Qu’est-ce qu’un volcan ?
Les volcans sont des ruptures dans la croûte terrestre qui se forment à cause de la remontée de magma ou de roches en fusion. Le magma s’accumule dans une chambre magmatique près de la surface. Le gaz libéré par le magma dans la chambre crée une pression à l’intérieur de la chambre qui finit par créer une brèche dans la roche, entraînant une éruption volcanique.
Certains volcans produisent des éruptions plus explosives et davantage de débris. D’autres produisent des éruptions qui se traduisent par des coulées de lave plus importantes. On trouve des volcans sur de nombreux corps planétaires du système solaire, notamment la Terre, Mars, Io et Vénus. Il existe également des preuves de l’existence de cryovolcans, des volcans qui produisent de la glace au lieu de la roche à partir de volatiles tels que l’eau et l’ammoniac, sur des corps glacés du système solaire externe, tels que Triton, la lune de Neptune, et Encelade, la lune de Saturne.
Classification des volcans
Les volcans peuvent être classés de différentes manières. Le type d’éruption et la morphologie sont les deux principaux critères de classification des volcans. Il existe de nombreux types morphologiques de volcans, mais les trois types les plus courants sont les volcans boucliers, les stratovolcans et les volcans produisant des cônes de cendres. Il existe également une grande variété de types d’éruptions. Certaines éruptions produisent davantage d’explosions et de débris. Ces éruptions sont naturellement appelées éruptions explosives. D’autres éruptions produisent davantage de coulées de lave. On parle alors d’éruptions effusives.
Classification par morphologie
Cendres
Les cônes de cendres sont des évents en forme de cône d’un grand volcan, constitués d’amas d’éclats de verre volcanique, tels que des scories, qui émergent rapidement du sol à la suite d’éruptions explosives continues au cours desquelles des roches en fusion sont « crachées » hors d’un évent et se solidifient rapidement. Ces caractéristiques volcaniques sont courantes dans les bassins de rift, où la croûte est mince, ce qui permet au magma de pénétrer facilement la surface.
Volcans boucliers
Les volcans boucliers sont des volcans en forme de dôme qui doivent leur nom au fait qu’ils ressemblent à un bouclier posé sur le côté. Ils sont généralement composés de coulées de lave séquentielles empilées les unes sur les autres. Le Mauna Kea à Hawaï et les volcans Tharsis sur Mars sont des exemples de ce type de volcan.
Stratovolcans
Il s’agit de volcans qui contiennent plusieurs couches de différents types de matériaux volcaniques. Ils contiennent de grandes quantités de débris volcaniques, comme les volcans produisant des cônes de cendres, et de vastes coulées de lave, comme les volcans boucliers. Les stratovolcans célèbres sont le Mont Fuji, le Stromboli et le Mont Saint Helens.
Classification par type d’éruption
Les éruptions volcaniques varient en fonction de la composition des roches, de la quantité de magma, de la teneur en gaz et du contexte tectonique.
Éruptions hawaïennes
Les éruptions hawaïennes consistent principalement en des coulées de lave. Ces types d’éruptions sont fréquents sur les îles volcaniques et dans les endroits où le magma a une composition particulièrement mafique, plus précisément basaltique, comme les arcs insulaires océaniques et les îles océaniques proches des points chauds. Les magmas associés aux éruptions hawaïennes ont également une faible teneur en gaz. Les endroits sur Terre où les éruptions volcaniques de type hawaïen sont courantes sont l’Islande, Hawaï et d’autres lieux similaires. Les volcans martiens de Tharsis, Olympus Mons, Tharsis Montes, Ascreaus Mons et Arsia Mons, sont probablement le résultat d’éruptions de type hawaïen qui se sont produites à une échelle beaucoup plus grande que leurs homologues terrestres.
Éruptions stromboliennes
Une éruption strombolienne se produit lorsque le magma est moins mafique, mais encore majoritairement mafique, et que la teneur en gaz est plus élevée. Les éruptions stromboliennes consistent en des explosions séquentielles de lave et de débris volcaniques suivies de périodes de quiescence de quelques minutes à quelques heures. Un volcan très connu pour ses éruptions de type strombolien est le volcan de l’île de Stromboli, surnommé le « phare de la Méditerranée ».
Éruption vulcanienne
Une éruption vulcanienne est similaire à une éruption strombolienne, mais les éruptions sont plus explosives et les périodes de quiescence séparant les éruptions sont plus longues. Les magmas des éruptions vulcaniennes sont plus felsiques que ceux des éruptions stromboliennes ou hawaïennes. Le magma felsique, comme la rhyolite, piège plus de gaz que les magmas mafiques et, par conséquent, les volcans contenant du magma felsique ont tendance à être plus explosifs. Les éruptions vulcaniennes sont donc plus importantes et plus puissantes que les éruptions stromboliennes.
Éruptions pliniennes
L’éruption la plus puissante que l’on observe sur Terre est l’éruption plinienne. Les éruptions pliniennes se produisent lorsque le magma est encore plus felsique que dans les éruptions vulcaniennes et qu’une plus grande quantité de gaz est piégée. Les éruptions pliniennes produisent des colonnes de débris volcaniques pouvant atteindre 45 kilomètres de haut. Les colonnes de plus de 30 kilomètres de haut ont des effets à long terme sur le climat et ces éruptions sont donc importantes pour les études paléoclimatiques. Les éruptions pliniennes ont été nommées d’après Pline le Jeune qui a observé l’éruption plinienne du Vésuve qui a détruit Pompéi en l’an 79. D’autres éruptions pliniennes célèbres sont celles du Tambora et du Krakatoa.
Risques liés aux volcans
Les volcans actifs sont plus fréquents aux frontières de plaques actives et aux points chauds. Les frontières de plaques où le volcanisme est le plus fréquent sont les frontières de plaques convergentes telles que les zones de subduction où une plaque océanique est subduite sous une croûte océanique plus légère ou une croûte continentale, la croûte continentale étant toujours moins dense que la croûte océanique. Les volcans sont également fréquents dans les rifts continentaux où la croûte devient suffisamment fine pour que le magma puisse facilement percer la surface. C’est dans ces zones que le risque volcanique est le plus élevé.
Les éruptions peuvent être très destructrices pour les communautés humaines locales. Les risques liés aux volcans comprennent les pertes de masse, les chutes de cendres et les chutes de débris.
L’érosion en masse associée aux volcans
Coulées de boue
Les coulées de boue peuvent se produire lorsqu’une masse de matériaux boueux se détache de la pente d’un volcan et glisse en une unité cohérente. Ces coulées de boue peuvent être très destructrices pour les villes voisines.
Coulées de boue
Les coulées de boue peuvent également être déclenchées par des éruptions volcaniques et se produisent lorsque la boue se comporte comme un fluide créant une rivière de boue. Les coulées de boue sont très denses et peuvent transporter des blocs rocheux à grande vitesse.
Lahars
Les lahars sont des mélanges de boue, de débris volcaniques et d’eau. Ils atteignent des températures de plusieurs centaines de degrés Celsius et se déplacent à très grande vitesse. Ils font partie des formes les plus destructrices de l’érosion massive associée aux éruptions volcaniques.
Chutes de cendres
Les éruptions volcaniques explosives peuvent produire de grandes quantités de particules de la taille des cendres qui peuvent être transportées sur de grandes distances par le vent. Les cendres peuvent recouvrir les toits et le sol et sont très difficiles à nettoyer. Les cendres volcaniques sont également très tranchantes et dentelées et peuvent endommager les moteurs des voitures et des avions ainsi que les poumons des animaux et des humains.
Chute de débris
Lors d’éruptions explosives, les roches en fusion et les cristaux de minéraux déjà solidifiés dans le magma peuvent être éjectés à grande vitesse. Leur taille varie de celle d’une cendre à celle d’un caillou dans le cas des lapilli, à celle d’un mètre ou plus dans le cas des blocs et des bombes. Les débris volcaniques volants sont également dangereux car ils peuvent entrer en collision avec des bâtiments et d’autres objets, ainsi qu’avec des êtres humains.
Prévoir les éruptions
Il n’existe aucun moyen de prédire exactement quand une éruption se produira, mais certains signes indiquent qu’une éruption volcanique est imminente. Il s’agit notamment des essaims de tremblements de terre et du gonflement de la pente du volcan.
Essaims de tremblements de terre
Lorsque des roches en fusion se déplacent dans des chambres situées sous la surface, cela peut provoquer une cascade de tremblements de terre car les roches en fusion se déplacent contre les parois de la chambre. Cela ne signifie pas nécessairement qu’une éruption va se produire, mais cela signifie que la roche en fusion se déplace et qu’elle peut se diriger vers une cheminée volcanique.
Expansion du terrain
Le gaz et le magma s’approchant de la surface d’un volcan sur le point d’entrer en éruption, la pente du volcan peut sembler se bomber ou se déformer sous l’effet de la poussée du gaz et du magma contre la roche. Ce bombement n’est généralement détectable qu’à l’aide d’un tiltmètre.
Alerter les communautés voisines
La plupart des volcans proches des centres de population ont des équipes de volcanologues qui les surveillent et les avertissent d’une activité potentiellement dangereuse. Il existe également un système de code couleur utilisé par les volcanologues pour indiquer le degré de danger d’une éruption volcanique.
Qu’est-ce qu’un tremblement de terre ?
Les tremblements de terre se produisent lorsque la surface est secouée ou perturbée d’une manière ou d’une autre par des processus internes à la terre. Les tremblements de terre sont généralement causés par le glissement de deux corps rocheux le long d’une faille. Ce glissement se traduit par des ondes sismiques. Des tremblements de terre similaires peuvent également se produire sur d’autres planètes.
Les vagues du tremblement de terre
Les deux types d’ondes à l’origine des tremblements de terre sont les ondes de surface et les ondes de corps qui se propagent à l’intérieur de la Terre.
Ondes de corps
Les deux types d’ondes de corps sont les ondes p et les ondes s.
Ondes P
Les ondes P sont des ondes longitudinales, c’est-à-dire que l’oscillation provoquée par l’onde est parallèle à la propagation de l’onde dans la roche. Elles peuvent traverser les éléments solides et liquides de la Terre ou d’un autre corps planétaire. Lorsque les ondes P se déplacent dans la roche, le matériau se comprime sur les crêtes des ondes et s’étend sur les creux.
Ondes S
Les ondes S sont des ondes transversales, ce qui signifie que leur oscillation est perpendiculaire à leur propagation. Les ondes S sont plus lentes que les ondes p. En fait, le « s » de l’onde s signifie « secondaire », tandis que le « p » de l’onde p signifie « primaire », puisque les ondes s arrivent après les ondes p. Contrairement aux ondes p, les ondes s ne peuvent traverser que des matériaux solides et non des liquides ou de l’air. L’une des raisons pour lesquelles les géophysiciens savent que la Terre possède un noyau externe liquide est qu’il existe une région à l’intérieur de la Terre à partir de laquelle les détecteurs sismiques ne reçoivent pas d’ondes s, mais uniquement des ondes p.
Ondes de surface
Les ondes de surface peuvent se présenter sous différentes formes. Les deux types d’ondes de surface sont les ondes qui provoquent un mouvement latéral du sol et les ondes qui provoquent également une oscillation verticale du sol. Les ondes de surface qui déplacent le sol latéralement sont appelées ondes d’amour. Les ondes de surface qui provoquent également une oscillation verticale de la surface sont appelées ondes de Rayleigh.
Cadre géologique des tremblements de terre
Les tremblements de terre sont principalement causés par les mouvements des plaques et les mouvements le long des failles. Les failles sont essentiellement des fissures dans la croûte terrestre qui se déforment activement lorsque les corps rocheux situés de part et d’autre de la faille glissent l’un contre l’autre. Ce mouvement des corps rocheux est à la base de la tectonique des plaques.
Tremblements de terre et failles
Les tremblements de terre sont généralement provoqués par le mouvement des corps rocheux le long des failles. Il existe trois types de failles où se concentrent les tremblements de terre. Les failles normales, les failles inverses et les failles transformantes.
Les failles normales
Les failles normales sont des failles où deux blocs tectoniques ou corps rocheux sont éloignés l’un de l’autre. Ces failles se produisent dans les régions d’extension telles que les bassins de rift et les dorsales médio-océaniques où les plaques tectoniques divergent l’une de l’autre. Ces failles sont également visibles sur d’autres corps planétaires, comme sur Mars dans la région de Valles Marineris.
Faille inversée
Les failles inverses se produisent lorsque deux blocs tectoniques se poussent l’un contre l’autre. Cela peut entraîner la poussée d’un bloc vers le haut et au-dessus d’un autre bloc. Ce type de faille est fréquent dans les zones de subduction et sur les crêtes de rides de corps planétaires tels que Mercure, la Lune et Mars, où le refroidissement de la planète a provoqué une contraction de la croûte. La faille inverse est donc associée à la compression.
Faille transformante
Les failles transformantes se produisent lorsque deux blocs tectoniques se déplacent latéralement l’un par rapport à l’autre. Un exemple bien connu de faille transformante est la faille de San Andreas, dans l’État américain de Californie.
Faille oblique
Les failles obliques présentent à la fois un mouvement inverse/normal et un mouvement de transformation des blocs tectoniques associés. La plupart des grandes failles ont des segments qui présentent des degrés variables d’obliquité.
Comment les failles provoquent des tremblements de terre
Lorsque les blocs tectoniques se déplacent le long des failles, ils ne se déplacent pas de manière continue. Lorsque les blocs glissent les uns contre les autres, ils s’accrochent à des protubérances situées le long des parois de la surface de la faille, appelées aspérités. Une fois qu’ils sont coincés, la pression augmente sur les aspérités jusqu’à ce que les aspérités bloquant les deux corps rocheux se brisent ou fondent, entraînant un nouveau glissement des blocs. Cette rupture des aspérités et le glissement subséquent des blocs produisent un tremblement de terre.
Prévoir et mesurer les tremblements de terre
En raison de la nature des tremblements de terre, il est presque impossible de prédire quand un tremblement de terre se produira. Dans la plupart des cas, le mieux que l’on puisse faire est d’éviter de construire des bâtiments dans les zones où les tremblements de terre sont susceptibles de se produire, comme le long des failles, et de concevoir les bâtiments dans les zones où les tremblements de terre sont fréquents de manière à ce qu’ils résistent à ces derniers.
L’échelle de Richter
L’échelle de Richter est une échelle utilisée pour calculer la magnitude d’un tremblement de terre. La magnitude d’un tremblement de terre correspond à l’énergie libérée lors de l’événement. La plupart des tremblements de terre ne dépassent pas la magnitude 9. Il est très rare que des séismes de magnitude 9+ se produisent, ce qui correspond aux séismes les plus destructeurs de l’histoire de la Terre. La magnitude d’un tremblement de terre est limitée par la longueur de la faille associée. Il n’existe actuellement aucune faille sur Terre suffisamment grande pour supporter un tremblement de terre de magnitude 10.
Similitudes entre les volcans et les tremblements de terre
Les volcans et les tremblements de terre sont tous deux liés à une rupture qui se produit dans la roche à proximité ou à la surface d’un corps planétaire.
Ce sont également des phénomènes d’origine géologique qui présentent de graves dangers pour l’homme. Les éruptions volcaniques et les tremblements de terre sont tous deux difficiles à prévoir.
Différences entre volcans et tremblements de terre
Bien qu’il y ait des similitudes entre les volcans et les tremblements de terre, il existe également des différences significatives, dont les suivantes.
- Les volcans se forment à la surface de la Terre alors que les tremblements de terre proviennent des profondeurs de la croûte terrestre.
- Les volcans sont également des caractéristiques de la surface des planètes alors que les tremblements de terre ne sont que des événements, bien qu’ils soient associés à certaines caractéristiques telles que les failles.
- Les volcans sont formés par la libération de gaz et de magma. Les tremblements de terre sont provoqués par un mouvement le long d’une faille.
- Les volcans entraînent la formation de nouvelles roches alors que les tremblements de terre provoquent simplement des ondes qui perturbent la roche.
- Les volcans peuvent produire des débris importants par le biais de chutes de cendres, de coulées de boue et de la formation de caractéristiques telles que les ignimbrites. Les tremblements de terre ne produisent généralement pas directement de débris importants, mais des débris résultent des perturbations causées par le tremblement de terre.
- Il est possible de prévoir une éruption volcanique quelques semaines à quelques jours à l’avance, bien que le moment exact de l’éruption ne puisse être prédit avec précision. La probabilité d’un tremblement de terre peut être prédite, mais il n’est pas possible de déterminer le moment où le tremblement de terre aura lieu, seulement la probabilité qu’il se produise à un moment donné dans le futur.
Résumé de Volcan vs. Tremblement de terre
Les volcans se forment lorsque le magma remonte à la surface et provoque une rupture de la surface permettant la formation d’un évent. Ils sont classés en fonction de nombreux facteurs, dont la morphologie et l’ampleur de l’éruption. L’ampleur de l’éruption dépend de la composition du magma et de la quantité de gaz qu’il contient. Les tremblements de terre sont généralement provoqués par le glissement de corps rocheux sur une faille. Les volcans et les tremblements de terre sont similaires en ce sens qu’ils sont tous deux d’origine géologique et qu’ils entraînent tous deux des phénomènes de surface. Ils sont différents en ce sens que les volcans entrent en éruption en raison de processus qui se produisent très près de la surface de la Terre, tandis que les tremblements de terre sont généralement provoqués par des perturbations qui prennent souvent naissance à des centaines de mètres au moins sous la surface d’une planète. Les volcans sont également des éléments qui peuvent produire de nombreux événements connexes, alors que chaque tremblement de terre n’est qu’un événement géologique. En outre, les volcans entraînent la formation de nouvelles roches, alors que les tremblements de terre provoquent des ondes sismiques et des secousses de la roche, mais pas la formation de nouvelles roches. En outre, on peut prévoir que les volcans entreront en éruption dans un délai de quelques jours à quelques semaines, bien qu’il soit impossible de connaître le moment exact et que les prévisions puissent être erronées, alors que seule la probabilité d’un tremblement de terre peut être prédite. Il est impossible de déterminer le moment où se produira le prochain tremblement de terre.