Je vous souhaite à toutes et tous

                             une excellente année 2011 !

Que tous vos rêves se réalisent ... que nous continuions à passer ensemble de bons moments en nous consacrant à notre passion commune : les volcans.

En cette fin d'année, je tiens tout spécialement à remercier mes amis et complices pour m'avoir transmis régulièrement leurs photos dans le courant 2010, et permis ainsi d'illustrer ce blog avec de bonnes images récentes.

Par ordre alphabétique des prénoms :

           Kamchatka - Klyuchevskoy - 08.2010 - © Carole et Frédéric Hardy

              Cette photo a été primée au concours-calendrier L.A.V.E. 2011.

Félicitations et merci à Carole et Fréderic, mes amis français, à qui je souhaite de nombreux et beaux volcans.

                                                   Vanuatu - Yasur - © Antony Van Eeten

Merci à Antony, mon ami australien, en lui souhaitant de nombreux voyages volcaniques, et de supers reportages.

                          Tungurahua - soirée du 30.05.2010 - © Benjamin Bernard 

Merci à Benjamin et bon travail à Quito, à l'Institut de Recherche et Développement, et longue vie à son blog volcanique : http://bigbenber.over-blog.com.

                            Nyamuragira - 01.2010 - © Charles Balagizi.

Merci à Charles, mon ami congolais ... à qui je souhaite un excellent travail à l'Observatoire Volcanologique de Goma - DRC.

                 Crater Lake - cadrage nature sur Phantom Ship - ©JM. Mestdagh.

Merci à Jean-Michel, mon ami et complice de toujours, en lui promettant de beaux voyages sur les volcans actifs.

         Tungurahua - Vu de Patate 04.12.2010 - © José Luis Espinosa Naranjo

Merci à José Luis, mon ami équatorien ... en espérant qu'il continue à nous parler de son pays et à nous faire rêver avec ses superbes photos .

                    Islande - Eyjafjallajökull 26.04.2010 - © Pascal Blondé 

Merci à Pascal, partagé entre la France et Sumatra, sa patrie d'adoption, entre le froid polaire et les volcans ... mais toujours sur place lorsque ça bouge !

Merci aussi à tous ceux dont j'ai consulté le site - trop nombreux pour les énumérer sans risquer d'en oublier un - et qui m'ont aidé dans la rédaction de ce blog.

         ...et que 2011 soit volcanique !!!

  Vus du Space shuttle, le volcan Darwin et ses deux tuff cone côtiers - doc. Nasa

La caldeira du Darwin, avec sa terrasse sud-ouest; à droite, le volcan-bouclier Wolf et à gauche, une portion de l'Ecuador - photo Patricio Ramon / IGEPN

Le volcan Darwin, baptisé du nom du célèbre naturaliste, est un volcan-bouclier coiffé d’une caldeira de 5 km. de diamètre et 200 mètres de profondeur, couverte de jeunes coulées de lave.

Une terrasse occupe une partie sud-ouest de la caldeira.

L’activité sommitale la plus récente a produit des coulées de lave intra-caldeira à partir des évents situés côté est de la caldeira et sur les rives nord-est et sud-est.

Les flancs du volcan sont couverts de laves « aa » ; de nombreuses coulées débutent sous forme « pahoehoe » pour se convertir en laves « aa »  lorqu’elles descendent des pentes raides …et caractérisent ainsi les pentes raides des volcans de l’ouest de l’archipel.

Des fissures radiales descendent les flancs du volcan ; l’une d’entre elle atteint sa base au sud-ouest et coupe le cône de tuf Tagus. Sur la fissure, s’est établie une chaine de petits cônes de scories et de spatter cones.

Spatter cones établis sur la fissure de flanc du Darwin - photo Lee Siebert / Smithsonian

Deux cônes de tuf littoraux, appelés Tagus et Beagle cone, furent formés lors d’éruption phréatomagmatiques qui ont produit, lors de ces processus extrêmement explosifs, de la palagonite dont ces structures sont composées. Le cône de tuf Tagus abrite quatre cratères nichés, le plus récent d’entre eux étant occupé par un petit lac salé.

Les deux cônes sont entourés de coulées de lave produites au niveau de fissures de flancs du Darwin.

Ces deux cônes sont ouvert vers la mer et furent fréquentés tant par l’expédition Darwin, que par les baleiniers qui venaient y faire provision de vivres, et y tuèrent de nombreuses tortues.

Les deux tuff cones côtiers : le Tagus et ses cratères nichés, à gauche - à droite, le Beagle, qui porte le nom du navire qui emmena Darwin aux îles Galapagos (2°expédition du Beagle de 1831 à 1836).

Tagus tuff  cone - le plus petit des cratères du Tagus est occupé par un lac salé - au loin, la silhouette du Cerro Azul, situé à l'extrême sud de l'île d'Isabela.

L'Alcedo est le plus petit volcan d'Isabela. Il est bien végétalisé tant sur ses flancs qu'au niveau de sa caldeira; seuls de jeunes coulées de lave ressortent au niveau de sa jonction avec le Darwin voisin. Des failles récentes ont creusé un fossé autour d'une partie de la caldeira.

La caldeira et les flancs végétalisés de l'Alcedo, où l'on distingue le fossé et les fumerolles - au loin, les volcans Darwin et Wolf situés plus au nord - photo Patricio Ramon / IGEPN.

C'est le seul volcan connu des Galapagos à avoir produit des laves tant rhyolitiques que basaltiques : à la fin du Pléistocène (100.000 ans environ), il a érupté un kilomètre-cube de téphra rhyolitique et des coulées de lave aux dépens de plusieurs évents, avant de retourner vers un dynamisme basaltique.

La production rhyolitique a été favorisée par une diminution de l'apport en magma basaltique quand le volcan Alcedo ne fut plus au foucus du point chaud des Galapagos. (Denis Geist - Journal of Petrology).

L'activité fumerollienne est sous le contrôle d'une faille en bordure de caldeira, contenant pas moins de sept cratère d'explosion hydrothermale, et par un évent rhyolitique intra-caldeira; la température de décharge est de 97°C, les gaz sulfureux sont dominés par la présence d'H₂S. On estime la température du réservoir à 260-320°C, et le temps de stationnement des eaux, météoriques, dans ce réservoir à 400 ans.

Des tortues géantes fréquentent le cratère de l'Alcedo, abritant diverses fumerolles - photo Pete Oxford.

En descendant toujours plus au sud de l'île d'Isabela, Punta Moreno est un endroit où les forces de la nature se sont jointes pour créer de l’art brut : des rochers en bord de mer abritent des colonies d’oiseaux pélagiques et de pingouins des Galapagos. Plus loin, ce sont des champs de lave ponctués de mares végétalisées, entourées de zones de mangroves où nichent les pélicans bruns, où se nourrissent des flamants roses, des hérons bleus, ou quelques tortues vertes.

Punta Moreno - une coulée pahoehoe cordée colonisée par la végétation - photo OceansArt.US

Punta Moreno - des cactus pionniers se sont installés sur les coulées de lave - photo OceansArt.US

Rochers et coulées sont blanchis par le guano d'une colonie de fous à pieds bleus - photo OceansArt.US

Au pied du volcan Alcedo, au sud du cône de tuf Tagus, Urbina Bay fut le siège d’un brutal soulèvement en 1954 : une intrusion de matériaux fondus sous la surface releva environ 1.200 m² de plancher marin de plus de 4 mètres, fit apparaître un récif corallien au-dessus du niveau des eaux et agrandit d’autant la surface de l’île. On retrouva des squelettes de requins, de tortues marines et de crustacés incapables de regagner la mer suite à cet évènement brutal.

On y observe quantité d’iguanes terrestres et marins, qui ont fait surnommer la zone : « iguana land ».

Urbina Bay - Iguane terrestre - photo Roubicek/Mark Rowland.

                 Un iguane marin manifeste sa réprobation - photo Eric Chan

Suite des articles sur les Galapagos dès le 2 janvier ...

Sources :

- Global Volcanism Program - Darwin

- Global Volcanism Program - Alcedo

- Contrasting hydrothermal activity at Sierre Negra and Alcedo volcanoes, Galapagos archipelago - by Goff Fraser & al.

- The generation of oceanic rhyolites by crystal fractionation : the basalt-rhyolite associationat volcan Alcedo - by Dennis Geist & al. - Journal of Petrology.

 L’île d’Isabela, qui adopte la silhouette d’un hippocampe, est formée de six volcans-boucliers : Wolf ( 1.710 m. au nord) – Ecuador (790 m. au nord-ouest) – Darwin (1.330 m.) et Alcedo (1.130 m. au centre) – Sierra Negra (1.124 m. au sud-est) et Cerro Azul (1.640 m. au sud-ouest).

              L'île-hippocampe Isabela avec ses volcans - d'après un document Nasa.

Le volcan Wolf, la plus haute structure des îles Galapagos avec ses 1.710 mètres, est situé à l’extrémité ouest d’Isabela.

                 Le volcan-bouclier Wolf - photo Lee Siebert /Smithsonian

Ce volcan-bouclier actif a des pentes plus raides que les autres volcans ; elles atteignent un angle de plus de 35 degrés. Une caldeira de 6 km. sur 7 et profonde de 700 mètres surmonte le volcan. Elle s’est formée en deux épisodes distincts d’effondrement, entrecoupés d’un remplissage partiel de la caldeira. Elle est actuellement couverte en grande partie par des coulées de lave provenant de l’éruption de 1982.

Des fissures radiales sont concentrées le long d’une vague zone de rift s’étendant sur les flancs nord, nord-ouest et sud-est. Des évents sous-marins sont situés en prolongement des fissures nord et nord-ouest.

De nombreuses coulées de lave drapent les flancs du volcan, originaires d’une chaîne de spatter cones et de cônes de scories.

Les coulées « aa » sont ici en proportion plus importante que sur les autres volcans des Galapagos.

                          Cratère du volcan Wolf  -  Photo Patricio Ramon / IGEPN.

Une importante caractéristique des volcans des Galapagos est leur composition isotopique attribuée à un mélange dynamique entre un panache mantellaire et le manteau supérieur en fusion. On observe que les volcans de la partie centrale  de l’archipel ont une composition isotopique dans la norme du MORB de cette partie du monde (MORB = mid-ocean ridge basalts). Au contraire, les volcans situés au nord, au sud et à l’ouest de l’archipel ont des ratios d’isotopes progressivement plus semblables à celui du panache. Le volcan Wolf se démarque de ce canevas, car il a des laves de composition isotopique la plus pauvre de la partie ouest de l’archipel ; elle ne se distingue pas de celle du basalte émis par la dorsale océanique du Galapagos Spreading Center, éloigné de 250-410 km. du pic d’influence du panache du Galapagos (sauf pour les isotopes 3 et 4 de l’hélium).

L'archipel des Galapagos et le GSC - Galapagos Spreading Center - les îles émergées en noir - Les volcans d'Isabela : RR : Roca Redonda - E : Ecuador - W : Wolf - D : Darwin - A : Alcedo - SN : Sierra Negra - CA : Cerro Azul

Bien que différents de ceux du GSC, les magmas de Wolf et de GSC ont cependant la même source. Les conditions de fusion sont attribuées à la fusion d’une couche appauvrie d’asthénosphère située en marge du panache des Galapagos.

Le volcan Wolf est situé sur une lithosphère vieille de 10 millions d’années ; des analyses gravimétriques indique une croûte sous le volcan d’une épaisseur de 11 km.

IL est bordé  de tous côtés par des volcans plus jeunes : au nord, Roca Redonda – à l’ouest, l’Ecuador – et au sud, Darwin … par contre, une fosse profonde de plus de 3.000 mètres le borde à l’est.

Les volcans Wolf et Ecuador, et la fissure éruptive / coulées de l'Ecuador - d'après Google earth.

Le volcan Ecuador, comme l’indique son nom, coupe l’équateur à l’extrémité nord-ouest de l’île d’Isabela. Il est aussi appelé le Volcan Cap Berkeley.

                        Volcan Ecuador - photo Patricio Ramon / IGEPN.

Son côté ouest est largement ébréché par un effondrement et une moitié de la caldeira est couverte par une coulée sombre de lave « aa ». Plusieurs chaînes de spatter cone et de petits cônes de scories traversent le plancher de la caldeira, et deux grands cônes pyroclastiques  se sont édifiés le long de la côte.

A l’opposé, les bas-flancs du volcan sont fortement érodés ; côté est, des fissures de flanc ont nourri des coulées de lave fraîches et des cratères-puits (pit crater) ponctuent l’étage supérieur des flancs.

Des jeunes coulées ont formé le Cap Berkeley, en atteignant la ligne de côte.

Une ligne d’évents fissuraux, orientée nord-est, s’étend des flancs est en direction du volcan Wolf.

Ecuador : en bordure de mer, le cône pyroclastique - les flancs érodés du volcan, la fissure éruptive et les pit craters . - photo Patricio Ramon/IGEPN.

Sources :

- Global Volcanism Program - Ecuador

- Global Volcanism Program - Wolf

- Wolf volcano, Galapagos archipelago : melting and magmatic evolution at the margins of a mantle plume - by Dennis J.Geist & al.

L'archipel des Galapagos - petit rappel géographique :

L’archipel des Galapagos, aussi appelé archipel de Colon, est situé à cheval sur l’équateur et à environ 1.000 km. à l’ouest du pays du même nom, l’Equateur, dont il est devenu une province en 1832. De manière non officielle, les Galapagos sont aussi nommée « les Enchantées », en espagnol Las encantadas.

L’archipel compte une cinquantaine d’îles et d’îlots d’origine volcanique, pour une surface cumulée de 7.882 km² (à peu près la taille de la Corse) ; sept îles dépassent 100 km², et la plus grande, Isabela, avec ses 4.600 km², a une taille voisine d’un département Français moyen.

« Un monde en soi » où espèces animales et végétales ont évoluées en présence d’éruptions volcaniques … avant de devoir s’adapter récemment à cohabiter avec une nouvelle espèce, l’homme. Celui-ci constitue la principale menace pour ce laboratoire de l’évolution … dans les années 90, la population comptait environ 3.000 personnes … aujourd’hui, 25.000 personnes et leur pollutions diverses menacent la survie même de l’archipel. Récemment, le naufrage d’un pétrolier en bordure des îles a causé la mort d’environ 60% des iguanes. Les scientifiques s’entendent pour dire que même une petite quantité de pollution met en danger les espèces si uniques des îles Galapagos. Heureusement, le naufrage de ce pétrolier a réveillé la conscience écologique de la population. Maintenant, des organismes et des corporations en collaboration avec le gouvernement de l’Équateur ont mis sur pied des projets ambitieux pour réduire l’impact de l’action humaine. Ils ont pour objectif d’arrêter l’utilisation de combustibles fossiles d’ici dix ans et d’utiliser seulement de l’énergie renouvelable non polluante. On encourage les véhicules à faible émission polluante et on éduque la population au recyclage pour protéger l’environnement.

Vidéo du National Geographic :

Les îles Galapagos constituent l’un des archipels de la planète d’importance primordiale dans le domaine des Sciences de la nature. Elles possèdent une mosaïque d’écosystèmes remarquables, mais aussi des caractéristiques géologiques intéressantes au plan volcanologique et tectonique.

Darwin, lors de son passage aux Galapagos, avait noté l’alignement des volcans présents sur ces îles et pressenti sa relation avec des lignes de fractures de l’écorce terrestre.

Géologiquement parlant, les Galapagos constituent, comme d’autres archipels tels que les Acores, la partie émergée d’un système volcanique sous-marin étendu. Celui-ci doit son existence  à sa situation à la limite de confrontation de trois plaques océaniques : la plaque Cocos au nord, la plaque Pacifique à l’ouest, et la plaque Nazca au sud.

                Position de l'archipel des Galapagos par rapport aux plaques tectoniques.

Les plaques Cocos et Nazca sont constitués de fragments de la plaque lithosphérique océanique « fossile » Farallon, au même titre que la plaque Juan de Fuca au large de l’Amérique du nord.

La plaque Farallon, située dans ce qui allait devenir l’océan Pacfique, a commencé à disparaître par subduction sous la côte ouest du continent américain au cours du Jurassique. Il y a 90 à 80 millions d’années, une dorsale océanique orientée est-ouest, la dorsale de Kula, a séparé en deux entités la plaque Farallon. Une partie de la plaque Farallon est encore détectable dans le manteau sous la côte est de l’Amérique du nord.

                       g.  : situation de la plaque Farallon  (FA) (en jaune) entre 48-56 Ma - f. : position des plaques Nazca (NA) et Cocos (Co) il y a 10 à 25 Ma. 'en jaune)

La dorsale du pacifique-est borde ces plaques ; elle est coupée de différentes zones de failles. La vitesse d’extension rapide qui la caractérise – actuellement 6 à 16 cm. par an – ne lui donne pas l’aspect d’une vallée de rift, mais celui d’un sommet volcanique lissé et parcouru par une crevasse qui cours le long du sommet. Une dorsale « rapide » comme la East Pacific Rise, est, comparée à la dorsale Médio-Atlantique, relativement plus « chaude », ceci signifiant que plus de magma est présent sous l’axe de la dorsale, et que plus d’éruptions volcaniques la caractérisent, et que l’extension se passe de manière « plus fluide » .

              Age de la lithosphère océanique en millions d'années et position de deux dorsales océaniques principales - d'après un doc. NOAA

Le NOAA Ocean Explorer a analysé la zone appelée "Galapagos spreading center", au nord-ouest de l'archipel, en 2002 et 2005, établissant les cartes bathymétriques, assurant un relevé par sonar et visuel des structures volcaniques et de la faune présente dans les zones géothermales/fumeurs noirs.

                                                                                                doc. NOAA

               Image courtesy of Haymon et al., NOAA-OE, WHOI.

Diagram of the eastern equatorial Pacific showing the location of the Galapagos Spreading Center and Galapagos Islands. Deeper regions (>3500 m deep) are blue on this map. The Galapagos Spreading Center is an east-west ridge that rises above the surrounding seafloor, and is most shallow (depth ~1600 m) north of the Galapagos Islands. Image courtesy of Haymon et al., NOAA-OE, WHOI.

Superbe photo de "lave en coussins" - pillow lavas - produites par des éruptions sous-marines sur la dorsale océanique, entourée de bivalves.

Submarine eruptions at mid-ocean ridges produce fresh lava flows like these "pillow" lavas, which form as lava slowly oozes out of a fissure on the sea floor. - Doc. NOAA Ocean Explorer 2005.

Image bathymétrique de l'"East Pacific Rise" - NOAA Ocean Explorer 2005

Bathymetric image of the East Pacific Rise. Image courtesy of Haymon et al., NOAA-OE, WHOI.

Schéma de l'évolution du point triple entre 23 Ma et la situation présente - la trace du point chaud est représentée par un petit cercle. - Tectonic reconstruction modified from Meschede & Barckhausen (2000) / Doc. The Cocos and Carnegie aseismic ridges .

Le début de la formation de l'archipel des Galapagos, situé sur la plaque Nazca dans sa zone de jonction avec la plaque Cocos, remonte à une dizaine de milliers d'années.

Des laves se sont répandue sur le plancher océanique pour former la plate-forme des Galapagos, puis ont formé des volcans sous-marins, qui ont émergé il y a environ 5 millions d'années dans la partie orientale de l'archipel. Dans cette partie, le phénomène de subsidence a marqué les îles premièrement formées qui se sont effondrées et constituent des cônes volcaniques sous-marins éteints.

Position des îles et du plateau des Galapagos - vitesses de déplacement relatif des plaques en cm./an - les terres émergés en gris foncé - les plateaux et dorsales immergées en blanc.

Doc. The Cocos and Carnegie aseismic ridges .

Vue partielle de la plate-forme des Galapagos et de son archipel : les principaux volcans actifs sont situées sur Isabela et Fernandina - d'après une carte topographique de Ken McDonald (using geomapapp / courtesy of Lamont Doherty earth Observatory)

Sources :

- NOAA Ocean Explorer - explorations 2005

- NOAA Ocean Explorer - explorations 2002

- An updated digital model of plate boundaries - by Peter Bird
Department of Earth and Space Sciences, University of California, Los Angeles, California 90095, USA

- The Cocos and Carnegie aseismic ridges : a trace element record of long-term plum-spreading center interaction - by Karen S.Harpp & al.

- Galapagos geology - lien

L'éruption se poursuit auBromo, où d'après le VSI - rapport du 25.12.10 - la hauteur de la colonne éruptive colorée "gris grumeleux" atteignait 1.200 m. avant de dériver NNE.

Au niveau du poste d'observation, situé à 2 km. du cratère, l'épaisseur de cendres atteint 20 cm. et le jour de Noël, les retombées de cendres étaient accompagnées de lapilli de +/- 2 mm. de diamètre. Comme indiqué la semaine passée, la cendre perturbe la vie des habitants de la province de Probolingo, avec des menaces de lahars en cas de pluies.

Sources : Badan Geology - China news - Asian blog.

                        Le Gunung Bromo , le 24.12.2010 - photo C.Archambaud AFP

L'Anak Krakatau montre des signes d'augmentation de son activité depuis samedi, d'après l'observatoire de Serang. Dans la journée de samedi, 900 tremblements aussi bien magmatiques que tectoniques ont été enregistrés. Des explosions régulières ont été ressenties à l’observatoire éloigné de 50 km. et des émissions de matériaux en fusion signalés 75 m. au dessus du cratère.

Le niveau d’alerte est maintenu pour les deux volcans.

Source : Indahnesia

                   Visite de l'Anak Krakatau par les volcanologues du VSI, le 27.10.2010

Au Merapi, où la situation semble calmée, le Ministère de l’agriculture recommande aux habitants, qui souhaitent replanter leurs champs après avoir nettoyé le gros des cendres, de se lancer dans la culture de bananes. Une première opération va débuter dans la province de Sléman, où 25 hectares seront plantés sur les flancs du volcan. Les graines de 3 variétés et des engrais naturels seront mis à disposition.

Le choix des bananes comme plantation se justifie, d’après le Ministre de l’agriculture, étant donné que l’Indonésie importe pour le moment cette denrée, que les bananiers sont capables de survivre dans une aire couverte de cendres et que les fruits peuvent constituer une source de nourriture ou de revenus pour les agriculteurs.

Source : Indahnesia

Le Bulusan, aux Philippines, a émis, le 24 décembre, consécutivement à une explosion, un panache de vapeur et cendres à 500 m. au dessus du cratère, dérivant ensuite vers le SSO. L’évènement a été enregistré comme un séisme précédé par un épisode de trémor, le tout d’une durée d’une trentaine de minutes.

Le niveau d’alerte est maintenu et la PDZ, Permanent Danger Zone, de 4 km. également.

Source : Phivolcs

L’importance des gaz magmatiques dépasse de loin leur rôle dans les éruptions volcaniques, dont ils sont le "moteur ". L’atmosphère, l’hydrosphère et la biosphère, soit l’entièreté de la vie organique de notre planète, trouvent leur origine dans le dégazage des 4,6 milliards d’années passées.

Les volcans émettent tant avant, que pendant et après leurs éruptions de grandes quantités de gaz, répartis pour part en émissions au départ du cratère, pour une autre part par dégazage diffus par des fractures, sous forme de fumerolles, ou par émanation à partir du sol. Ces émissions « indirectes » sont difficilement quantifiables, mais estimées d’une importance similaire aux émanations directes.

Nicaragua - émissions gazeuses directes du cratère du Masaya, bleutées signe de leur charge en dioxyde de soufre, ici sublimées par le contre-jour et la lumière de fin d'après-midi - © Bernard Duyck

Iles Eoliennes - Vulcano - émission "indirectes" sous forme de fumerolles sur les rives du cratère de La Fossa -  © Bernard Duyck 

Composition chimique et caractéristiques des gaz volcaniques :

Les gaz volcaniques résultent de la combinaison moléculaire d’un petit nombre d’éléments majeurs avec des gaz rares et des composants métalliques ; on relève pour les éléments :  hydrogène, carbone, oxygène, soufre, fluor, chlore, azote.

          Composition moyenne des gaz volcaniques  - doc. Guide des volcans / Rosi & al.

Les gaz sont ainsi constitués : principalement, entre 70 et 99%, d’eau - H₂O, puis en quantités variables décroissantes, dioxyde de carbone - CO₂, dioxyde de soufre - SO₂, hydrogène sulfuré - H₂S, monoxyde de carbone - CO, méthane - CH₄, acide chlorhydrique - HCl, acide fluorhydrique - HF, hydrogène - H₂, oxygène - O₂, soufre - S₂, azote - N₂, sulfure de carbone - CS₂, anhydride sulfureux - SO₃, ammonium, bore, brome, halogénures, sels métalliques et terres rares.

Un ordres de grandeur : le Mérapi libère chaque jour par son cratère sommital 3.000 tonnes de CO₂, 400 tonnes de SO₂, 250 tonnes de HCl, 50 tonnes d’HF ; El Chichon a libéré 10 millions de tonnes de SO₂ lors de l’éruption de 1982. L’Etna produit chaque jour environ 35.000 +/- 7.000 tonnes de CO₂ par son panache sommital, valeur qui peut être doublée si on considère le dégazage permanent diffus par les flancs de l’édifice. (in Volcanologie de J-M.Bardintzeff)

      Etna * dégazage en CO₂ et SO₂ - le dégazage en SO₂ est limité à l'actuel édifice volcanique, tandis que celui du CO₂ concerne aussi les flancs du volcan et ses alentours. - doc. in Volcanism de H-U.Schmincke.                                    

Les flux émis par l’ensemble des volcans aériens du monde sont estimés à 34+/- 24 millions de tonnes de CO₂/an en dégazage passif , et 31+/-22 millions de tonnes de CO₂/an lors des éruptions (Williams 1992). Les quantités de SO₂ libérées par an sont de 4 millions de tonnes, dont une partie (0,5-1 Mtonnes) atteint la stratosphère (sur base de données satellites et carottages sur les glaces du Groenland).

La température des gaz émis indique leur provenance : les gaz fusant à haute température ont un caractère magmatique ; les températures atteignent 900°C au Mérapi, 1.130°C à l’Erta Ale, à Vulcano, les fumerolles de La Fossa oscillent entre 100 et 675°C.

Les gaz à température plus basse ont une origine superficielle par recyclage. Ainsi le soufre est émis sous forme de SO₂ à haute température et d’H₂S à basse température.

Si l’on retrouve toujours ces mêmes gaz sur tous les volcans du monde, leurs proportions varient beaucoup en fonction du type d’éruption, de la composition du magma, de la température et du lieu d’émission …

Analyse des gaz volcaniques :

Cette analyse, outre les dangers inhérents à la prise d’échantillons, pose des problèmes techniques (température des gaz à la sortie, fragilité du matériel de prélèvement, risque de modification des phases gazeuses au moment du prélèvement …)

               Prélèvements de gaz sur le terrain - doc. USGS

Les analyses chimiques des gaz peuvent servir au niveau prévisionnel ; elles constituent parfois la seule approche en cours de phase éruptive, avant l’émission par le volcan d’autres substances liquides ou solides. Des techniques récentes permettent de doser le panache tout en restant éloigné de l’évent.

Scéance de mesures COSPEC réalisée par une équipe du CVO/USGS à Sugar bowl dans le cratère du Mont St Helens. - doc. USGS

Le COSPEC – Correlation Spectrometer – permet de mesurer les taux de SO₂ ; la technique est basée sur l’absorption de certaines longueurs d’onde dans l’ultra-violet par les gaz soufrés.

Cette technique peut être utilisée au sol, au départ d’un tripode ou d’une voiture, mais les mesures hautement qualitative sont obtenues par le Cospec embarqué à bord d’avion ou d’hélicoptère, qui peuvent idéalement se placer sous le panache, ou à angle droit par rapport à la direction de déplacement du panache volcanique, et mesurer la vitesse des vents au site de mesure SO₂.

Le senseur OMI – Ozone Monitoring Instrument – embarqué à bord de satellites permet de mesurer durant la journée les taux de SO₂, grâce à une observation dans l’ultraviolet avec une haute résolution spectrale et une bonne résolution spatiale.

L’analyse des taux de CO₂ se fait grâce à l’analyseur LI-COR , paramétré sur l’infra-rouge et des mesures aériennes multiples au travers de la section entière du panache.

Un autre type de mesure, le FTIR – Fourier Transform InfraRed spectrometer system – échantillonne simultanément différents gaz du panache, grâce à des systèmes axiaux ouverts ou fermés.

La mesure du ratio d’émission de SO₂ est utilisé pour connaître le volume de magma dégazant et celui de la recharge magmatique. Les rapports entre S/C – SO₂/CO₂ – S-Cl augmentent juste avant l’éruption, alors que le rapport He/CO₂ décroît. Les distributions du carbone¹³ entre le CO₂ et le méthane – CH₄, et celui du soufre³⁴ entre H₂S et SO₂ jouent quant à eux le rôle d’indicateurs de température.

Les mesures de dioxyde de soufre et de dioxyde de carbone sont rapportées en « tonnes par jour », bien que ces deux gaz soient mesurés par des méthodes différentes.

Autres traces laissées par les gaz volcaniques :

Les gaz laissent aussi des dépôts solides, appelés « sublimés », très variés en composition et aspect. Par exemple, à Vulcano, le soufre natif coexiste avec l’alun ( sulfate d’aluminium et potassium), l’halite, le gypse, le réalgar, la pyrite, le salmiac (NH₄Cl).

Iles Eoliennes - cratère La Fossa de Vulcano - dépôts orangés de réalgar auprès d'évents fumerolliens -  © Bernard Duyck

 Autour des sources chaudes, selon leur connotation calcaire ou siliceuse, de délicates dentelles de carbonate calcique ou de geyserite (silice amorphe) se déposent, témoins les formations du Yellowstone, du Dallol ou de North Island en Nouvelle-Zélande.

Ethiopie - Afar - Dallol : vasques d'acide ourlées de marjelles colorées par le soufre et les oxydes minéraux -  © Bernard Duyck

Fumerolles, geysers et mofettes sont autant de témoins, chauds ou froids, succédant à l’activité volcanique proprement dite.

Effets négatifs des gaz volcaniques:

1. Effets sur l'environnement et le climat :

Pluies acides, VOG et Laze :

Les nuages consécutivement aux éruptions volcaniques contiennent des gouttelettes d'eau contenant des gaz volcaniques en solution. Ces gouttes peuvent tomber sur terre sous forme de "pluies acides".

Outre l'atteinte générée sur la végétation et la pollution des eaux, ces pluies acides corrodent les câbles, les voitures, les équipements agricoles, jusqu'aux systèmes de distribution d'eau potable.

                  Les effets aériens d'une éruption volcanique - doc. USGS. 

Le VOG, par analogie au FOG, est un brouillard composé d'aérosols sulfatés (petites particules et micro-gouttes), d'acide sulfurique et autres sulfates.

Hawaii - fort dégazage au cratère du Pu'u'O'o - photo HVO/USGS 21.06.2010

 Il est particulièrement remarqué sur Hawaii où les émanations volcaniques de SO₂ des cratères et des zones de rift sont fortes; cette pollution volcanique, née de l'interaction entre le dioxyde de soufre, l'oxygène et l'eau sous l'effet de la lumière solaire, peut stagner sur l'île, si les vents ne la dispersent pas, et créer de nombreux inconvénients aux êtres vivants et à la nature.

Hawaii - Kilauea - nuages causés par les entrées de lave en mer dans le delta du Puhi-o-Kalaikiwi. - photo aérienne HVO/USGS.

 Autre phénomène du aux volcans, le production de nuages produits par la lave entrant dans l'océan; une réaction chimique entre la lave à haute température  et les eaux de l'océan est responsable de nuages de vapeur chargés en acide chlorhydrique appelés LAZE, de pH 1,5-2,5. Ces nuages acides sont irritants pour les voies respiratoires, les yeux, la peau et même les vêtements.

Lors d'éruptions très importantes, le dioxyde de soufre est éjecté jusque dans la stratosphère, à 20-50 km. d'altitude, où les vents sont forts et favorisent une circulation qui peut être planétaire. Etant donné les mouvements verticaux réduits, les gaz qui s'y trouvent propulsés peuvent y rester longtemps ... ils y forment avec l'humidité ambiante des aérosols d'acide sulfurique qui absorbent et réfléchissent la lumière solaire, engendrant une réduction de 5 à 10% de l'énergie reçue sur la surface terrestre, ce qui peut faire baisser la température de la troposphère de 0,1 à 1°C durant parfois 2 à 3 ans.

Baisses de température de la troposphère sur plusieurs années, causées par les éruptions d'El Chichon et du Pinatubo - doc. NOAA / intellicast.

2. Effets directs sur la santé humaine et animale :

Ces effets sont très variables, pouvant aller de l'irritation oculaire et cutanée, à des atteintes des voies respiratoires et dans les cas extrêmes jusqu'à la mort.

Toxicité de l'H₂S : 

    - Seuil de toxicité (mg/m³) : 14 

  - Seuil de perception (mg/m³) : 0,000 66

C'est-à-dire que notre système olfactif est capable de détecter cette substance en très faible quantité. Ceci nous permet d'être alerté avant une absorption pouvant être toxique. Ceci n'est pas toujours le cas pour toutes les substances nocives.

Attention, à partir d'un certain seuil, facile à atteindre, le nerf olfactif est paralysé et la détection du gaz devient impossible.

L'exposition à des concentrations inférieures peut entraîner des irritations oculaires et de la gorge, une toux douloureuse et une perte de capacité respiratoire. L'exposition à de faibles concentrations mais sur le long terme a pour conséquences : perte d'appétit, fatigue, maux de tête, irritabilité, vertiges et pertes de mémoire. A doses massives, l'inhalation d'H₂S peut être mortelle.

Toxicité du SO_{2 :}

  L'inhalation de dioxyde de soufre provoque une irritation du nez et de la gorge, une constriction des bronchioles, des difficultés respiratoires, aggravées par l'effort physique, des douleurs cuisantes aux yeux et un larmoiement.

Toxicité du CO₂ :

Celle-ci est bien connue, bien que le dioxyde de carbone soit rarement présent en abondance pour créer des problèmes.

Il représente un grand danger en cas d'émissions de grandes quantités dans un environnement favorable, où il déplace les quantités d'air disponibles, causant ainsi l'asphyxie des êtres vivants sans dommages pour la végétation.

Les cas qui illustrent le mieux cette toxicité sont le lac Nyos, au Cameroun, où en 1986, une nappe de dioxyde de carbone dévala les pentes du volcan tuant 1800 villageois et plusieurs milliers de têtes de bétail, et le Nyiragongo/lac Kivu. (voir article sur les dangers du lac Kivu).

Toxicité de l'acide fluorhydrique :

Ce composé est extrêmement toxique, car il réagit dans les organismes vivants, en complexant les ions calcium et magnésium, les rend inactifs et indisponible pour leur rôle biologique important .

Un exemple catastrophique d'émission massive d'acide fluorhydrique est lié à l'éruption du Laki en Islande, connue sous le nom de Skaftáreldar (« feux de la rivière Skaftá »): entre 1783 et 1784, 130 cratères émirent, lors d'éruptions fissurales, 15 milliards de m³ de lave basaltique fluide, d'HF et de SO₂, avec des conséquences catastrophiques pour l'Islande et des répercussions sur la santé et la météorologie de toute l'Europe occidentale. Vingt et un % de la population islandaise mourut de famine, suite à la perte de 80% du cheptel de moutons et 50% du bétail à cause de fluorose dentaire ou osseuse dues aux 8 millions de tonnes de fluor rejetées.

Les énormes quantités de SO₂ émises formèrent un brouillard sulfuré qui perturba le temps et les récoltes : durant les années suivantes, la sécheresse succéda aux étés et hivers rigoureux, dont des orages de grêle en 1788 ; les récoltes anémiées furent détruites accentuant la crise économique profonde la France, une des raisons de la Révolution de 1789.

                 Islande - la fissure éruptive du Laki - doc. wikipedia.

Sources :

- Volcanism - de H-U.Schmincke -éd.Springer

- Volcanologie - de J-M.Bardintzeff - éd.Dunod.

- Measuring volcanic gases : emission rates of sulphur dioxide anc carbone dioxide in volcanic plumes. - USGS

- Volcano and hydrologic monitoring techniques - USGS/CVO

- VOG, a volcanic hazard - HVO/USGS

Vous pouvez retrouver les autres chapitres dans la colonne de droite - "Dossiers" .

                                                     Joyeux Noël

Frohe Weihnachten         Feliz Navidad                Merry Christmas  

Selamat Natal                        Gleðileg jól                     Buon Natale

Merii Kurisumasu              C Pождеством Xристовом  

Noël ya furaha                       Djoyeus Noyé              Vrolijk Kerstfeest

Entre les fêtes, une série d'articles sur les volcans des Galapagos.

Frohe Weihnachten         Feliz Navidad                Merry Christmas  

Selamat Natal                        Gleðileg jól                     Buon Natale

Merii Kurisumasu              C Pождеством Xристовом  

Noël ya furaha                       Djoyeus Noyé              Vrolijk Kerstfeest

         Eclairs dans le panache éruptif de l'Eyjafjallajökull - photo R.Sigurdsson.

Un projet de recherche expérimental, financé en partie par une subvention de l'USGS à l'Université de Washington, appelé WWLLN - pour World Wide Lightning Location Network - et créé en 1996, vise à identifier de manière fiable les éclairs liés aux panaches de cendres volcaniques, et donc en relation avec une éruption, parmi les éclairs provenant d'orages situés dans les zones volcaniques.

Le programme détecte à chaque minute les éclairs, et après analyse informatique, envoie une alerte éventuelle d'éruption auprès de l'AVO - Alaska Volcano Observatory.

Deux pages distinctes reprennent d'une part 262 volcans monitorés sur le site AVO (http://flash3.ess.washington.edu/USGS/AVO/), d'autre part les 1563 volcans repris par le Global Volcanism Program (http://flash3.ess.washington.edu/USGS/Global/) ; ces pages sont accessibles via les liens soulignés.

Cette technique vient de faire l'objet d'une publication à l'AGU - American Geophysical Union - 2010 fall meeting  : "Global detection of explosive volcanic eruptions with the World Wide Lightning Location Network (WWLLN) and application to aviation safety"  (Invited). J. W. Ewert; R. H. Holzworth; A. K. Diefenbach (see AGU search feature). Wed, Dec 15 8:45 AM

Des scientifiques néo-zélandais ont développé sur cette base un système d'alerte d'éruptions concernant les pilotes d'avions, via e-mails automatiquement générés.

Ces systèmes ont donnés leurs premiers résultats probants le 27 octobre de cette année, en annonçant une éruption au Kamchatka une heure avant que les images satellites ne révèlent le nuage de cendres volcaniques produit par le Shiveluch.

Ci-dessous les rapports du WWLLN et du KVERT du 27.10.2010 :

  FIRST ALERT EMAIL MESSAGE:

Date: Wed, 27 Oct 2010 17:06:05 +0000

From: sferix@flash4.ess.washington.edu

To: jbrundell@gmail.com, bobholz@uw.edu, jwewert@usgs.gov

Subject: WWLLN Volcano Alert: Shiveluch

Name: Shiveluch, Kamchatka

Location: 56.6530°N, 161.3600°E

Type: Stratovolcano

Start: 2010-10-27 16:05:00 UTC

Stop: 2010-10-27 17:05:00 UTC

Inner stroke count: 1     <--  first ash cloud lightning stroke was recorded

at 2010/10/27 17:04:34.447226 UTC

Outer stroke count: 0



KVERT-Project: Sheveluch (1000-27) 20:09 UTC on October 27, 2010

Volcano: Sheveluch (1000-27)

Aviation Color Code: Red

Location: 56°39'N, 161°21'E

Elevation of vent (meters/feet): 2,500 m/8202 ft the dome elevation

Height of ash plume (km/feet) ASL and how determined: km/0 ft -unknown

Distance from the volcano (km/mi): km/0 mi

Direction of ash plume or ash cloud drift from the volcano: North

Time and method of observation: 20:09 UTC on October 27, 2010 -

NOAA 16 (4m5)

Start time of explosion and how determined: : UTC - unknown

Duration of eruption (or indicate eruption is continuing): eruption is continuing

The large ash cloud from Sheveluch eruption probably mixed with ash plume from

FIRST EXPLOSIVE VOLCANO ERUPTION SUCCESS USING LIGHTNING DATA

Lightning strokes Klyuchevskoy volcano 160x110 km in size moved to south-east

from the volcano.



 La revue "environmental Research Letters" a publié en décembre un article qui va dans le même sens : des mesures de taille des éclairs pourraient permettre de connaître la hauteur du panache de cendres émis lors d'une éruption volcanique.

Cette méthode de détection présente un avantage non négligeable sur la détection par satellite ou radar, peu efficace de nuit.

Les dernières recherches en ce sens ont été initiées lors de l'éruption islandaise de l'Eyjafjallajökull en mars-avril. En quelques jours, le panache éruptif était monté à 9.000 mètres, avec une charge électrique interne telle qu'il avait généré des éclairs, détectables à des milliers de km.

Les particules de cendres se recouvreraient de glace à une altitude supérieure à 5.000 mètres et en entrant en collision entre elles, accumuleraient les charges électriques responsables des éclairs; Selon une autre hypothèse, l'eau présente dans un panache volcanique en quantité supérieure à celle dans un nuage d'orage est principalement d'origine magmatique mais peut aussi être issue d'infiltrations ou de la fusion d'une calotte glaciaire. Pour les panaches d'éruptions importantes avec des hauteurs de plus de 7 km, la température du panache pourrait descendre à 6-10°C sous zéro ce qui permettrait la formation de glace sur les particules de cendre volcanique ... et donnerait des éclairs selon le même modus operandi (dans le Bulletin of Volcanology -McNutt and Williams, 2010). 

L'important est de relever la corrélation entre la hauteur du panache éruptif et la fréquence des éclairs : plus celui-ci monte haut, plus le refroidissement de son sommet est grand et plus la glace est présente ... plus de glace, génère alors plus d'éclairs.

La hauteur du panache ainsi révélée aux contrôles aériens et aux pilotes pourrait aider à éviter la pénétration de celui-ci par un avion, avec les dégats potentiels bien conus et redoutés.

Un mix de ces différentes études devrait déboucher bientôt sur une nouvelle technique d'avertissement en temps réel, utile pour l'aéronautique. A suivre ...

Sources :

- WWLLN.net

- Sify news - E-mail alerts to warn pilots about volcanic eruptions

- WWLLN program - lien vers le site

- Volcanic lightning : global observations and constraints on source mechanisms - lien