La Terre

Le volcanisme


Introduction

Lorsque l'on prononce le mot "volcan", la premire image qui nous vient l'esprit est celle d'une montagne en cne troqu, aux flancs abrupts, sans vgtation, avec le sommet souvent couvert de neige et coiff d'un panache de fume qui s'lve dans le ciel. En ralit, celui que nous venons de dcrire n'est qu'un type de volcan, que les spcialiste appellent "strato-volcan". Il en existe bien d'autres qui peuvent tre trs diffrents entre eux. Dans certains cas, les parois abrupts laissent la place aux pente douces et souvent trs fertiles, qui s'tendent sur des dizaines de kilomtres, depuis le sommet jusqu'aux plaines environnantes: c'est le cas des "volcans-boucliers". Dans d'autres cas, la structure extrieur est totalement absente et le volcan constite d'une importante dpression de quelques centaines de mtres de profondeur et de quelques kilomtres de large que l'on appelle une "caldeira".

En ralit, la forme du dme volcanique dpend du type d'activit du volcan lui mme: si elle est explosive, cela produit principalement pierres ponces et cendres qui s'accumulent autour du cratre, construisant au fur et mesure des structures aux pentes abruptes, profondment sillonnes par des cours d'eau. A l'inverse, les volcans produisant essentiellement des coules de lave sont caractriss par des pentes douces qui s'tendent sur des dizaines de kilomres partir du centre d'mission.

A sont tour, le type d'activit du volcan dpend des caractristiques physiques et chimiques des magmas produits, ces derniers tant le rsultat des caractristiques gologiques du site volcanique; la prsence, le type et l'activit du volcan, dpendent donc plus gnralement de la situation godynamique terrestre. Par consquent, pour comprendre les volcans et leur activit, il faut d'abord prendre en compte les processus gologiques gnraux en cours sur notre plante.

Godynamique terrestre

La surface terrestre n'a pas toujours eu l'aspect que nous lui connaissons aujourd'hui. Au fil des res gologiques, les continents n'ont cess de se dplacer, en crant de nouveaux ocans et en recouvrant de plus anciens, pendant que d'imposantes chanes de montagnes surgissaient aux frontires des plaques continentales, soulevant le fond des ocans de milliers de mtres. C'est la tectonique des plaques, que nous avons vu prcdemment qui est responsable tout ceci.

Voici un petit aperu de la Terre au cours des temps gologiques d'il y a 250 millions d'annes aujourd'hui:

La Terre il y a 250 millions d'annes: supercontinent Pange. La Terre il y a 160 millions d'annes: le supercontinent Pange se disloque. Formation de deux nouveaux continents: Gondwana et Laurasia. La Terre il y a 130 millions d'annes: le supercontinent Pange continu de se disloquer. La Terre il y a 100 millions d'annes: le supercontinent Pange n'existe plus. Les continents actuels se dessinent de plus en plus. La Terre il y a 50 millions d'annes. La Terre il y a 10 millions d'annes. La Terre aujourd'hui
C'est aux frontires de plaques que se concentre la majeur partie de l'activit gologique de la plante et que se trouvent la plupart des volcans actifs. En fonction de facteurs godynamiques qui en dterminent la morphologie et l'activit, il est possible d'tablir une classification des vocans:
  • volcans d'arcs insulaire (par exemple les volcans d'Alaska, du Japon et d'Indonsie);
  • volcans de point chaud (les volcans des les Hawaii, la Runion);
  • volcans de dorsale ocanique (les volcans d'Islande);
  • volcans de marge continentale active (les volcans d'Amrique du Nord et ceux des Andes);
  • volcans du rift continentale (les volcans d'Afrique de l'Est).
Nous allons traiter tout ces types de volcans sparment.

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Volcans de dorsale ocanique

Le fond des ocans est sillon par un rseau de fractures profondes et ininterrompues qui s'tendent sur 75000 km et produit une lave de composition basaltique. Le systme des dorsales ocaniques se trouvent en correspondance des marges des plaques divergentes, c'est dire les rgions ou ces dernire s'loignent les unes des autres. Le magma produit par les roches partiellement fondues du manteau suprieur (asthnosphre) remonte dans les fractures et provoque des ruptions sous-marines de part et d'autre de chaque fracture. Au contact de l'eau, la lave se refroidit rapidement et forme des structures particulires appeles coussins ou pillow lava. Toutefois, une partie du magma qui remonte n'atteint pas la surface et se solidifie l'intrieur de la crote terrestre en formant des roches intrusives de composition basaltique appeles gabbros. Ainsi, le renouvellement de la couche volcanique est constante, tandis que s'tendent les plaques ocaniques de part et d'autre de la dorsale. Au fur et mesure que de nouvelles roches sont produites, celles dont prennent la place sont loignes de la dorsale et s'altrent au contact de l'eau de l'ocan. Entre-temps, des sdiments ocaniques imprgns d'eau s'accumulent sur la roche volcanique, formant des couches de centaines de mtres d'paisseur. L'accumulation de la lave sur les cts de la dorsale cre un relief pouvant atteindre la surface de l'eau certains endroits. l'Islande est l'exemple le plus significatif d'mersion de la dorsale ocanique et ses nombreux volcans sont autant de foyers d'activit de la dorsale elle-mme.

Photographie reprsentant le volcan Laki au sud de l'Islande, constitu d'une fissure volcanique de 25 kilomtres de longueur grene de plus d'une centaine de cratres.

Photographie reprsentant le volcan Laki au sud de l'Islande, constitu d'une fissure volcanique de 25 kilomtres de longueur grene de plus d'une centaine de cratres.


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Volcans de rift continentale

La phase qui prcde l'ouverture d'un nouvelle ocan est marque par une remonte de roches du manteau terrestre. Les pousses qui la terminent se transmettent aux roches de la crote, les fragilisent et en provoquent l'effondrement en correspondance de l'aire de remonte. C'est ainsi que se forme un rift continental- zone de dpression qui s'tend sur des centaines, voir de milliers, de kilomkilomtree;tres- qui peut tre bord de nombreux centres volcaniques gnrs par la remonte du magma travers les fractures de la crote. L'activit volcanique que l'on y constate peut tre tantt explosive tantt effusive et les volcans que l'on y trouve des strato-volcans comme des volcans-boucliers. Si l'aire du rift est suffisamment affaisse, on peut assister des pisodes de transgression marine comme des phnomnes de volcanisme sous-marin. Enfin, un stade avanc du processus, cela finit par prendre la configuration d'une dorsale ocanique et la rgion du rift donne naissance un vritable ocan. L'exemple le plus clbre est celui de la Rift Valley en Afrique de l'Est, un gigantesque ensemble de fractures qui commence dans la valle du Jourdain au Moyen-Orient, traverse la Mer Rouge et s'tend jusqu'au Mozambique sur un parcours de plus de 6500 km. Dans cette rgion, un nouvel ocan est en voie de formation et terme (dans quelques millions d'annes) la rgion l'Est de la Rift Valley sera spare du reste de l'Afrique comme cela est arriv autrefois l'Amrique du Sud, colle au continent africain il y a quelques 130 millions d'annes.

Reprsentation de l'ouverture d'un rift: premire tape.
Reprsentation de l'ouverture d'un rift: seconde tape.
Reprsentation de l'ouverture d'un rift: troisime tape.
Reprsentation de l'ouverture d'un rift: quatrime tape.
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Volcans de marge continentale

Nous avons vu que les roches volcaniques qui forment le fond des ocans sont progressivement loignes de la dorsale les ayant produites. Mais que se passe-t-il lorsque les roches ocaniques pousses de plus en plus loin se heurtent aux continent? On assiste alors au processus contraire de celui observ au niveau des dorsales: les roches denses du fond ocanique plongent sous le continent tout au long de ce que l'on appelle le plan de subduction. Pendant que le fond ocanique replonge dans le manteau terrestre, la couverture sdimentaire et une partie des roches volcaniques sous-jacentes sont pousses vers le continent et de se fait "replies" et surleves, en finissant par former une chane de montagne. C'est ainsi que se sont formes de grandes chanes ctires comme celle des Andes, produite par la collision de la plaque ocanique Pacifique avec la plaque continentale d'Amrique du Sud.

Au fur et mesure qu'elles plongent sous la surface terrestre, les roches volcaniques du fond ocanique voient leur temprature augmenter et de ce fait elles librent progressivement l'eau contenue dans les nombreuses fractures, comme celle pige dans les minraux dsormais profondment altrs par l'exposition prolonge l'environnement ocanique. Cette eau va donc agir sur les roches du manteau en provoquant leur fusion partielle. Le rsultat final est la production de magma, lequel, tant moins dense que les roches environnantes, a tendance remonter et va s'accumuler dans des rservoirs qui par la suite alimenterons les volcans de marge continentale. En raison de ces grandes quantits d'eau et du processus particulier de production du magma gnrant des fluides trs visqueux, l'activit de ces volcans est principalement explosive. Dans la plupart des cas il s'agit de strato-volcans et de vastes caldeiras, comme les volcans des Andes, ceux d'Amrique Centrale et ceux des rgions nord-occidentales des Etats-Unis.

Mont Rainier et en arrire plan le mont Saint Helens

Le mont Rainier et le mont St Helens en arrire plan, chane des Cascades, Etas-Unis.


Mont Saint Helens aprs son ruption du 18 mai 1980

Le Mont St Helens, dans la chane des Cascades, Nord-Ouest des Etats-Unis.


Reprsentation de la zone de subduction sous la cte Ouest des Etats-Unis, responsable d'un volcanisme de marge continentale.

Reprsentation de la zone de subduction sous la cte Ouest des Etats-Unis, responsable d'un volcanisme de marge continentale.


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Volcans d'arc insulaire

Lorsque les roches basaltiques du fond ocanique sont rabsorbes par subduction en correspondance d'une marge continentale, la succession d'vnements dcrit prcdemment nous renseigne aussi sur les processus qui conduisent la production du magma et la formation d'une chane de volcans. Cependant, dans de nombreux cas, le processus de subduction se vrifie avant que les roches n'atteignent un continent. Dans ce cas, l'une des deux plaques ocaniques se plie et est engloutie par le manteau en plongeant sous la plaque antagoniste. Le processus de production du magma est en tout point semblable celui relatif la formation des volcans de marge continentale, sauf que cette fois le magma qui remonte n'a pas vaincre la rsistance des roches continentales. Il s'en suit que le magma atteint la surface beaucoup plus facilement et les volcans surgissent plus nombreux. Ceux-ci se dveloppent alors en chanes- en ligne droites ou plus souvent arques- formant des les qui vont constituer le front volcanique. Appartiennent cette typologie les volcans des les Aloutiennes en Alaska, le systme volcanique constitue par le Japon, les les Kouriles et la pninsule de la Kamtchatka, les les Mariannes et Izu Shichito....

Reprsentation d'un volcan d'arc insulaire.

Reprsentation d'un volcan d'arc insulaire.


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Volcans de point chaud

Les types de volcans dcrits jusqu' prsent se trouvent la frontire de deux plaques diffrentes, ou bien dans des rgions ou une seule plaque se fend en deux parties. Il existe cependant des aires gographiques appeles juste titre points chauds (hot spot), o l'on assiste une remonte de magma des profondeurs de la Terre, mme loin des limites des plaques. Ces zones de remonte semblent fixes contrairement la plaque qui le surplombe. En d'autres termes, le point chaud ne change pas de position tandis que la plaque o il se manifeste est en mouvement. Par consquent, tant donn que le point chaud se manifeste en surface par l'apparition d'un volcan, le rsultat final est un alignement de volcans d'autant plus anciens qu'ils sont loigns du point chaud.

Cet alignement constitue ainsi une sorte de trace du dplacement de la plaque au fil des res gologiques et en rvle les ventuels changements de directions et de vitesses. Appartiennent cette typologie les les Hawaii et Empereur au milieu du Pacifique, comme les Galapagos au large de l'Equateur, ou bien la Runion dans l'ocan Indien, dans les trois cas des ensembles de volcans-boucliers partiellement mergs. Dans un contexte continental, on trouve des exemples de points chauds dans les manifestations volcaniques de Yellowstone de le Nord du continent amricain, et des les volcans du Cameroun en Afrique. Reprsentation de la chaine de volcans de point chaud Hawa / Empereur.

Reprsentation de la chaine de volcans de point chaud Hawa / Empereur.


Photographie de la formation du cne volcanique de Puu Oo en 1983, sur la zone du Rift Est du Kilauea, sur l'le d'Hawa.

Photographie de la formation du cne volcanique de Puu Oo en 1983, sur la zone du Rift Est du Kilauea, sur l'le d'Hawa.



Coule de lave dans un tunnel sur le volcan hawaen Kilauea.

Coule de lave dans un tunnel sur le volcan hawaen Kilauea.


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