcan: Volcan d arc insulaire - Contexte : Zone de subduction - Type de roches: Andésites et Dacite - Structure de volcan: strato-volcan - Dernière éruption: XV ème siècle - Population:

38 Exemples d éruptions volcaniques Pinatubo (juin 1991) Phase préliminaire - 16 juillet 1990: Séisme (M= 7,8), - Mars-Avril 1991: ä Secousses sismiques, - 2 avril 1991: réveil du volcan (dégazage croissant de SO 2 et faibles émissions de cendres) - 28 mai 1991: æ du dégazage de SO 2-7 juin: 1 ère explosion Altitude colonne de cendre: 7 km

39 Exemples d éruptions volcaniques Pinatubo (juin 1991) Phase majeure paroxysmale - 12 juin: Explosions (10 aine de min) Altitude colonne de cendre: 19 km - 13 juin: Explosions Altitude colonne de cendre: 24 km - 14 juin: Explosions Altitude colonne de cendre: 19 km - 15 juin: Explosions (3h) Altitude colonne de cendre: 34 km Surface: km 2 Distance nuée ardente: > 16 km

40 Exemples d éruptions volcaniques Pinatubo (juin 1991) Bilan - 5 km 3 de matériaux émis - Création d une caldeira de 2,5 km de long - Formation d un lac acide (ph= 2; T= 40 C) - Nouveau sommet : 1485 m morts (300 directs indirects) - 2,1 x 10 6 de personnes touchées maisons détruites, maisons endommagées - 17 x 10 6 tonnes de SO 2 relâchées

41 Mont St HELENS (18 mai 1980)

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49 Conclusion Il existe plusieurs types de volcan, caractérisé par une dynamique éruptive, une structure et des produits volcaniques. Dynamique Eruptive Structure du volcan Produits Volcaniques Exemples Extrusif Peléen Cumulo-volcan Nuées ardentes Projections Montagne Pelée (Martinique) Mont Saint Helens (Etats-Unis) Effusif Hawaïen Volcan bouclier Laves Hawaï (Pacifique), Piton de la fournaise (Réunion) Explosif Vulcanien Cumulo-volcan Gaz Projections Krakatoa (Indonésie) Vésuve (Italie) Mixte Strombolien Strato-volcan Laves Projections Stromboli (Ile Eoliennes) Etna (Sicile)

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54 Risque volcanique Localisation limite de plaques + volcanisme intraplaque 4 types de volcanisme Effusif, strombolien, vulcanien, plinien Les plus dangereux = calco-alcalins liés à la subduction Environ 600 morts/an sur le 20 ème siècle

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