Memoire Online - Les éruptions phréatomagmatismes et les impacts associés.

Travail de fin de cycle présenté et défendu en vue de l'obtention du diplôme de graduat en Sciences ;

Directeur: Prof. KAPAJIKA BADIBANGA Encadreur: Ass. KATEMBO KASEKETE

DEDICACE

Ce travail est dédié à nos très chers parents KAMBALE KIMIMBI Daniel et KAVIRA SITUKA Charlotte qui ne cessent de se défendre pour supporter nos études à partir de notre inscription à l'école maternelle jusqu'à l'université.

A tous ceux qui prennent en charge nos frais académiques et accessoires ; A tous nos camarades universitaires.

REMERCIEMENTS

Ce travail n'est pas le fruit d'un effort personnel, mais une concentration de l'oeuvre du concours éducationnel et constructif de plusieurs personnes.

A fortiori, nous rendons grâce au Seigneur Dieu pour la protection et la miséricorde qu'il nous apporte chaque jour.

Nous ne passerons pas sans exprimer notre gratitude à notre directeur, Professeur KAPAJIKA BADIBANGA, et à notre encadreur, Assistant KATEMBO KASEKETE, qui ont gratifié de leur connaissance scientifique du domaine.

Notre pénétrante reconnaissance s'adresse aux personnes sans lesquelles la réalisation de ce travail ne serait effective : nos professeurs KAPAJIKA BADIBANGA, MAKABU KAYEMBE, MAMBO VIKANDY ; nos enseignants KATEMBO KASEKETE, KAMBALE SAWASAWA, KASEREKA SIVIHOLYA, KAMBALE THIERRY,... qui ont réalisé un apport positif à notre formation.

D'une manière spéciale, nous saluons toute l'équipe pédagogique et scientifique de l'Université Officielle de Ruwenzori pour notre formation et épanouissement appropriés. Nos remerciements vont également à la mission biblique ALL-NATIONS et son envoyé à l'Est de la République Démocratique du Congo Hilvert Winjholds pour son soutien à nos études. Nous exprimons notre entente à tous nos amis, frères, soeurs et collègues.

Enfin, nous remercions toute personne qui, de loin ou de près, s'est investie dans la réalisation de ce travail et que le Tout-Puissant leur comble de sa bénédiction parfaite.

RESUME

Ce travail de fin de cycle présente une synthèse de données bibliographiques et webographiques relatives aux éruptions phréatomagmatiques.

Nous avons focalisé nos recherches sur la genèse, les dynamismes éruptifs, les conséquences associées aux phréatomagmatismes; ainsi qu'en certaines stratégies de prévision. Nous avons enfin donné la répartition spatiale des éruptions phréatomagmatiques à l'échelle de la planète.

En effet, les éruptions phréatomagmatiques sont le résultat du contact entre la lave et une source d'eau. Elles peuvent avoir lieu sur les continents, et dans ce cas, le magma rencontre une nappe d'eau au cours de son ascension ; ce qui confère le caractère explosif à cette éruption.

Sous les océans, ces éruptions ont lieu sous la surface de l'eau. Elles se produisent à des marges constructives, zones de subduction et au milieu des plaques en raison de hot spots . Ce type d'éruption est beaucoup plus répandu que l'activité subaérienne.

Ces éruptions peuvent aussi être sous-glaciaires et dans ce cas elles sont caractérisées par l'émission de lave sous une masse de glace comme un glacier ou un inlandsis. Dans ce cas, la lave fait fondre la glace, la transformant alors en eau ou parfois en vapeur d'eau lorsque la chaleur dégagée par l'éruption parvient à faire fondre la glace jusqu'à la surface.

Sur le plan environnemental, les éruptions phréatomagmatiques peuvent causer les tsunamis et inondations, les tremblements de terre, les pluies acides, les lahars, l'acidification des eaux des nappes et/ou des rivières, la destruction de la faune et de la flore ; et les modes de prévision varient selon les types de risques.

Quant à la distribution géographique, les éruptions de ce genre sont plus abondantes en domaine océanique que sur les continents.

This work of end cycle presents a synthesis of bibliographic data and relative webographic to the phreatomagmatic eruptions.

We put our research on the genesis, the eruptive dynamisms, the consequents associated to the phréatomagmatismes; as well as in some stratagem of forecasting. We finally gave the spatial distribution of the phreatomagmatics eruptions to the scale of the planet.

To be sure, the phreatomagmatics eruptions are the effect of contact between lava and a source of water. They can take place on the continents, and in this case, the mishmash meets a tablecloth of water during its ascension; what confers the exploding character to this eruption.

Below the oceans, these eruptions take place under the surface of water. They crop up to constructive boundaries, zones of subduction and in the middle of the plates coz of hot spots. This brand of eruption is a lot more widespread than the subaerian bustle.

These eruptions can be also underneath glacial and in this case they are characterized by the broadcast of lava under a mass of ice like a glacier or an inlandsis. In this container, lava has ice melted, transforming it then in water or sometimes in haze of water when the warmth cleared by the eruption succeeds in making melt ice until the outside.

On the environmental plan, the phreatomagmatism can defy the tsunamis and floodings, the earthquakes, the acidic rains, the lahars, the acidification of the waters of the tablecloths and/or rivers, the annihilation of fauna and flora; and the fashions of forecasting vary according to the types of risks.

As for the geographical sharing, this kind of eruptions is more plentiful in average oceanic area that on the continents.

INTRODUCTION GENERALE

La compréhension et la détermination de la structure interne du globe ne sont pas l'objet d'une recherche brève ou d'une seule équipe limitée des chercheurs, mais c'est un fruit d'un immense monde de différents canaux scientifiques. C'est donc grâce à cette interdisciplinarité que les sciences de la terre sont parvenues à déterminer la structure et la composition élémentaire de la terre. Il est par là sous-entendu que les géologues, géophysiciens, géochimistes, minéralogistes,...ont fournis des résultats très fiables sur la composition chimique, les mouvements des plaques et leurs conséquences, la morphologie, l'histoire suite à l'apport des géologues et paléontologues, et plusieurs autres aspects que présente la planète terre dans l'univers et dans le système solaire.

Les séismes et les éruptions volcaniques constituent actuellement les principales preuves d'explication du dynamisme de la Terre et d'aucun savent que ces catastrophes naturelles ont des conséquences graves sur l'environnement dans lequel nous vivons. Beaucoup d'ouvrages et publications ont déjà été produits dans ces domaines, et les scientifiques continuent toujours avec les recherches afin d'arriver à fournir d'amples données relatives aux manifestations volcaniques et sismiques dans le monde tout en épinglant les conséquences environnementales y afférentes.

En effet, une éruption volcanique est un phénomène géologique caractérisé par l'émission, par un volcan, de laves et/ou de téphras accompagnés de gaz volcaniques. Les magmas naissent par fusion partielle locale des matériaux solides du manteau terrestre ou de la base de la croûte. Ces liquides migrent vers la surface, grâce à leur faible viscosité, et par simple différence de densité et de température avec le milieu rocheux qui les entoure.

Avant d'atteindre la surface, les magmas s'accumulent parfois dans des chambres magmatiques. Ces réservoirs superficiels sont situés soit dans la lithosphère (10 à 30 kilomètres de profondeur), soit dans le manteau plus profond. Ils peuvent y séjourner plusieurs siècles avant de parvenir à la surface, lors d'une éruption.

Une partie, parfois la totalité, des magmas n'atteint pas la surface et cristallise lentement au sein même de la croûte terrestre. C'est ainsi que naissent les roches grenues, entièrement formées de cristaux. Le granite en est l'exemple le plus connu.( http://www.vulcania.com).

Les éruptions sous-marines sont les éruptions qui ont lieu sous la surface de l'eau. Lorsque l'éruption se produit au fond des océans, aucune manifestation volcanique n'apparaît à la surface. La pression hydrostatique exercée par la colonne d'eau étant extrêmement forte, le gaz reste dissous et la lave s'épanche tranquillement sur le fond de la mer. Aucune explosion ne peut se produire dans de telles conditions.

A l'inverse, lorsque le volcan naît en mer à faible profondeur, le contact de la lave et de l'eau provoque de violentes explosions. La roche en fusion est brusquement «trempée» (au sens où l'on trempe de l'acier) et donne naissance à des fragments vitreux qui s'accumulent sous forme de brèches particulières, appelées hyaloclasites.

Si l'activité volcanique se poursuit, le volcan en cours de construction finit par émerger. Dès que le magma n'est plus en contact avec l'eau de mer, le dynamisme change radicalement. Dans le cas de magmas basaltiques, l'activité est alors beaucoup moins explosive et devient hawaiienne ou strombolienne. L'évolution du volcan s'effectue comme sur la terre ferme.

Des activités analogues se produisent lorsque des volcans sont emprisonnés sous des glaciers, comme en Islande.

Les éruptions phréatomagmatiques peuvent aussi surgir sur les continents, lors de la rencontre entre un magma et de l'eau superficielle (nappe phréatique, cours d'eau, lac). ( http://www.wikipedia.org).

Ainsi donc, l'étude des phréatomagmatismes s'avère très importante, et doit être entreprise de manière objectivement adéquate.

Dans ce travail, nous allons nous efforcer de donner tant soit peu, quelques notions essentielles sur les éruptions phréatomagmatiques, celles associées aux terrains hydratés, les nappes phréatiques ; essayer de donner leur dynamisme éruptif et les impacts environnementaux inhérents.

Etant donné que les éruptions phréatomagmatiques sont nombreuses et éparpillées dans le monde, nous avons voulu exceptionnellement délimiter spatialement notre sujet. Nous avons pu limiter notre sujet en distinguant trois types d'éruptions phréatomagmatiques à savoir les éruptions surtseyennes, sous-marines et sous glaciaires. Quant aux dynamismes éruptifs, nous nous sommes limités aux informations de moindre détails et de ne citer que leur morphologie. Concernant les conséquences associées, nous nous sommes bornés à quelques manifestations

à savoir : les coulées de lave, les nuées ardentes, les cendres volcaniques, les séismes, les tsunamis, les gaz volcaniques, les lahars, le jökulhlaup, l'acidification des eaux, ainsi que donner certaines stratégies de prévention.

Pour parvenir à notre but de recherche, la documentation nous a servi en grande partie. Comme on observe une carence de livres et documents géologiques dans notre contrée, nous avons pu accéder à une bonne partie de nos données via l'internet.

En plus de cela, les notes des cours déjà dispensées nous ont constitué une source non négligeable.

Notre intérêt soutenu étant d'être concis et précis, nous avons subdivisé notre travail en trois chapitres, hormis l'introduction et la conclusion :

? Le premier chapitre traite des Généralités sur les éruptions phréatomagmatiques ;

? Le deuxième s'intéresse aux conséquences des éruptions phréatomagmatiques sur l'environnement ;

? Le troisième chapitre présente la distribution géographique des éruptions phréatomagmatiques à l'échelle de la planète.

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES ERUPTIONS
PHREATOMAGMATIQUES

I.1. INTRODUCTION

Par définition, une éruption phréatomagmatique ou magmatophréatique, est un ensemble des phénomènes engendrés par le contact des eaux souterraines superficielles et d'un magma, dont les plus spectaculaires consistent en éruptions volcaniques explosives.

En d'autres termes, une éruption phréatomagmatique est un type d'éruption volcanique caractérisé par un magma rencontrant des terrains hydratés tels que les nappes phréatiques, des sols enneigés, englacés ou détrempés (marais, après de fortes pluies).

Nous sommes sans ignorer que les éruptions phréatomagmatiques sont un type du volcanisme, or les volcans sont issus du phénomène de la tectonique. Pour rappel, la croûte terrestre et le manteau supérieur forment la lithosphère. Elle est morcelée en sept plaques majeures qui recouvrent la surface de la terre. Alors, à cause des mouvements de convection à l'intérieur de manteau, ces plaques sont mobiles les unes par rapport aux autres. Les plaques peuvent avoir des mouvements divergents, convergents ou de coulissage créant ainsi le volcanisme. Et comme l'activité volcanique est liée à la tectonique des plaques, on trouve le plus souvent les volcans en limite des plaques.

I.2. MODE DE FORMATION DES PHREATOMAGMATISMES

Le contact de l'eau et de la lave engendre un choc thermique qui provoque la vaporisation de l'eau augmentant la pression interne du volcan qui produit alors des explosions d'indice d'explosivité volcanique supérieure à des éruptions déroulées dans des conditions non hydratées. Le panache volcanique formé par ce type d'éruption est composé d'une bonne part de vapeur d'eau et de lave fragmentée.

Les explosions phréatomagmatiques correspondent au réchauffement, à la vaporisation et la détente brutale des nappes d'eau superficielles à la rencontre du magma ascendant. Une succession d'explosions très violentes découpent des cratères circulaires appelés maars. Les projections (tephras = cendres, lapillis, bombes) s'accumulent à la périphérie du cratère. Ces éruptions précèdent souvent les éruptions volcaniques classiques et peuvent être récurrentes lors d'une phase d'activité d'un volcan en fonction du taux de réalimentation des eaux superficielles.

Les éruptions purement phréatiques (sans intervention de magma) sont dues au réchauffement d'eaux infiltrées qui se réchauffent en profondeur. Elles sont aussi fortement explosives. Les aléas classiques associés sont les retombées de bombes ou de cendres.(Foucault A. et Raoult J., 1995 et http //:www.volcanolive.com).

Plusieurs théories existent sur le mécanisme exact de la formation de cendres. La plus courante est la théorie de la contraction thermique explosive de particules sous refroidissement rapide du contact avec l'eau. Dans de nombreux cas, l'eau est fournie par la mer, par exemple avec Surtsey . Dans d'autres cas, l'eau peut être présente dans un lac ou Caldeira -Lake, par exemple Santorin , où la composante phréatomagmatique de l'éruption minoenne était un résultat à la fois d'un lac et plus tard la mer. Il ya également eu des exemples d'interaction entre le magma et l'eau dans un aquifère. Beaucoup des cônes de scories sur Tenerife sont soupçonnés d'être phréatomagmatique en raison de ces circonstances.

L'autre théorie est basée sur la concurrence des réactions carburant liquide de refroidissement, qui ont été modélisés pour l'industrie nucléaire. En vertu de cette théorie, le carburant (dans ce cas, le magma) se fragmente au contact d'un liquide de refroidissement (la mer, d'un lac ou d'un aquifère). Les ondes de contrainte se propageant et la contraction thermique élargissent les fissures et augmentent la surface d'interaction, conduisant à des taux de refroidissement rapide. Les deux mécanismes proposés sont très similaires et la réalité est probablement une combinaison des deux. (http// en.wikipedia.org)

I.3.TYPES DES PHREATOMAGMATISMES

Dans ce travail, nous avons parlé de trois types d'éruptions phréatomagmatiques, à savoir : les éruptions surtseyennes, sous-marines et sous glaciaires.

I.3.1. Eruptions Surtseyennes

Une éruption surtseyenne est un type d'éruption volcanique qui a lieu dans des mers ou des lacs peu profondes . Il est nommé d'après l'île de Surtsey, située sur les larges de la côte sud de l'Islande .

Ces éruptions sont généralement phréatomagmatiques , représentant de violentes explosions causées par la hausse des magmas basaltique ou andésitique entrés en contact avec les eaux souterraines peu profondes ou de l'eau de surface. Anneaux, cônes pyroclastiques, Tufs

principalement de cendres, sont construits par la rupture explosive de magma refroidi rapidement.

1. Nuage de vapeur ; 2. Cendres cupressoid ; 3. Cratère ; 4. Eau ; 5. Couches de lave et de cendres ; 6. Strate ; 7. Magma conduit ; 8. Chambre du magma ; 9. Digue

Bien que semblable dans la nature à des éruptions phréatomagmatiques, il y a plusieurs caractéristiques spécifiques:

? Le caractère de l'activité explosive: l'éjection violente de fragments solides chauds de nouveau magma conduit à des explosions continues ou rythmiques qui constituent la base de surtensions.

? La nature de l'activité effusive: elle conduit à la formation locale de courts coussinets, des flux de lave; ces laves peuvent être rares.

y' Île Bogoslof - Alaska , États-Unis , 1796 y' Fire Island - l'Alaska , États-Unis , 1796

y' Anak Krakatau - détroit de la Sonde , Indonésie , 1927-1930 (avec de plus petites

I.3.2. Eruptions sous-marines

Une éruption sous-marine est un type d'éruption volcanique caractérisé par l'émission d'une lave sous une masse d'eau comme un lac, une mer ou un océan. Au contact de l'eau, la lave se recouvre d'une fine couche de lave durcie qui se fracture sous la pression de la lave encore liquide, donnant alors naissance à des laves en coussin. À l'inverse, au contact de la lave, l'eau se réchauffe et si la pression de l'eau est suffisamment faible, elle se transforme en vapeur d'eau qui peut remonter jusqu'à la surface en formant alors un panache volcanique formé essentiellement de vapeur d'eau. La très grande majorité des volcans sur Terre et notamment les volcans rouges se trouvent dans le fond des océans, au niveau des dorsales océaniques qui sont le lieu de l'accrétion de la croûte océanique.

Elles se produisent à des marges constructives, zones de subduction et à l'intérieur des plaques tectoniques en raison de hot spots . Ce type d'éruption est beaucoup plus répandu que l'activité subaérienne. Par exemple, on estime que 70 à 80% de la production de magma de la Terre ont lieu au niveau des dorsales médio-océaniques.

L'accumulation successive des couches de lave provoque le rapprochement du sommet du volcan de la surface de l'eau et lorsque la pression de l'eau devient suffisamment faible, des éruptions phréatomagmatiques se mettent en place avec des épisodes explosifs.

1. Eau nuage de vapeur ; 2. Eau ; 3. Stratum ; 4. Lave de flux ; 5. Conduit de magma ; 6. Chambre magmatique ; 7. Dyke ; 8. Laves en coussins.

En raison de la pression sous laquelle la lave est émise et en raison du contact avec l'eau froide, les volcans sous-marins présentent des caractéristiques particulières, notamment les volcans profonds.

Plus la colonne d'eau est importante, plus elle modifie les caractéristiques des éruptions :

? la conductivité thermique supérieure de l'eau va transformer le magma en verre beaucoup plus rapidement que lors d'une éruption terrestre. De plus, la pression sous l'eau peut atteindre plus de 250 fois la pression standard. Cela diminue de manière importante le phénomène de bouillonnement explosif et la réaction entre le magma et l'eau de mer. La réduction de la capacité explosive, ajoutée à la distance importante séparant les hydrophones, rend les volcans sous-marins difficiles à détecter.

? la lave formée par les volcans sous-marins est différente de la lave « terrestre ». Au contact avec l'eau de mer, une couche solide se forme autour de la lave. Ces coussins de lave ainsi formés sont appelés pillow-lavas (pillow signifiant « oreiller » en anglais et lava signifiant « lave »).

Les éruptions sous-marines sont moins étudiées que les volcans subaériens en raison de leur inaccessibilité. L'évolution des technologies signifie que les volcans sous-marins peuvent désormais être étudiés plus en détail. Malgré ces progrès, la compréhension est encore limitée.

Milieu dorsales océaniques, par exemple les systèmes volcaniques sont les plus actifs sur la Terre, mais environ seulement 5% de leur longueur a été étudiée en détail.

La connaissance initiale de ces éruptions est venue de roches volcaniques étant récupérés à partir du fond de l'océan lorsque des réparations ont été apportées au Câble transatlantique dans les années 1800. Plus récemment, une variété de techniques a été utilisée pour étudier ces éruptions avec des développements significatifs réalisés depuis 1990. Ceux-ci comprennent l'utilisation de submersibles télécommandés qui peuvent mener des enquêtes sur le plancher océanique. L'utilisation des réseaux d'hydrophones permet de détecter les éruptions volcaniques submersibles qui peuvent être envoyés en réponse pour enregistrer le résultat de l'éruption. D'autres outils ont inclus les signaux sismiques, des ondes acoustiques et cartographie UAV multifaisceaux de haute résolution.

De plus en plus, les éruptions à des profondeurs plus importantes peuvent être observées. Par exemple, une éruption explosive à l'Ouest Mata dans Lou basin à une profondeur de 1 200 m a été étudiée en utilisant des submersibles.

Quant au style éruptif, il existe beaucoup de variations dans le style des éruptions sous-marines. Cela change avec un certain nombre de variables, y compris la viscosité du magma, la profondeur de l'eau, le taux d'épanchement et la teneur en matières volatiles . De nombreuses études mettent en évidence les effets de la pression qui augmente avec la profondeur. On croit que la pression accrue limite la libération de gaz volatils, ce qui entraîne des éruptions effusives. Cela ne veut pas dire que les éruptions explosives ne se produisent pas en profondeur, juste qu'une teneur plus élevée en volatils est nécessaire. Il a été estimé qu'au 500 m activité explosive associée aux basaltes est supprimé, tandis que des profondeurs supérieures à 2300 m serait suffisante pour empêcher la majorité de l'activité explosive de rhyolite lava.

Il existe, plus rarement, des monts sous-marins isolés et sans origine volcanique apparente.

Leur origine géologique est souvent peu claire.On range dans cette catégorie par exemple :

Ces dernières années, les géologues ont confirmé qu'un certain nombre de monts sous-marins sont des volcans sous-marins encore actifs, tels le Lô?ihi dans les îles d'Hawaii et Vailulu'u dans le groupe d'îles Manu'a (Samoa), ou encore le mont Macdonald dans l'archipel des îles Australes (Polynésie française) dû au point chaud Macdonald.

En raison de leur grand nombre, de leur intérêt pour la pêche, des risques qu'ils présentent pour les sous-marins et en termes de génération de tsunamis, et parfois en raison d'un intérêt potentiel pour l'industrie minière offshore, les monts les plus importants ont été attentivement répertoriés et cartographiés, désormais avec des techniques modernes de bathymétrie et altimétrie par satellite.

Grâce aux robots sous-marins, ils commencent à être mieux étudiés du point de vue écologique. En France, c'est le SHOM qui est responsable de la cartographie des fonds marins( http://en.wikipedia.org)

I.3.3. Eruptions sous-glaciaires

Une éruption sous-glaciaire est un type d'éruption volcanique caractérisé par l'émission d'une lave sous une masse de glace comme un glacier ou un inlandsis. La lave fait fondre la glace, la transformant alors en eau ou parfois en vapeur d'eau lorsque la chaleur dégagée par l'éruption parvient à faire fondre la glace jusqu'à la surface. Lorsque d'importantes quantités de glace sont fondues, l'eau accumulée sous le glacier peut être brutalement libérée au cours d'un jökulhlaup. Les éruptions sous-glaciaires sont à l'origine de la formation de volcans en tuyas comme l'Herðubreið en Islande.

Elles contiennent d'importantes concentrations en sulfate (SO4^2-) et en nitrate (NO3 -.).

1. Nuage de vapeur d'eau ; 2. Lac ; 3. Glace ; 4. Couche de laves et de cendres ;

5. Strates ; 6. Laves en coussins ; 7. Conduit du magma ; 8. Chambre magmatique ; 9. Digue

Comme les éruptions sous-glaciaires se produisent dans des milieux moins peuplés, elles sont rarement observées ou contrôlées.

I.4. DYNAMISMES PHREATOMAGMATIQUES

I.4.1. Introduction

Comme nous l'avons indiqué, la plupart des éruptions phréatomagmatiques sont explosives.

La lave provient d'une fusion partielle en profondeur qui forme un liquide silicaté appelé magma. Ce dernier, lors de sa remontée va se séparer en deux phases : une phase liquide, la lave et une phase gazeuse. Selon la proportion de ces deux composantes ainsi que leurs caractéristiques physico-chimiques respectives, les volcans vont avoir des morphologies distinctes. Ces dernières résultent d'une éruption volcanique qui met en place les différents produits de la décompression et de l'arrivée en surface du magma. Ainsi, l'éruption est un phénomène dynamique qui implique une remontée de magma à cause de la pression de la

colonne de roche sur le conduit et/ou la chambre magmatique ainsi qu'à cause de la présence de gaz dans ce magma. Les éruptions vont donc elles aussi être différentes en fonction des caractéristiques physico-chimiques des composants du magma. La morphologie des édifices des éruptions est l'une des caractéristiques de ce qu'on appelle les dynamismes éruptifs.

I.4.2.L'éruption phréatomagmatique : un dynamisme explosif.

La rencontre du magma, très chaud, et de l'eau contenue dans les nappes phréatiques provoque de formidables explosions. L'énergie libérée fragmente le socle cristallin, le soulève et projette à la périphérie de la bouche de l'émission des matériaux qui constitueront un anneau de dépôts. L'alimentation peut être continue ou périodique.

Ainsi se crée un cratère aux dimensions relativement plus importantes que les cratères Stromboliens. L'appareil volcanique complète souvent d'un petit cône strombolien, témoin d'une phase terminale plus calme. L'anneau de dépôts pyroclastiques se compose de bombes volcaniques, de lapilli et cendres, mais aussi d'éléments du socle cristallin (gneiss et granites). La plupart du temps ces matériaux sont intimement liés. On appelle maar ce type de dynamisme.

Après l'explosion le socle est effondré à l'aplomb de la cheminée d'alimentation. Peu à peu cette dépression va abriter un lac et donner les plus beaux de cratère d'Auvergne tels que le lac de Pavin ou le Gourt de Tazenat. Au fil du temps, les dépôts sédimentaires comblent peu à peu le lac pour établir un fond plat marécageux. C'est ainsi qu'ont évolués le Maar de Beaunt et la Narse d'Espinasse. Notons de plus que Clermont Fd est construit sur un des plus grands maars de la région.

Les trois paramètres dominantsdans le contrôle du dynamisme éruptif sont : la viscosité/acidité qui va être reliée engrande partie à la chimie (acide VS basique) et la teneur en gaz. Un diagramme permet la classification des dynamismes éruptifs :

? Dans tous les cas, plus le magma est visqueux plus il va pouvoir retenir du gaz : c'est donc au premier ordre la viscosité et donc la différenciation du magma qui va contrôler en grande partie le dynamisme éruptif. La chimie des magmas est liée avec la viscosité - structuration du liquide magmatique en rapport avec sa chimie globale.

Le dynamisme phréatomagmatique est à l'origine de Maar. Il est indépendant de la chimie du magma et se produit lors de la rencontre entre ce dernier et une nappe d'eau. L'eau est alors vaporisée, augmentant ainsi très fortement la pression en gaz, ce qui engendre une explosion.

Les régimes explosifs phréatomagmatiquessont caractérisés par la fragmentation du magma : lors de son ascension, celui-ci se transforme. D'un liquide avec des bulles de gaz, sorte de mousse, il devient un jet de gaz portant de gouttes de liquide. Ce mélange est ensuite éjecté violemment. Généralement, on connait deux régimes explosifs principaux :

La colonne plinienne :le mélange incorpore suffisamment d'air pour devenir plus léger que l'atmosphère. Il forme alors un panache pouvant atteindre 50 km de haut. Les vents dispersent les éléments qui retombent sous forme de cendres sur de grandes surfaces (phénomène désagréable mais non mortel).

La coulée pyroclastique :le mélange reste plus lourd que l'air et ne monte qu'à quelques kilomètres au-dessus de la bouche éruptive. Il retombe au sol

alimentant des coulées denses de fragments et de gaz qui dévalent les pentes du volcan. Ces coulées pyroclastiques sont très. Elles sont concentrées et s'écoulent à grande vitesse sur des hauteurs de plusieurs centaines de mètres, dévastant tout sur leur passage. Ces deux régimes peuvent coexister ou passer de l'un à l'autre lors d'une éruption. Ici, des éruptions phréatomagmatiques surviennent lorsqu'il y a contact de l'eau et du magma

Dans le modèle phréatomagmatique de formation de conduite, la forme irrégulière de la rhizosphère est le site de l'explosion phréatomagmatique et fonctionne ainsi comme le « moteur » pour la formation de conduite. Dans ce modèle la zone racinaire se développe sur une période de temps dans une série de nombreux thermohydraulique unique, c'est-à-dire phréatomagmatique, explosions. Initialement, les explosions se produisent près de la surface et avec une activité explosive permanente pénètrent vers des niveaux plus profonds. L'éjection des fragments de roche du pays d'après les résultats de zone racine dans un déficit de masse dans la zone racinaire qui provoque le téphra sus-jacente et des proches des roches encaissantes à se calmer passivement dans un gouffre-comme la mode, dans la zone racinaire.( http://www.dichamp.pagesperso-orange.fr/appavol.html.dynamisme-explosif)

I.5. DEPOTS PHREATO-MAGMATIQUES

Les cendres phréatomagmatiques sont formées par les mêmes mécanismes à travers une large gamme de compositions de base et acide. Clastes Blocky et Equant à faible vésicule contenu sont formés ainsi. Les dépôts des éruptions explosives phréatomagmatiques sont également soupçonnés d'être mieux triées et à grains plus fins que les dépôts de l'éruption magmatique. Ceci est le résultat de la fragmentation beaucoup plus élevée d'éruptions phréatomagmatiques.

a. Hyaloclasiste

L'hyaloclasite est un verre trouvé avec les basaltes en coussins (basaltes d'oreiller) qui ont été produites par la trempe et la fracturation du verre basaltique non-explosive. Ceux-ci sont aussi considérés comme des éruptions phréatomagmatiques, car ils produisent des fragments mineurs de l'interaction de l'eau et le magma. Ils peuvent être formés à des profondeurs d'eau de 500 m,où la pression hydrostatique est suffisamment élevée pour inhiber la texture en vésiculation dans le magma basaltique.

b. Hyalotuf

Hyalotuf est un type de roche formée par la fragmentation explosive du verre lors d'éruptions phréatomagmatiques à des profondeurs d'eau (ou dans des aquifères ). Les hyalotuffs ont une nature en couches que l'on croit être le résultat d'oscillation imbibé d'eaux de décharge, avec une période de plusieurs minutes. Les dépôts sont beaucoup plus constitués de grains fins que les dépôts des éruptions magmatiques, en raison de la fragmentation beaucoup plus élevée du type d'éruption. Les dépôts semblent être mieux triés que les dépôts magmatiques dans le domaine en raison de leur nature bien, mais l'analyse de la taille des grains révèle que les dépôts sont beaucoup plus mal classés que leurs homologues magmatiques. Un claste connu comme une accrétion de lapilli est distinctif des dépôts phréatomagmatiques, et est un facteur important pour l'identification sur le terrain. Formulaire de lapilli accrétion en raison des propriétés de cohésion de cendres humides, provoquant les particules à se lier. Ils ont une structure circulaire lorsque les spécimens sont considérés dans la main et sous le microscope.

Un autre contrôle sur la morphologie et les caractéristiques d'un dépôt est le rapport eau de magma. On croit que les produits des éruptions phréatomagmatiques sont à grains fins et mal triés où le rapport magma / eau est élevé, mais quand il y a une baisse du ratio magma / eau les dépôts peut être grossier et mieux triés.(http//:en.wikipedia.org)

CHAPITRE II : LES ERUPTIONS PHREATOMAGMATIQUES ET L'ENVIRONNEMENT : SURVEILLANCE ET PREVISION

II.1. INTRODUCTION

Les conséquences liées aux éruptions phréatomagmatiques sont nombreuses. Nous présentons ici quelques manifestations à savoir : les coulées de lave, les nuées ardentes, les cendres volcaniques, les séismes, les tsunamis, les gaz volcaniques, les lahars, le jökulhlaup, l'acidification des eaux ; etdonnons certaines stratégies de surveillance etde prévision.

II.2. RISQUES LIES AU PHREATOMAGMATISME

II.2.1. Les coulées de lave

Une coulée de lave ou coulée volcanique est une formation volcanique constituée d'un

épanchement de lave issue d'un volcan. Le terme désigne aussi bien la lave fluide en mouvement que la lave solidifiée une fois refroidie lorsqu'elle est encore identifiable par rapport aux autres éléments de son environnement et notamment la végétation.

Une coulée de lave se forme au cours d'une éruption volcanique lorsqu'un volcan rejette de la lave suffisamment fluide et en quantité suffisante. Si cette lave ne peut s'écouler et si sa température se maintient suffisamment pour qu'elle reste fluide, elle peut former un lac de lave, par exemple dans le fond d'un cratère. En revanche, si cette masse de lave n'est pas entièrement contrainte par le relief, elle peut s'écouler. Comme tout fluide, la coulée de lave va suivre le sens de la plus grande pente et va avoir tendance à emprunter les talwegs qui peuvent être empruntés par des cours d'eau. Ceux-ci peuvent se retrouver partiellement ou totalement comblés. Lorsque la coulée de lave rencontre des obstacles, elle peut soit les détruire par le feu comme la végétation ou par écrasement comme les constructions légères, soit les contourner comme le relief ou les constructions massives.

La plus longue coulée de lave connue avec 160 kilomètres se trouve à proximité d'Undara en Australie. La plus vaste avec 970 km² de superficie et la plus volumineuse avec un volume de 26 km³, si l'on excepte les trapps, est celle de Þjórsá en Islande.( http://www.wikipedia.org) Dégâts :

L'éruption a aussi des conséquences positives comme : grande fertilité des sols, régénération des végétaux, apport des matériaux de construction, mise en place des gisements minéraux, mise en place des îles,... ( http://volcanisme.explosif.free.fr/risques.htm).

II.2.2. Les nuées ardentes

Une nuée ardente est un aérosolvolcanique porté à haute température et composé de gaz, de

cendres et de blocs de taille variable dévalant les pentes d'un volcan. Une nuée ardente est généralement composée d'une coulée pyroclastique située à sa base et d'où s'élève un nuage pyroclastique. Dans certains cas, le nuage pyroclastique ou la coulée pyroclastique peuvent être absents.

Les nuées ardentes se développent généralement sur les volcans gris au cours d'éruptions explosives de type péléenne ou plinienne

Une nuée ardente peut être décomposée en deux phénomènes de comportements et de compositions distincts : la coulée pyroclastique et le nuage pyroclastique.

- La coulée pyroclastique est le flux situé à la base de la nuée ardente et s'élevant peu du sol. Elle est composée d'un aérosol dense de gaz volcaniques et de particules de taille variable, allant de la cendre volcanique aux blocs rocheux dépassant la taille d'une maison. Les éléments solides peuvent provenir soit de la lave émise par le volcan, soit d'une partie plus ancienne du volcan qui est arrachée au moment de l'éruption. Lorsque la coulée pyroclastique perd suffisamment de vitesse, la partie solide se dépose en recouvrant parfois les paysages sous plusieurs mètres de matériaux, notamment lorsqu'il s'agit de pierres ponces.

- Les nuées ardentes peuvent atteindre des vitesses comprises entre 200 et 600 km/h. Leur vitesse et leur inertie sont telles qu'elles peuvent passer outre certaines formes du relief en remontant à contre-pente, franchissant alors collines, crêtes et changeant de vallées. Lorsqu'elles atteignent la mer ou des lacs, leurs composés les plus légers peuvent se propager à la surface de l'eau, comme ce fut le cas lors de l'éruption de la montagne Pelée en 1902 où les bateaux dans la baie de Saint-Pierre s'enflammèrent dans leur fuite, tandis que les éléments les plus lourds plongent dans l'eau, parfois sur des kilomètres, et peuvent créer une onde de choc qui se transforme en tsunami. Une nuée ardente est précédée d'une onde de choc pouvant atteindre la vitesse du son, soit plus de 1 000 km/h, responsable d'une grande partie des dégâts causés par ce phénomène. Suivant leur taille et leur puissance, les nuées ardentes parcourent plusieurs kilomètres, jusqu'à vingt pour les plus grosses. Certains phénomènes parcourent de plus grandes distances mais ils prennent naissance au cours de surgies volcaniques.(http :// www.wikipedia.org)

Dégâts :Destruction de forêts ainsi que des habitations, mort d'hommes, explosions secondaires qui expulsent encore plus de cendres dans l'atmosphère ; tsunami,... ( http://volcanisme.explosif.free.fr/risques.htm).

II.2.3. Les cendres volcaniques

La cendre volcanique désigne les fines particules de roches et de minéraux inférieures à deux millimètres de diamètre, qui sont éjectées d'un volcan. Ces particules sont si fines qu'elles peuvent voyager sur des centaines de kilomètres et retomber sur le sol sous forme de pluie de cendres.Lorsque ces cendres sont éjectées en grande quantité elles ont tendance à se cimenter pour former une roche que l'on nomme tuf.

Contrairement aux cendres issues de la combustion, les cendres volcaniques sont dures et abrasives. Elles ne se dissolvent pas dans l'eau et conduisent bien l'électricité spécialement lorsqu'elles sont humides. Lors d'une pluie de cendre le ciel parait brumeux ou jaunâtre et une odeur de soufre flotte dans l'air.

Risques encourus:Respirer des cendres volcaniques peut poser des problèmes aux personnes souffrant de troubles respiratoires. Leurs surfaces abrasives peuvent causer des irritations de la peau et des muqueuses. L'association des cendres et de l'humidité des poumons peut les transformer en un ciment liquide qui peut gêner la respiration. C'est pourquoi il est conseillé de respirer à travers un tissu ou un masque.

Les nuages de cendres volcaniques présentent un danger réel pour la sécurité aérienne. Ainsi, d'après Météo-France, le panache de cendres volcaniques peut s'élever en altitude à des hauteurs atteignant des dizaines de kilomètres. Les plus petites particules, mesurant de 1 à 15 um, peuvent rester plusieurs jours dans l'atmosphère. Ils peuvent être transportés par les vents violents de la troposphère, la stratosphère, sur de très longues distances. Une centaine d'incidents sur des vols long-courriers, depuis 1980, sont liés à l'activité volcanique.

La turbine de l'avion ingère des cendres volcaniques présentes dans l'air contaminé. La température normale de fonctionnement des moteurs est de 1 400 °C. Or, les cendres, composées de silicates, fondent dès qu'une température de 1100 ° C est atteinte. La cendre fond donc sur les aubes directrices de sortie et les aubes de turbine, dans la partie chaude du moteur. Le moteur peut alors flamber. Les avions plus anciens étaient équipés de moteurs fonctionnant à une température inférieure. Ils ne présentaient donc pas ce point faible.( http://www.wikipedia.org)

II.2.4. Les séismes

Un tremblement de terre est une secousse plus ou moins violente du sol qui peut avoir quatre origines : rupture d'une faille ou d'un segment de faille (séismes tectoniques) ; intrusion et dégazage d'un magma (séismes volcaniques) ; « craquements » des calottes glaciaires se répercutant dans la croûte terrestre ; explosion, effondrement d'une cavité (séismes d'origine naturelle ou dus à l'activité humaine).

Le point d'origine d'un séisme est appelé hypocentre ou foyer sismique. Il peut se trouver entre la surface et jusqu'à sept cents kilomètres de profondeur (limite du manteau supérieur) pour les événements les plus profonds. On parle de l'épicentre du séisme pour désigner le point de la surface de la Terre qui se trouve directement à la verticale de l'hypocentre.

En pratique on classe les séismes en quatre catégories selon les phénomènes qui les ont engendrés :

A. Séismes tectoniques

Les séismes tectoniques sont de loin les plus fréquents et dévastateurs. Une grande partie des séismes tectoniques a lieu aux limites des plaques, où se produit un glissement entre deux milieux rocheux. Ce glissement, localisé sur une ou plusieurs failles, est bloqué durant les périodes inter-sismiques (entre les séismes), et l'énergie s'accumule par la déformation élastique des roches. Cette énergie et le glissement sont brusquement relâchés lors des séismes. Dans les zones de subduction, les séismes représentent en nombre la moitié de ceux qui sont destructeurs sur la Terre, et dissipent 75 % de l'énergie sismique de la planète. C'est le seul endroit où on trouve des séismes profonds (de 300 à 645 kilomètres). Au niveau des dorsales médio-océaniques, les séismes ont des foyers superficiels (0 à 10 kilomètres), et correspondent à 5 % de l'énergie sismique totale. De même, au niveau des grandes failles de décrochement, ont lieu des séismes ayant des foyers de profondeur intermédiaire (de 0 à 20 kilomètres en moyenne) qui correspondent à 15 % de l'énergie. Le relâchement de l'énergie accumulée ne se fait généralement pas en une seule secousse, et il peut se produire plusieurs réajustements avant de retrouver une configuration stable. Ainsi, on constate des répliques à la suite de la secousse principale d'un séisme, d'amplitude décroissante, et sur une durée allant

de quelques minutes à plus d'un an. Ces secousses secondaires sont parfois plus dévastatrices que la secousse principale, car elles peuvent faire s'écrouler des bâtiments qui n'avaient été qu'endommagés, alors que les secours sont à l'oeuvre. Il peut aussi se produire une réplique plus puissante encore que la secousse principale quelle que soit sa magnitude. Par exemple, un séisme de 9,0 peut être suivi d'une réplique de 9,3 plusieurs mois plus tard même si cet enchaînement reste extrêmement rare.

B. Séismes d'origine volcanique

Les séismes d'origine volcanique résultent de l'accumulation de magma dans la chambre magmatique d'un volcan. Les sismographes enregistrent alors une multitude de microséismes (trémor) dus à des ruptures dans les roches comprimées ou au dégazage du magma. La remontée progressive des hypocentres (liée à la remontée du magma) est un indice prouvant que le volcan est en phase de réveil et qu'une éruption est imminente.

II.2.5. Le tsunami

Un tsunami (du japonais, Tsu nami, littéralement « vague de port ») est une série d'ondes de très grande période se propageant à travers un milieu aquatique (océan, mer ou lac), issues du brusque mouvement d'un grand volume d'eau, provoqué généralement par un séisme, un glissement de terrain sous-marin ou une explosion volcanique, et pouvant se transformer, en atteignant les côtes, en vagues destructrices déferlantes de très grande hauteur.

Un tsunami est créé lorsqu'une grande masse d'eau est déplacée. Cela peut être le cas lors d'un séisme important, d'une magnitude de 6,3 ou plus, lorsque le niveau du plancher océanique le long d'une faille s'abaisse ou s'élève brutalement, lors d'un glissement de terrain côtier ou sous-marin, ou lors de la montée du magma, ou lors d'un impact par un astéroïde, ou une comète.

Un fort séisme ne produit pas nécessairement un tsunami : tout dépend de la manière (vitesse, surface, etc.) avec laquelle la topographie sous-marine (bathymétrie) évolue aux alentours de la faille et transmet la déformation à la colonne d'eau au-dessus.

II.2.6. Les gaz volcaniques

Les gaz volcaniques sont des composés volatils rejetés de la croûte terrestre dans un contexte volcanique et notamment lors d'éruptions.

Ces gaz sont constitués d'un mélange de différents gaz, essentiellement de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone ainsi que du dioxyde de soufre, du monoxyde de carbone, du sulfure d'hydrogène, du chlorure d'hydrogène ou encore du dihydrogène en quantités non négligeables.

Des gaz volcaniques peuvent être émis au cours d'une éruption par le dégazage de la lave au moment de sa sortie et tout au long de son refroidissement mais aussi entre deux éruptions sous la forme de fumerolles, de mofettes, de solfatares, etc. Des concrétions comme des cristaux de soufre peuvent alors se former sur le pourtour des anfractuosités. Les gaz plus lourds que l'air peuvent rester près du sol et dans certains cas former des mazukus, des poches de gaz toxiques, généralement du dioxyde de carbone, stagnant dans des cuvettes et présentant un danger mortel pour tout animal ou personne s'y trouvant.

Si le rejet de ces gaz se fait sous l'eau, ils peuvent ressortir sous la forme de bulles où s'y dissoudre si la pression de l'eau est assez élevée, l'acidifiant alors et pouvant former des lacs acides. L'accumulation de gaz volcaniques dissous dans des couches d'eau les plus profondes de certains lacs de cratère peut conduire à la formation d'éruptions limniques correspondant au brusque rélargage de ces gaz en raison d'une inversion des couches d'eau.

Le rejet de gaz volcaniques est l'un des éléments qui vont déterminer le déclenchement d'une éruption et son pouvoir explosif. Le taux de ces gaz dans le magma d'une chambre magmatique et la baisse de pression liée à la remontée de ce magma dans la croûte terrestre va induire la formation de bulles. Plus ces bulles sont nombreuses et plus elles sont grosses, plus l'éruption risque de se produire et plus elle sera accompagnée d'explosions puissantes. Si le magma est particulièrement visqueux, les gaz peinent d'autant plus à s'échapper et ils font éclater la lave, la pulvérisant en cendre, ou ils la figent sous la forme de ponce ou d'une mousse appelée réticulite.( http://www.wikipedia.org)

Problèmes encourus :l'éjection des quantités colossales de SO2 dans la stratosphère et son transport par les vents à de grandes distances du volcan est à la base de la formation d'une grande quantité d'acide sulfurique qui se trouve emprisonnée dans les nuages, provoquant des pluies acides et refroidissant le climat. Les pluies acides provoquent des maladies chez les humains qui les reçoivent ou les boivent ( http://volcanisme.explosif.free.fr/risques.htm).

II.2.7. Les lahars

Un lahar (mot d'origine javanaise) est une coulée boueuse d'origine volcanique. Elle est principalement formée d'eau, de cendres volcaniques et de téphras et se rencontre donc le plus souvent sur les pentes des « volcans gris » émettant des laves andésitiques.

Les lahars se forment généralement lorsque d'importantes pluies s'abattent sur des dépôts volcaniques, mais l'eau peut provenir aussi de la fonte, par la chaleur de l'éruption, de la glace ou de la neige. Ces dépôts n'étant pas consolidés, ils sont facilement érodés et emportés dans les rivières qu'ils font déborder. Lorsque les dépôts volcaniques sont récents et chauds, le lahar peut être brûlant (jusqu'à 90 °C). Par leur mode de formation, les lahars peuvent affecter une région des années après la fin d'une éruption volcanique si les dépôts ne sont toujours pas consolidés ; ils sont ainsi très dangereux et constituent le phénomène volcanique le plus meurtrier, plus que les coulées de lave et que les nuées ardentes.

Ces coulées, très denses et très lourdes, emportent tout ce qui se trouve sur leur passage : arbres, ponts, voitures, bâtiments, etc. et peuvent charrier des blocs rocheux de plusieurs dizaines de tonnes. Elles peuvent parcourir des dizaines de kilomètres à une grande vitesse.

Figure 8: lahars (à gauche) et Camion emporté par un lahar au sud du Merapi (à droite) (Cliché F. http://cybergeo.revues.org)

La forte densité en matériaux des lahars fait que le début de la coulée peut se présenter sous la forme d'un front compact créant un véritable mur de plusieurs mètres de haut et formé de blocs, troncs d'arbres et débris poussés par le flot. La composition des lahars et leur forte teneur en matériaux leur confère également un fort pouvoir érosif ce qui les rend d'autant plus dangereux car ils emportent alors rapidement des terrains sur lesquels peuvent se trouver des habitations. Lorsque la coulée s'immobilise, elle peut laisser d'importantes couches de dépôts.

Figure 9: Lahar deposit from 1995 on southwest flank of Unzen volcano, Japan ( http://ncgeology.com)

Il arrive parfois qu'en séchant, les cendres volcaniques se cimentent et forment une pierre compacte.

En 1985 en Colombie, la ville d'Armero et 23 000 de ses habitants furent ensevelis sous un lahar de huit mètres de haut parti des pentes du Nevado del Ruiz, qui fut provoqué par la fonte de la calotte glaciaire sous la chaleur du magma. Cette catastrophe provoqua 25 000 morts.

Des volcanologues ont mis au point un système de détection, par un appareil analogue aux sismographes, de l'émission de vibrations de basse fréquence, généralement comprises entre 30 et 80 hertz, engendrées par les lahars lors de leur progression.( http://www.wikipedia.org)

II.2.8.Le jökulhlaup

Un jökulhlaup, terme islandais signifiant en français « course de glacier » ou « course glaciaire », prononcer joe k l l ip , ou débâcle glaciaire est un type d'inondation brutale particulièrement puissante et dévastatrice. C'est un des cas d'une vidange brutale d'un lac glaciaire en lien avec une éruption volcanique.

L'origine de la crue est la vidange d'un réservoir d'eau de fusion glaciaire par rupture du barrage de glace. Plusieurs types de jökulhlaups existent en fonction de la position du réservoir (lac intraglaciaire, lac périglaciaire, lac supraglaciaire). Les jökulhlaups les plus puissants se déroulent en Islande, mais ils peuvent se produire dans d'autres lieux dès que certaines conditions sont réunies : un volcan recouvert d'une calotte glaciaire ou d'un inlandsis (c'est le cas en Alaska, États-Unis, Antarctique, Andes).

Les jökulhlaup peuvent s'apparenter aux lahars puisqu'il s'agit d'écoulement de forte densité. Toutefois, les lahars sont composés en majorité de cendres et se forment le plus souvent lors de pluies torrentielles sur les flancs d'un volcan.(http :// en.wikipedia.org)

II.2.9. L'acidification des eaux

L'acidification des eaux généralement d'origine volcanique tel un lac de cratère ou un maar, dont les eaux se sont acidifiées par dissolution de gaz volcaniques.

Un lac acide se forme à partir d'un lac de cratère ou d'un maar dans le cas où le volcan rejette en permanence des gaz volcaniques en quantité suffisante. Ces gaz doivent être émis depuis le fond du lac dont la profondeur doit permettre leur dissolution grâce à la pression de l'eau plutôt que la formation de bulles qui remonteraient à la surface. Néanmoins, un très fort dégazage sous-lacustre peut à la fois acidifier un lac et former des bulles qui éclatent en surface. Ces gaz peuvent dans le même temps être émis au-dessus des eaux le long des parois du cratère sous la forme de fumerolles ou de solfatares parfois entourées de dépôts de soufre comme le Kawah Ijen en Indonésie.

Les lacs acides représentent un risque pour les populations et les infrastructures en plus de ceux communs à tous les lacs de cratère. Ainsi, tandis qu'un lac de cratère ne représente pas plus de danger que n'importe quel plan d'eau, un lac acide peut être mortel par simple immersion ou par inhalation des vapeurs qu'il peut dégager. Lors de la vidange brutale d'un lac acide, la nature de ses eaux rajoute un pouvoir destructeur à l'inondation.

Dans le cas d'une éruption volcanique se produisant sous le lac acide, ses eaux peuvent être directement projetées aux alentours par les explosions ou bien retomber sous forme de pluies acides ou de cendres fortement corrosives après leur vaporisation. Ce cas de figure s'est produit sur le Karthala en 2005. ( http://www.wikipedia.org).

II.3. METHODES DE PREVISION ET SURVEILLANCCE

Il est aussi difficile de prévoir le début d'une éruption que sa fin. Les éruptions peuvent d'ailleurs être intermittentes. Les risques peuvent s'accroitre ou s'estomper puis reprendre. Il est nécessaire de conserver au moins un certain niveau de surveillance permanent des volcans à cause de la persistance des risques post-éruptifs pendant des décades.

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 de prélèvements. Et dans un second temps en laboratoire afin d'analyser et d'interpréter les données et les échantillons (modèles d'interprétation empirique, modèles mécaniques,...)

Une éruption volcanique est accompagnée d'une activité sismique. En effet, lorsque le magma monte, il peut provoquer des vibrations du sol qui créent des cassures appelées failles suite à l'augmentation de l'intensité des secousses. Les sismographes (au minimum trois pour détecter les épicentres) mesurent la fréquence des tremblements : méthode de « Sismologie

Certains signaux volcaniques sont suffisamment forts pour être détectés sans l'aided'instruments : séismes de magnitude supérieure à 2, environ, forte déformation

Courte-Période » (hautes fréquences de l'ordre de la seconde) ou de « Sismologie Large-Bande » (de l'ordre de quelques heures à quelques jours). On sait relier l'augmentation de leur fréquence aux risques éruptifs.

Au cours de sa montée, le magma libère un certain nombre d'éléments qui peuvent contaminer la nappe, et lorsque la composition de l'eau change, cela constitue une alerte à une éruption volcanique.

La combinaison de toutes ces méthodes conduit à démontrer ou à prouver s'il y a montée ou pas d'un magma à travers la cheminée d'un magma.

oufracturation du sol, modifications (débit, couleur ou odeur) de fumerolles ou desources, modifications de la végétation ...

De plus, lorsqu'une éruption est en cours, on peut aussi observer les mêmes paramètres,mais aussi les variations de l'activité en surface.

Ces observations "sensorielles", bien qu'elles ne fournissent que des informationsqualitatives, sont importantes si elles sont conduites de façon rigoureuse et régulière, et elles sont complémentaires des observations instrumentales.(Katembo K., 2013).

Figure 11 : Principaux volcans actifs dans le monde(www.activolcans.info/Sources.php)

CHAPITRE III : LES ERUPTIONS

PHREATOMAGMATIQUES DANS LE MONDE III.1. PRINCIPAUX VOLCANS ACTIFS DANS LE MONDE

La distribution géographique des volcans est directement en relation avec la structure tectonique de la Terre et les mouvements des plaques entre lesquelles se divisent la lithosphère et la partie supérieure du manteau de notre planète.

On estime aujourd'hui que notre planète compte plus de 1 500 volcans actifs. On entend par « actif » tout volcan ou massif volcanique qui a délivré récemment au moins une éruption et qui est susceptible d'entrer à nouveau en activité. Depuis 1900, plus de 400 volcans différents ont été le siège d'au moins une éruption.

Ces chiffres ne signifient en réalité pas grand-chose. Dans certains cas, des volcans différents ne sont que des appareils différents au sein d'un seul mégavolcan. Dans d'autres cas, on ne comptera qu'un seul volcan pour un ensemble de dizaines ou de centaines de cônes isolés répartis sur plusieurs centaines ou plusieurs milliers de kilomètres carrés.

Enfin, on ne recense là que des volcans connus, en général sur les continents ou les îles. On passe sous silence les milliers de volcans sous-marins actifs qui ne nous sont pas accessibles.

Ces volcans actifs ne se répartissent pas aléatoirement sur la surface du globe. Ils sont étroitement liés à trois environnements géodynamiques inhérents à la vie de notre planète et qui découlent de la tectonique des plaques :

? Les zones d'accrétion : les volcans y sont relativement peu nombreux en apparence, puisque les zones d'accrétion sont pour l'essentiel immergées sous les océans de la planète et échappent donc à l'observation directe. Pourtant, on estime qu'entre 10 000 et 20 000 centres éruptifs jalonnent ces limites, dont plus de 99 % ne sont pas observables. Le volcanisme des zones d'accrétion est surtout connu là où ces régions sont émergées. L'un des meilleurs exemples est l'Islande.

? Les zones de subduction (marges actives ou arcs insulaires) : c'est le long de ces frontières que se manifeste de la manière la plus évidente le volcanisme actuel. Le volcanisme y est généralement très explosif. La zone la plus connue est la ceinture de feu du Pacifique : elle borde l'océan de tous côtés, à l'exception du sud. Elle concentre plus de 60 % des volcans actifs émergés de la planète.

? Le volcanisme de point chaud : il est lié à des remontées de panaches thermiques enracinés profondément dans la planète. Ces panaches ascendants de roches solides fondent partiellement en arrivant à proximité de la surface, et les liquides produits percent la croûte océanique ou continentale. Ce type de volcanisme est relativement rare (quelques dizaines de volcans au maximum).

Figure 12 : Volcanisme et mouvements des plaques : Schéma F.-D. De Larouzière Légende :

Volcanisme et tectonique des plaques		Abréviations
1	= manteau (asthénosphère)	AI = arc insulaire
2	= manteau supérieur	DO = dorsale océanique
3	= croûte océanique	FO = fosse océanique
2	+ 3 = lithosphère	FT = faille transformante
4	= réservoir magmatique	MCA = marge continentale active
5	= pluton granitique	MP = marge passive
6	= croûte continentale	PC = point chaud (panache mantellique
7	= couverture sédimentaire	profond)
		RC = rift continental
		VIC = volcanisme intraplaque continental
		VIO = volcanisme intraplaque océanique
		ZS = zone de subduction

III.2. PHREATOMAGMATISME

Les éruptions phréatomagmatiques, comme nous l'avons dit dans le premier chapitre, se produisent soit sous les océans, mers, lacs ; soit sous les glaciers soit encore sur les continents.

Lorsque l'éruption se produit au fond des océans, aucune manifestation volcanique n'apparaît à la surface. La pression hydrostatique exercée par la colonne d'eau étant extrêmement forte, le gaz reste dissous et la lave s'épanche tranquillement sur le fond de la mer. Aucune explosion ne peut se produire dans de telles conditions.

L'écoulement tranquille de lave à 1 000 °C sur le fond de la mer, aussi étrange qu'il paraisse, est une réalité et on l'a observé et même filmé. Plus des trois quarts des laves produites chaque année sur Terre se mettent en place au fond des océans et ces activités nous sont presque toujours invisibles. Là, dans le secret des profondeurs, naissent des morphologies particulières. Les laves prennent la forme de coussins : on les appelle « pillow-lavas ».

Sous les glaciers, comme en Islande, pendant les éruptions, la glace fond en partie, et les éruptions se déroulent selon les mêmes modalités qu'en mer. La fusion d'énormes volumes de glace peut provoquer la formation de débâcles glaciaires à la périphérie du glacier: d'immenses fleuves de boue déferlent sur le pays avoisinant, entraînant tout sur leur passage. Les volcans sous-glaciaires présentent une morphologie particulière. Dans les régions où les glaciers ont disparu, ils peuvent être étudiés. Les montagnes « en table » d'Islande en sont des exemples typiques. On identifie des pillow-lavas à la base, puis des accumulations de brèches de hyaloclasites, éventuellement la mise en place d'un petit volcan aérien si l'accumulation de matériaux finit par dépasser le niveau de la calotte glaciaire aujourd'hui disparue.

A : éruption survenant sous un glacier avec accumulation des pillow-lavas dans un lac captif sous la glace. Début d'effondrement de la surface du glacier.

B : apparition du lac en surface, explosion phréatomagmatiques.

C : émersion, formation d'un cône terminal et émission de coulées.

D : état actuel, après régression et disparition du glacier.

Figure 13 : Formation et évolution d'un volcan sous-glaciaire en table ( http://www.wikipedia.org).

Enfin, les éruptions phréatomagmatiques peuvent survenir sur les continents lorsque le magma rencontre de l'eau superficielle (nappe phréatique, cours d'eau, lac). Une succession d'explosions très violentes découpe des cratères circulaires à l'emporte-pièce appelés maars, du nom qui a été donné à ces morphologies en Allemagne. Les projections s'accumulent alors à la périphérie du cratère, en général sous forme d'un croissant ou anneau pyroclastique ( http://www.wikipedia.org).

CONCLUSION GENERALE

Notre travail traite des « éruptions phréatomagmatiques et leurs impacts environnementaux ». A son terme, il nous est nécessaire de rappeler que pour le réaliser, nous avons essentiellement utilisé la documentation (ouvrages et internet) ; c'est donc un travail bibliographique.

Du point de vue dynamisme, nous avons en effet montré que lorsqu'un magma remonte vers la surface, celui-ci est susceptible d'entrer en contact avec des roches saturées en eau ou avec de l'eau superficielle. Ce contact entre un magma très chaud et de l'eau produit des gigantesques explosions résultant de la vaporisation brutale de l'eau liquide. La vapeur d'eau générée occupe un volume beaucoup plus grand que de l'eau liquide à la pression ambiante. L'énergie libérée provoque une fragmentation des roches encaissantes. C'est ainsi que l'interaction entre le magma et de l'eau cause l'éruption du type phréatomagmatique.

Lorsque le magma est brutalement refroidi par l'eau, il forme un verre volcanique fragilisé par le choc thermique (phénomène de trempes). L'éruption phréatomagmatique projette alors généralement de fines cendres et beaucoup de vapeur d'eau. Ainsi dans l'air, en présence de la vapeur d'eau, les cendres s'agglomèrent et forment des lapilli,accrétions qui tombent en gouttes.

Les structures liées à l'activité phréatomagmatique sont essentiellement dépendantes du rapport eau/magma. Dans l'ordre croissant de ce rapport, on obtient :

? Les cônes des scories (cinder cone) : interaction du magma et de très petites quantités d'eau extérieure ;

? Les anneaux de tufs(tuf ring) : rapport eau/magma très énergétique. Lorsque le cratère résultant de ce type d'interaction se remplit d'eau, on parle de maar ;

? Les cônes de tufs(tuf cone) : interaction du magma et de l'eau superficielle et ;

? Les dépôts de lave en coussins(pillow lava) : cas d'éruption phréatomagmatique sans explosion, car le volume et la profondeur sont trop grands (pression élevée).

Toutes les éruptions sont précédées et accompagnées de signaux détectables en surface si la densité et la qualité des observations est suffisante. La plupart des signaux ne sont cependant détectables qu'avec des instruments présentant une sensibilité adaptée.

La surveillance de l'activité volcanique est indispensable à l'étude des processus de l'éruption volcanique et à la prévision des éruptions.

Sur le plan environnemental, les éruptions phréatomagmatiques peuvent être à la base de la destruction de la faune et de la flore, mort d'hommes, destruction des bâtiments et infrastructures de base, pluies acides, etc.

Si la prévision des risques pour les populations et les biens justifie à elle seule lasurveillance des volcans, l'objectif de recherches scientifiques ne peut pas être dissocié decette démarche, puisque la qualité d'une prévision dépend directement du niveau des connaissances sur le site et sur les processus volcaniques en général.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

TABLE DES MATIERES

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES ERUPTIONS PHREATOMAGMATIQUES

CHAPITRE II : LES ERUPTIONS PHREATOMAGMATIQUES ET

CHAPITRE III : LES ERUPTIONS PHREATOMAGMATIQUES DANS LE MONDE

Figure 12 : Volcanisme et mouvements des plaques : Schéma F.-D. De Larouzière 32

Les éruptions phréatomagmatismes et les impacts associés.