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Les aléas volcaniques

Volcanisme

Les aléas volcaniques

Les volcanologues dénombrent aujourd’hui sept grandes familles d'aléas volcaniques (auxquels s’ajoutent les séismes d’origine volcaniques), schématisés sur l'illustration ci‑dessous.

Tous les édifices ne sont cependant pas concernés par ces sept aléas, qui varient en fonction du type de volcan et de son comportement, du type d'éruption, de son contexte géologique et de sa situation géographique.

Différents aléas peuvent par contre se succéder (parfois de manière brusque) au cours d'une même phase éruptive.

 

Vue schématique des sept grands types d'aléas volcaniques © BRGM - FP7 MED-SUV

Les coulées -et les dômes- de lave

Les coulées de lave sont des épanchements de roche en fusion qui se mettent en place sur les flancs des volcans sous l’effet de la gravité.

 

Aléa Coulées de lave © BRGM - FP7 MED-SUV

 

La capacité de la lave à s’écouler dépend :

  • de ses paramètres physico-chimiques (température, chimie, viscosité, etc.) ;
  • du débit éruptif au niveau de sa source ;
  • de la nature et de la morphologie des terrains sur lesquels elle s’écoule (pente et rugosité) ;
  • de sa capacité à être confinée dans une vallée, un chenal et/ou un tunnel de lave.

 

L’ensemble de ces paramètres vont déterminer la vitesse de mise en place de la coulée et la distance qu’elle pourra parcourir.

La température d’émission de la lave varie entre 1200°C et 700°C (en fonction du type de lave), et les vitesses de mise en place ont tendance à fortement diminuer sur pente faible et/ou à mesure que l’on s’éloigne de la bouche éruptive.

Les laves les plus visqueuses ne peuvent quasiment pas s’écouler : elles s’accumulent ainsi au-dessus de leur point de sortie et forment alors des dômes qui obstruent parfois le conduit magmatique, entraînant une pressurisation du système pouvant conduire à des explosions violentes, produisant alors d’autres aléas.

Les retombées aériennes de bombes et de cendres volcaniques

Les éruptions volcaniques sont souvent accompagnées d’explosions.

Ces explosions sont provoquées par l’expansion brutale des gaz contenus dans le magma, qui se fragmente alors au cours de sa remontée dans le conduit volcanique.

Une grande quantité de particules volcaniques de toute taille (blocs, cendres, etc) est alors éjectée dans un jet de gaz, généralement vertical : il s’agit des panaches volcaniques.

 

Aléa retombée de cendres © BRGM - FP7 MED-SUV

 

Le comportement de ces particules volcaniques varie en fonction de leurs tailles respectives :

  • les bombes volcaniques désignent les particules les plus grossières (possédant un diamètre supérieur à 6,4 cm) qui sont éjectées du cratère et retombent tout autour en suivant une trajectoire balistique ;
  • les retombées de cendre et de lapillis désignent les particules de taille intermédiaire (entre 2 mm et 6,4 cm pour les lapillis) à fine (inférieure à 2 mm pour les cendres) qui sont initialement incorporées dans le panache volcanique, puis sont transportées latéralement par les vents dominants, avant de retomber au sol par gravité et/ou sous l’effet des précipitations. Les panaches volcaniques sont capables d’atteindre des altitudes considérables (> 40km), et les particules volcaniques peuvent voyager dans l’atmosphère sur des centaines voire des milliers de kilomètres avant de se déposer, surtout pour les plus fines, appelées « cendres volcaniques ». Ces cendres sont principalement composées d’échardes de verre volcanique et de petits cristaux ;
  • les particules les plus fines et les aérosols volcaniques injectés en haute atmosphère par des éruptions violentes peuvent rester en suspension pendant des années avant de sédimenter. Ces éléments peuvent même avoir un impact sur le climat (refroidissement) en réfléchissant une partie du rayonnement solaire.

Les coulées pyroclastiques

Les coulées pyroclastiques (anciennement appelés « nuées ardentes ») sont des mélanges complexes de gaz et de fragments de roches à haute température (250 – 800 °C) qui se mettent en place en dévalant les flancs des volcans.

 

Aléa coulées pyroclastiques © BRGM - FP7 MED-SUV

 

Ces coulées sont capables de se déplacer à des vitesses considérables (de 20 à 700 km/h) sur des distances importantes (de 1 à près de 50 km), de franchir de hauts reliefs (crêtes, collines, etc.), voire de traverser des lacs.

Les coulées pyroclastiques sont en outre capable d’éroder et d’incorporer les terrains sur lesquels elles se déplacent, se renforçant ainsi au cours de leur mise en place.

Ces phénomènes très complexes peuvent se former au cours de différents types d’éruptions, que l’on peut regrouper autour de trois grands mécanismes :

  • la survenue d’une explosion violente, parfois dirrigée latéralement ;
  • l’effondrement d’un panache volcanique sur lui-même ;
  • la déstabilisation gravitaire d’un dôme de lave en croissance.

Les lahars (coulées de boues/coulées de débris)

Les lahars (terme d’origine indonésienne) sont des coulées de boue ou de débris constituées d’un mélange d’eau et de matériel volcanique.

 

Aléa Lahars © BRGM - FP7 MED-SUV

 

Ils peuvent se former de manière directe (par exemple lorsque qu’une éruption a lieu sous un glacier) ou de manière indirecte (par exemple lorsque de fortes pluies remobilisent des dépôts volcaniques non consolidés).

Ils ont la capacité d’éroder les terrains sur lesquels ils se déplacent et de grandir au cours de leur mise en place. Ils possèdent un front très compact et sont capables de se déplacer à des vitesses de l’ordre 20-100 km/h sur de très grandes distances.

Généralement bien canalisés dans les vallées les plus encaissées, les lahars peuvent déborder en plaine et inonder de vastes surfaces aux débouchés des vallées.

Ils sont particulièrement fréquents sur les volcans explosifs situés en milieu tropical, où la présence de quantités importantes de matériel volcanique fragmenté (brèche, téphras) et de fortes précipitations forment une combinaison qui leur est particulièrement favorable.

Les émissions de gaz

Le dégazage est une manifestation importante de l’activité volcanique, que ce soit lors d’éruptions (où le gaz est alors le moteur du phénomène, notamment lors des éruptions explosives), ou lors de période de repos (où les gaz s’échappent alors de façon localisé via les fumerolles ou les sources hydrothermales, ainsi que de de façon plus diffuse au travers du sol).

 

Aléa Emission de gaz © BRGM - FP7 MED-SUV

 

Les différents constituants des gaz volcaniques sont, par ordre d’abondance : l’eau (H2O, jusqu’à 95%), le dioxyde de carbone (CO2), les espèces soufrées (SO2, H2S), les gaz acides (HCl et HF) et des constituants mineurs (azote N2, radon et autres gaz rares, CO, CH4, H2).

L’interaction entre ces gaz (et/ou des cendres sur lesquelles ils ont pu se condenser) et l’atmosphère peut entraîner la formation de pluies acides (notamment par combinaison des espèces soufrées avec l’eau de pluie).

L’injection de grande quantité de gaz dans la haute atmosphère (stratosphère) entraine des modifications complexes et durables qui peuvent avoir un impact sur le climat.

Les glissements de flancs (avalanches de débris)

Les avalanches de débris sont des phénomènes cataclysmiques de grande ampleur au cours desquels une grande partie d’un flanc d’un édifice volcanique (voire un flanc entier) s’effondre sous son propre poids, provoquant un gigantesque glissement de terrain.

 

Aléa Glissement de flancs / Avalanche de débris © BRGM - FP7 MED-SUV

 

Cet aléa a été observé « en direct » pour la première fois en 1980 au Mont Saint Helens (USA), où le volcan a perdu 400 m d’altitude en quelques secondes, produisant une avalanche de roches de 2,5 km3 qui a dévasté une large zone.

De nombreuses études ont depuis montré que ce genre de phénomène était assez commun à l’échelle des temps géologiques sur la plupart des volcans de la planète, qui alternent entre des phases de construction progressives (au gré des éruptions) et des phases de destruction brutales.

Ces avalanches de débris peuvent se former selon différents mécanismes (remontée d’une poche de magma qui fragilise l’édifice, présence d’un système hydrothermal qui fragilise le volcan, violent séisme, etc.) et peuvent avoir lieu indépendamment au cours d’une éruption ou lors d’une phase de repos.

Des glissements de terrain plus classiques peuvent aussi affecter l’ensemble des reliefs volcaniques, qu’ils soient actifs ou non, et provoquer ainsi des dommages importants sur des enjeux variés.

Les tsunamis « volcaniques »

Les tsunamis sont des trains d’ondes se déplaçant dans l’eau (mer, lac, etc.) sur des milliers de kilomètres, et qui forment à l’approche de la côte des vagues pouvant atteindre des dizaines de mètres de hauteur, capables de se propager loin dans les terres.

Les tsunamis les plus dévastateurs de ces dernières années sont d’origine tectonique, c'est-à-dire provoqués par un séisme lié au mouvement des plaques tectoniques.

Cependant, certains phénomènes volcaniques sont aussi capables de provoquer des tsunamis :

  • les explosions provenant d’éruptions sous-marines ;
  • l’entrée brutale dans l’eau de grandes quantité de matériel volcanique (coulées pyroclastiques, lahars ou d’avalanches de débris) ;
  • les séismes volcano-tectoniques (produits par l’activité du volcan) ;
  • l’effondrement partiel d’une partie d’un édifice volcanique (situé à terre ou sous-marin) ;
  • la formation en mer d’une caldera (une structure provoquée par l’effondrement du toit de la chambre magmatique d’un volcan après une vidage rapide du magma au cours d’une éruption importante) ;
  • la propagation sur une surface liquide d’une onde de choc atmosphérique liée à une forte explosion volcanique.