Le Kilauea recouvre le flanc est du volcan-bouclier massif Mauna Loa. Son suivi régulier depuis 1820 enregistre de fréquentes éruptions sommitales et de flancs, entrecoupées de période d'activité de lac de lave sur un long terme, qui s'est maintenu au cratère-puit Halema'uma'u, situé dans la caldeira sommitale jusqu'en 1924. Halema'uma'u est la bouche éruptive initiale du Kilauea.

Les premières manifestations du Kilauea sont datées de 600.000 à 300.000 ans; le volcan devrait avoir émergé entre 100.000 et 50.000 ans.

 La caldeira, de 3,2 km. sur 5,5 km., s'est formée en plusieurs étapes entre il y a 1.500 ans et le 18° siècle.

                          Carte de la zone sommitale du Kilauea  - doc. HVO/USGS.

       La caldeira du Kilauea et à gauche, le pit crater Halema'uma'u - photo HVO/USGS.

Des éruptions marquent également les deux zones de rift : la zone est et la zone sud-ouest, qui s'étendent de la caldeira jusqu'au rivage.

L' East rift zone est ponctuée de différents cratères : Pauahi, Mauna Ulu, Makaopuhi, Napau, Pu'u O'o.

Le cratère ébréché du Pu'u O'o et son lac de lave, le 13.07.2007 - photo aérienne HVO/USGS.

L'âge des laves en surface est relativement jeune : 90% de la surface du volcan est formé de coulées de lave vieilles de 1.100 ans; 70% de la surface est datée de moins de 600 ans.

Le Kilauea - sa caldeira, avec le cratère Halema'uma'u - ses rifts zones (en grisfoncé) et différents évents sur l'East rift zone : Pauahi, Mauna Ulu, Makaopuhi, Napau, Pu'u O'o - la zone de Kalapana (tirant son nom d'un village détruit). - schéma HVO/USGS

La plomberie du volcan Kilauea se résume en deux schémas, où sont abordés son alimentation par un point chaud et l'alimentation de l'East rift zone, avec le système de tunnel de lave conduisant la lave du Pu'u O'o jusqu'à la mer.

Les réservoirs magmatiques du Kilauea alimentant les éruptions par des filons ou dykes - par M. Ryan, dans \"How volcanoes work\", JGR, 1987) / tomographie sismique /IPGP.

Les géophysiciens ont découvert qu’il possède deux réservoirs de magma. Une source principale qui prend racine à 50 kilomètres de profondeur et qui alimente sans arrêt (à raison de 3,6 mètres cubes de magma par seconde) un réservoir profond à 35 km. et une chambre magmatique plus petite à 4 kilomètres sous terre, centrée sous la caldeira du Kilauea. Cette chambre est à l’origine des éruptions. Son remplissage continu par du magma la gonfle comme un ballon si bien qu’elle finit par soulever et faire craquer tout l’édifice volcanique. Les craquements provoquent de petits séismes enregistrés par des sismographes et les gonflements du sol se mesurent entre autres grâce à des tiltmètres mesurant l’inclinaison des pentes du volcan avec une très grande précision.(in Krafft )

Schéma montrant la relation entre les structures en surface et en profondeur; elle illustre l'activité à partir du Pu'u O'o et de fissures, alimentant coulées de lave et tunnels de lave.

Doc. HVO/USGS.

Le Kīlauea possède son propre système de tunnels de lave, dont le plus long tunnel de lave du monde, d'une longueur totale de 61 km et parcourant un dénivelé de 1102 m.  Depuis 1983, le cône du Pu'u O'o crache des millions de mètres cubes de lave chaque année. Cette lave coule vers l'océan situé à environ 11 km en aval.

            Kilauea - tunnel de lave du Pu'u O'o ... actif ! - photo HVO/USGS.

La lave du Kīlauea peut former une surface lisse et satinée (« pahoehoe » ou « lave cordée »), ou bien rugueuse et coupante (« aa »). Ces coulées de laves, faisant parfois plusieurs mètres d'épaisseur, peuvent mettre des dizaines d'années à se refroidir totalement.

                               Laves pahoehoe du Kilauea - © Carole et Frédéric Hardy

                                  Front de coulée "aa" - photo HVO/USGS.

Lors des éruptions, la grande fluidité de la lave permet la formation et le maintien d'un lac de lave. La survie des lacs de lave résulte d'un équilibre entre apport de lave venant de la chambre magmatique et débordement à l'extérieur du cratère associé à un brassage permanent par des remontées de gaz volcanique afin de limiter le durcissement de la lave.

L'Halema'uma'u , "la maison permanente de Pélé", a abrité de 1823 jusqu'à l'éruption explosive de 1924, un lac de lave très actif. En mai 1924, une série d'explosions violentes d'origine phréatique accompagnent l'effondrement du lac de lave, avec projection de vieux matériel à plus de 6.000 m. de hauteur. Les parois de l'Halema'uma'u s'écroulent sur elles-mêmes pour former l'actuel pit crater : 900 mètres de diamètre et 390 mètres de profondeur.

     Schéma d'une explosion de type phréatique affectant un lac de lave - doc. USGS.

   Panache de l'éruption phréatique explosive de 1924 - photo archives HVO 22.05.1924.

Puis la lave revient par intermittence et le lac voit son niveau varier ... profondeur de 237 mètres en 1934. En 1952, la lave revient pour quelques mois d'activité effusive.

        Kilauea - le cratère de l'Halema'uma'u - © Carole et Frédéric Hardy 2011

                Lueurs nocturnes à l'Halema'uma'u - © Carole et Frédéric Hardy 2011

    Vue du cratère de l'Halema'uma'u le 08.03.2011 - doc caméra thermique HVO/USGS.

Le Kilauea Iki, "le petit Kilauea" : après 4 ans de calme, en 1959, un nouveau lac de lave se forme au sommet du Kilauea , dans le cratère du Kilauea Iki. Le plancher du cratère,  formé en 1868, est recouvert par les laves provenant de fontaines de lave et de fortes coulées; au paroxysme de l'éruption, les fontaines atteignent une hauteur record de 570 mètres.

Fontaine de lave au Kilauea Iki, durant le 3°épisode : hauteur 425 mètres - la crater rim road va être couverte de 6 m. de ponces ce jour là - photo J.P.Eaton, le 29.11.1959 / 10h.30 - HVO/USGS.

L'éruption va durer deux mois : le premier épisode produit 31 Mm³ de laves. Durant les épisodes suivants, 71 Mm³ de laves sont éjectés ... Le 20 décembre l'éruption cesse : seuls 8 Mm³ de laves restent dans le cratère, tandis que 63 Mm³ sont drainés en retour dans le réservoir magmatique, avec la formation d'un tourbillon.

Schéma de l'évolution magmatique durant l'éruption 1959 du Kilauea Iki - A noter : la protubérance laissée par les projections sur un des flancs - doc. USGS.

Sources :

- HVO : the 1924 explosions of Kilauea - link

- HVO : summit eruption in Kilauea Iki crater - november 14 - december 20, 1959 - link

                     Mauna Loa, volcan-bouclier - © Carole et Frédéric Hardy 2011

  La silhouette massive du Mauna Loa s’accorde bien avec sa classification en tant que le plus grand volcan actif au monde : 4.170 mètres au dessus du niveau de la mer, 9.000 mètres au dessus du plancher océanique … sans compter le fait que le plancher océanique est déprimé sous le poids du volcan de quelques 8.000 mètres.

Il occupe la moitié de la surface de Big Island.

La masse sombre du Mauna Loa sur cette image Landsat en vraies couleurs ; on y distingue bien les deux zones de rift, en arêtes - courtesy of Hawaii Land Cover Analysis project, NOAA Coastal Services Center.

Cinder cone et coulée "aa" dans la caldeira du Mauna Loa -  © Carole et Frédéric Hardy 2011

                                         © Carole et Frédéric Hardy 2011

Son sommet est coupe par la caldeira Mokuaweoweo, large de 2,4 sur 4,8 km., elle-même située dans une ancienne caldeira large de 6 km.sur 8. Depuis la caldeira, deux zones de rift, orientées respectivement ENE et SO, définissent la crête de cette grande montagne, aux pentes peu marquées et régulières, caractérisant les volcans-boucliers.

Trois cratères-puits circulaires se sont formés par effondrement la long de la zone supérieure de rift SO. : respectivement depuis la caldeira, le puit sud, le puit Lua Hohonu et le puit Hua Hou.

  Mauna Loa - la caldeira Mokuaweoweo et les trois pit crater - photo Peterson / USGS 1975

La croissance du Mauna Loa a été courte et rapide : 600.000 ans à 1 Ma.

Deux des avalanches de débris documentées parmi les plus récentes ont voyagé sur près de 100 km. depuis le point d’émission. La seconde  des avalanches appelées Alika est datée de 150.000 ans.

Son taux de croissance a diminué au cours des derniers 100.000 ans, mais nonante pour cent de la surface du volcan est couverte de laves basaltiques vieilles de moins de 4.000 ans. (Lockwood et Lipman 1987). Deux grandes périodes d’activité de 750 ans, séparées par la formation de la caldeira, sont responsables chacune de la couverture d’un quart de la surface du volcan.

 Les laves fluides recouvrent le plancher de la caldeira -  © Carole et Frédéric Hardy 2011

Sur base d’une analyse de 200 coulées, les géologues ont prouvé que la volcan s’est comporté de différentes façons, tant en place qu’au cours du temps : lorsque les éruptions sommitales deviennent plus importantes et fréquentes, on remarque que l’activité éruptive des rift zones décline. Un modèle cyclique a été proposé avec un ratio de 2.000 ans pour chacun d’eux.

Depuis le début, il y a 2.000 ans, de la plus récente période d’activité sommitale intense, le Mauna Loa est sur le point de basculer vers une période d’activité couplée à l’existence d’un lac de lave, construction de bouclier, augmentation des débordements sommitaux et diminution des éruptions en zones riftales.

Toujours bien actif, on dénombre 33 éruptions depuis 1843, date de la première éruption historique documentée. 

La rive est du pit crater Sud, qui coupe la paroi de la caldeira Mokuaweoweo et les coulées de lave  de 1949; elles ont recouvert la moitié sud de la caldeira, couvert le plancher du pit crater et les flancs sur 9 km. - photo Richard Fiske 1966 / Smithsonian inst.

La dernière crise éruptive du Mauna Loa a eu lieu entre le 25 mars et le 15 avril 1984. Après de nombreux séismes rapprochés, l'éruption démarre dans la caldeira Mokuaweoweo, où plusieurs coulées apparaissent au fur et à mesure dans la zone sommitale (A), puis sur les fractures au nord-est (B). Le 25 amrs, à 9h10, des fontaines de lave jaillissent à une hauteur de 50 mètres et alimentant une coulée (C) qui voyage sur 5.000 m. sur le flanc sud-est.

                                   Photos des coulées de lave du 26.03.1984 - doc. HVO

             Sur la photo du dessus, l'échelle est donnée par une personne en chemise claire.

Dans l'après-midi du 25, une fissure s'ouvre à 2.850 m. d'altitude, et quatre coulées (D) se déversent sur le flanc nord-est du volcan, à des vitesses comprises entre 90 et 215 km/h. pour les plus rapides. Elles restent actives durant trois semaines.

Le 29 mars, la coulée (E) se propage rapidement, canalisée par un tunnel de lave; elle parcourt 29 km. dans la journée, menaçant Hilo à seulement 6,5 km. du front de coulée.

Suite à l'effondrement du tunnel, la lave se retrouve en surface, dans la coulée F. Le 5 avril, une coulée sort de la fissure G, dont le parcours est entravé par les précédentes coulées. L'éruption prend fin le 15 avril... 225 millions de m³ de lave auront été émis.

De suite après l'éruption de 1984, le volcan a subi un phénomène inflatoire, suivi d'une décade de déflation.

Les zones de risques de coulées de lave sur le Mauna Loa (risque max : violet / risque niv.2 : rouge / risque niv.3 rose / etc )- les coulées émises depuis 150 ans sont en teinte grise et datées. - Carte HVO.

 Mi 2002, l'inflation reprend juste après un essaim de séismes LP. Un essaim plus important en fin 2004 a précédé un accroissement de cette inflation. Elle ralentit en 2006, cesse en fin 2009 pour reprendre doucement fin 2010.

Volcanisme de type hawaïen :

Ce point chaud est caractérisé par la remontée d'un magma  très pauvre en silice, donnant en surface des laves basaltiques extrêmement fluides, généralement de type pahoehoe ou aa (*). Ces laves, émises par le Mauna Loa au niveau du rift orienté sud-ouest - est-nord-est et passant par la caldeira sommitale, lui ont donné sa forme typique de volcan-bouclier aux pentes très peu marquées et régulière.

Formant des fontaines et des lacs de lave au moment de leur sortie au cours d'éruptions majoritairement fissurales, ces laves donnent ensuite naissance à de grandes coulées progressant parfois jusqu'à la mer en empruntant des tunnels de lave, ce qui lui permet de conserver sa température très élevée qui atteint 1 200 °C.

                                                        © Carole et Frédéric Hardy 2011

              Mauna Loa - Tunnels de lave superposés -  © Carole et Frédéric Hardy 2011

Bouchon de lave - terminaison de coulée "en orteil" - © Carole et Frédéric Hardy 2011

Tunnel de lave en partie effondré ... un des danger de la marche sur les coulées pahoehoe, leur toit étant, par places, fragile -  © Carole et Frédéric Hardy 2011.

 Au bout de quelques jours, l'activité volcanique se concentre généralement sur un seul cratère.

Avec celles du Kilauea, les éruptions du Mauna Loa ont servi à définir le type hawaïen, caractérisé par l'émission de coulées de lave fluide, la formation de lacs et de fontaines de lave, le tout rarement accompagné d'explosions violentes.

Doc. Sémhur.

Le Mauna Loa joue un rôle majeur sur le climat local : les alizés soufflent d’est en ouest ; le versant oriental du volcan , exposé au vent ascendant, reçoit beaucoup de précipitations qui permet le développement d’une végétation luxuriante. Le versant occidental, protégé par la hauteur du volcan, qui bloque les nuages suite à un phénomène d’inversion, jouit d’un climat plus sec.

Au dessus de 3.000 mètres, les basses températures entrainent des chutes de neige ; on considère le sommet comme une région péri-glaciaire, où les cycles gel/dégel façonnent le paysage.

            Oxydation et couleur des laves du Mauna Loa -  © Carole et Frédéric Hardy 2011 

(*) : Pour les laves effusives formées à l'air libre, on distingue principalement deux types qui portent en volcanologie les noms que leur avaient déjà donnés les hawaïens:

- aa : pour les coulées de lave rugueuse et chaotique qui forment en se refroidissant des étendues difficiles à parcourir (du mot hawaïen ’a’a  aux significations multiples : "rocailleux", "brûler", "braver", etc. - ou simple et douloureuse onomatopée).

- pahoehoe : (se prononce pa hoï hoï) pour les coulées de lave fluide qui se refroidissent en formant une surface lisse "que l'on peut parcourir "pieds nus" (du mot hawaïen pahoehoe qui signifie "lisse et doux") 

Sources :

- HVO - Mauna Loa - link

- HVO / USGS - 1984 eruption of Mauna Loa volcano - link

Un nouveau séisme de magnitude 6,1 selon l'USGS (6,3 selon d'autres sources) a frappé le Japon ce matin ; faisant suite au méga séisme du 11 mars de magnitude 9, il compte parmi les 823 séismes et répliques qui ont suivi ... et la terre va continuer de trembler.

Le cauchemar continue pour les Japonais confronté depuis le tsunami, à la menace nucléaire. Le dernier bulletin de l'IRSN - ci-dessous - indique toujours des problèmes graves sur les trois premiers réacteurs, avec des fuites d'eau contaminée.

En Europe, les concentrations attendues de césium 137 dans l’air sur les territoires balayés par le panache sont extrêmement faibles. Ce radionucléide est représentatif des matières radioactives rejetées à longue distance lors d’un accident nucléaire.

Ces concentrations sont d’un niveau trop faible pour être détectées par les 170   balises d’alerte du réseau Téléray de l’IRSN, dont les mesures sont consultables sur le site internet de l’IRSN.

Rapport de l'IRSN - 28.03.2011

Réacteur n°1
L’injection d’eau douce se poursuit. Le débit d’injection d’eau est ajusté afin d’assurer le
refroidissement du coeur qui reste cependant partiellement dénoyé. De l’eau contaminée a été
détectée dans le bâtiment turbine.
Réacteur n°2
Une eau très fortement contaminée a été détectée dans le bâtiment turbine n°2. Cette eau
provient très vraisemblablement du tore qui a été endommagé suite à l’explosion du 15 mars.
L’exploitant TEPCO recherche actuellement un moyen de pomper l’eau fortement contaminée
présente dans le bâtiment turbine n°2 et de la collecter (1 m d’eau).
L’exploitant injecte toujours de l’eau douce dans la cuve. Le débit d’injection d’eau est ajusté afin
d’assurer le refroidissement du coeur qui reste cependant partiellement dénoyé.
Réacteur n°3
L’exploitant injecte de l’eau douce dans la cuve. Le débit d’injection d’eau est ajusté afin
d’assurer le refroidissement du coeur qui reste cependant partiellement dénoyé. De l’eau
contaminée a également été détectée dans le bâtiment turbine (1,5m).
3/4
Réacteur n°4
Le coeur de ce réacteur ne contient pas de combustible.
Réacteurs n°5 et 6
Les réacteurs sont correctement refroidis (coeur et assemblages en piscine de désactivation).

Sources :

- USGS Earthquake hazard program

- IRSN - Institut de radioprotection et de sureté nucléaire - link

                          Image 3D de Big Island - doc. M.Adamiker 2009

                        Big Island - position et stratigraphie/âge des cinq volcans - doc. Sémhur.

Le Mauna Kea , vu du sud, de l'ensellement Humuulu situé entre le Mauna Kea et le Mauna Loa.Les laves à l'avant-plan datent de l'éruption de le rift zone NE du Mauna Loa en 1843. - © Carole et Frédéric Hardy.

Big Island fut édifiée par l’activité volcanique de cinq volcans-boucliers qui ont été actifs de façon séquentielle et dont les produits et structures se recouvrent l’un l’autre.

Du plus vieux au plus jeune, on distingue le Kohala (éteint) , le Mauna Kea (dormant), l’Hualalai ( actif, mais aux éruptions rares), le Mauna Loa  et le Kilauea, actifs tous les deux.

L’exposition de surfaces âgées sur les flancs sud et ouest du Mauna Loa ont fait attribuer, par certains géologues, ces formations à deux anciens volcans- boucliers, appelés Ninole et Kulani, ensevelis sous le jeune Mauna Loa. D’autres sources les considèrent comme partie prenante des premiers stades de construction du Mauna Loa.

A cause de l’activité de ses volcans, Big Island  s’agrandit toujours : entre janvier 1983 et septembre 2002, les coulées de lave ont ajouté 220 hectares à la surface de l’île.

A 35 km. au sud-est de Big Island, le volcan sous-marin Loihi a atteint une taille respectable, et son sommet n’est plus qu’à 980 mètres sous le niveau marin … ce qui laisse supposer une émersion rapide en termes géologiques, estimée entre 10.000 et 100.000 ans. Il pourrait faire s'accroître encore la grande île et compter comme le sixième volcan de Big Island, en cas de coalescence.

              Le Mauna Kea , vu des pentes  du Mauna Loa - © Carole et Frédéric Hardy

Le Mauna Kea est le volcan le plus élevé de la dorsale hawaïenne, avec 4.205 mètres. Son énorme volume est estimé à 3.200 Km³ ; il est si massif que, lui et son voisin le Mauna Loa, dépriment la croûte océanique sous eux à 6 km. Il continue à glisser et s’aplatir à une cadence de 0,2 mm/an. Mesurée depuis le plancher océanique, sa hauteur dépasse les 10.000 mètres, le faisant dépasser les mensurations de l’Everest.

Son sommet est ponctué, à défaut de caldeira, par une profusion de cônes de cendres et de dépôts pyroclastiques, produits au milieu de l’holocène. Les zones de rift du Mauna Kea sont plus prononcées que celles des autres volcans, et donnent au volcan un profil irrégulier.

Les flancs et le sommet du Mauna Kea sont ponctués de cônes - © Carole et Frédéric Hardy

Les cinder cones, vu de la zone des observatoires (ombres des dômes des télescopes) - © Carole et Frédéric Hardy

Ce volcan-bouclier, dont le nom signifie « Montagne blanche » s’est construit au Pléistocène, il y a environ un millions d’années sous l’influence du point chaud hawaïen ; il fut particulièrement actif durant son stade de volcan-bouclier jusqu’à il y a 500.000 ans , puis entra dans un stade post-bouclier, plus calme, entre 250.000 et 200.000 ans . Le Mauna Kea, comme ses voisins, l’Hualalai et le Kohala, a évolué au-delà du stade de volcan-bouclier. Il est caractérisé par :

- des ratios d’éruption bas, comparé à ceux du Mauna Loa et du Kilauea

- l’absence de caldeira sommitale

- par une topographie  irrégulière et escarpée

- une composition chimique de ses laves différente de ses voisins. Les laves du stade volcan-bouclier, sont de nature basaltique (basalte tholéiitique) ; elles sont couvertes de basaltes alcalins, correspondant au stade post-bouclier (250.000- 70.000 ans) . Les coulées de laves les plus récentes sont composées d’hawaiites et de mugearites ( produits volcaniques post-bouclier Laupahoehoe – 65.000 à 6.000 ans )

Ces différences reflètent en partie une alimentation magmatique de faible niveau, et une émission de magma épisodique , lors d’éruptions brèves et aussitôt solidifiées. Elles révèlent aussi une plus grande viscosité des laves, et un contenu d’éléments volatils plus importants, ce qui se traduit par des coulées épaisses et des éruptions explosives avec constructions de grands cinder cones.

Sa dernière éruption est datée de 2.460 avant JC.

En raison de son âge et de sa hauteur, c’est le seul volcan hawaïen à présenter des moraines glaciaires.

 Traces des moraines glaciaires - photo de l' USGS

Le cône Pu'u Waiau et le lac Waiau - photo from mountain to sea.

Le Mauna Kea abrite le lac Waiau, le lac le plus haut du bassin pacifique – 3.968mètres ; situé dans le cratère du cinder cone Pu’u Waiau, il est considéré comme le seul « lac alpin » d’Hawaii. Son existence est liée à l’activité volcanique : les laves hawaïennes étant très perméables, elles laissent s’infiltrer les eaux et ne sont donc pas favorables à l’établissement d’un lac. Il ne doit son existence qu’aux vapeurs chargées en soufre qui ont altéré les cendres volcaniques en argile peu perméables, ou aux explosions phréatiques et leurs poussières très fines , responsables également d’une réduction de perméabilité. Il serait âgé de 12.000 ans.

                                © Carole et Frédéric Hardy

                    © Carole et Frédéric Hardy

Le sommet du Mauna Kea abrite une enceinte astronomique – Astronomy Precinct – composée d’une série d’observatoires astronomiques indépendants et possédant chacun leur spécificité, comprenant les télescopes parmi les plus puissants du monde.

Cette zone de 2 km² s’est établie en 1967 sur le Mauna Kea, en raison de conditions optimales liées à l’altitude et à l’isolation du site au milieu du Pacifique. L’emplacement est idéal pour les observations optiques, infrarouge et dans la bande du micromètre au millimètre. Elle est gérée par l’Université d’Hawaii, qui loue le terrain par baux aux divers observatoires nationaux, sous couvert de l’Historial Preservation Act , assurant le respect de la culture hawaïenne.

                 Mauna Kea - l'observatoire de la Nasa / IRTF - © Carole et Frédéric Hardy

                   Le soleil se couche sur le Mauna Kea - © Carole et Frédéric Hardy

          Kohala - les infrastructures hôtelières vues d'hélicoptère  - photo Georges 2009.

Le volcan-bouclier Kohala est le plus vieux volcan de Big Island ; il est dans un stade de développement entre le post-bouclier et le stade érosionnel. Il s’est développé au maximum avant de se faire ensevelir par le Mauna Kea. Son large sommet est couvert de végétation.

Des traces de méga-tsunami ont été retrouvé : sur base des dépôts, datés d’il y a  110.000 ans, la vague la plus haute de ce tsunami  a atteint une hauteur de 61 m. au dessus du niveau actuel de la mer et a pénétré de plus de 6 km. dans les terres. Les dernières éruptions sont datées de 120.000 ans.

                   Le temple Pu'ukohala Heiau , sur le volcan Kohala - photo Bamse

Le sud du Kohala abrite un site historique : Pu'ukohala Heiau - "la colline des baleines. Ce site, de 70 mètres sur 30, est sacré et vénéré par les natifs de l'île.

Sa construction fut initiée en 1790 par Kamehamela I, après la mort du capitaine Cook. Jalousé par les chefs rivaux, le site fut attaqué et sa construction terminée après la bataille. Une prophétie de Kapoukaki annoncant le sacrifice d'un chef à cet endroit, Kamehamela I invita son cousin, le chef Keoua, à la cérémonie de dédicace. Une bataille engagée dès son arrivée le laissa pour mort et il fut offert en sacrifice au dieu de la guerre Kukailimoka.

Reconstitution du temple Pu'ukohala Heiau  - peinture de Herb Kane.

Sources :

- Global Volcanism Program - Mauna Kea

- John Seach - Kohala volcano

- Official site - Aerial tour of the Mona Kea observatories  - link

- Pu'ukohala Heiau - link

 Comment expliquer le volcanisme qui caractérise la dorsale Hawaiienne et la chaîne volcanique sous-marine Empereur ?

L'explication communément admise du point chaud et des plaques tectoniques ne semble plus tout à fait satisfaisante.

L'explication originale : activité du "point chaud" .

Les premiers à remarquer l'augmentation de l'âge des différentes îles ont été les pêcheurs hawaiiens, en fonction des écarts d'érosion observés. Une première étude géologique, effectuée par James Dwight Dana de 1880 à 1881, sur base de l'érosion, à confirmé la relation entre le lieu et l'âge des volcans. En 1912, le géologue Thomas Jaggar fonda l'Observatoire volcanologique d'Hawaii, en charge de la surveillance en continu de la zone. En 1946, un modèle fut créé pour spécifier l'évolution des volcans d'Hawaii.

En 1963, un géophysicien canadien, J.Tuzo Wilson, par ailleurs découvreur des failles de transformation, a énoncé sa théorie des points chauds.

                                 Concept du panache mantellique et ses inconnues.

Il avait noté qu’en certaines régions du monde, comme Hawaii, le volcanisme était actif durant de très longues périodes. Selon lui, cela n’était possible que grâce à l’existence d’une zone/région particulièrement chaude, restreinte, et sur une longue durée, sous la plaque tectonique ; cette région, appelée point chaud, entretenait le volcanisme en lui apportant une source d’énergie thermique localisée, par le biais d’un panache thermique.

Situation actuelle du point chaud d'Hawaii, par rapport à la dorsale hawaiienne et à la chaine sous-marine Empereur.

Son hypothèse était aussi basée sur le fait que le profil linéaire de la chaîne des îles Hawaii-Empereur (*) résultait du déplacement de la plaque Pacifique au dessus d’un point chaud mantellique stationnaire, localisé présentement sous Big Island. La chaleur fournie par le point chaud produisant une source persistante de magma par fusion partielle de la plaque Pacifique passant au dessus … la magma, plus léger que les roches environnantes, remonterait alors au travers du manteau et de la croûte terrestre pour faire éruption sur le plancher océanique et former un volcan sous-marin actif. Les éruptions successives feraient alors croître ce volcan sous-marin, jusqu’à le faire émerger et constituer une île volcanique.

(*) :  La chaîne sous-marine Hawaii-Empereur (en anglais Hawaiian-Emperor seamount chain) est composée de la dorsale d’Hawaii et des monts sous-marins de l'Empereur (ou chaine de l'Empereur), une vaste région montagneuse sous-marine d'îles, de monts sous-marins, d'atolls, de bancs et de récifs le long d'un axe sud-est / nord-ouest, qui traverse une grande partie du nord de l’océan Pacifique.

Le poinconnage de la plaque Pacifique par son passage au dessus du point chaud - doc. USGS.

La poursuite du mouvement de la plaque tectonique au dessus du point chaud « stationnaire » coupant l’île volcanique de sa source de magma, le volcanisme cesse alors … et le cycle se répète : ce processus de naissance suivi de mort, réparti sur des millions d’années, laisse une trace d’îles volcaniques et de volcans sous-marins sur le plancher de l’océan pacifique, actuellement long d’environ 6.000 km.et s’étendant de Big Island (Hawaii) jusqu’à la fosse des Aléoutiennes en Alaska. Ce processus se poursuit actuellement  avec la croissance du volcan sous-marin Loihi, situé à 35 km. de la côte sud d’Hawaii, dont le sommet se trouve à environ 1.000 mètres sous le niveau de la mer ; ce volcan pourrait être la prochaine île volcanique de la chaîne, et dans un "futur géologique", fusionner avec Hawaii, elle-même composée de cinq volcans : Kohala, Mauna Kea, Hualalai, Mauna Loa et Kilauea.

L’archipel Hawaiien ne constitue qu’une petite portion de cette chaîne volcanique, en grande partie sous-marine, et constituée de plus de 80 volcans.

                                   La dorsale Hawaiienne et ses volcans - carte USGS.

Ajustement de la théorie primordiale par diverses hypothèses :

Une courbure sèche dans la chaîne Hawaii- Empereur indiquerait, selon une source, un changement  de direction de la plaque Pacifique, il y a 43 Ma, de la direction primaire nord vers une direction récente axée ouest.

La cause exacte de ce changement de direction n’est pas connue avec précision, mais on peut le mettre en relation avec la collision entre le bloc indien et le continent asiatique, intervenu à cette même période.

Une source différente et plus récente, contradictoire, imputerait pour part la courbure à un déplacement du point chaud dans le manteau. Une étude réalisée en juillet-août 2001, par Tarduno et son équipe, sur base d’échantillons de laves récoltés par le navire de recherche Joides resolution, a permis de déterminer l’âge des volcans sous-marins situés avant la courbure entre 81 et 47 Ma. (potassium-argon). Une analyse de la magnétite contenue dans les échantillons a été déterminante : si le point chaud avait été « fixe » durant les 80 millions d’années passées, la latitude déterminée par la magnétite aurait du être la même pour chaque échantillon prélevé  et identique à celle des échantillons de Big Island actuellement. Mais elle a montré le déplacement relatif du point chaud en direction du sud, avec un ratio de 40 mm. par an entre 81 et 47 Ma. ; de plus, le mouvement vers le sud a diminué fortement, il y a 47 Ma, et pourrait même avoir stoppé … avec comme résultat la courbure dans la chaîne, considérée selon l’autre hypothèse comme un changement de direction de plaque.

La question est de savoir si une plaque tectonique peut changer rapidement de direction ; d’autre part, si un point chaud n’est pas « fixe », cela obligera les géologues à repenser la façon de se mouvoir des plaques tectoniques au cours du temps, avec une implication du manteau dans cette dynamique des plaques.

Onremarque d'autre part que les volcans ne sont pas "en ligne", mais situés sur des dorsales volcaniques en échelon. La carte ci-dessous le montre :

                                                              Carte Newsgeology.us

Les volcans Hawaiien sont alignés le long de deux segments géographiques distincts : le Loa trend et le Kea trend. La géochimie de ces volcans est dissemblable, avec le long du Loa trend, des changements graduels fonction de de l'âge décroissant des volcans, et une différence avec ceux du Kea trend. Le cas est illustré par le Mauna Loa et le Kilauea, deux volcans distants de seulement 40 km.

 ^{Les deux segments géographiques distincts marquant la dorsale hawaiienne. - doc. Newgeology.us.}

Géochimie différente de trois volcans du Loa trend, du plus âgé, Koolau - 2,6 Ma, au plus jeune, Loihi.- de la "tête" à la "queue" du panache (selon le passage de la plaque Pacifique au dessus du panache) - doc. Newgeology.us.

Les images de tomographie sismique, réalisées en 2004, montrent une zone de fusion importante sous Hawaii, connectée à une zone de fusion modérée au nord d'Hawaii et près de la frontière coeur/manteau (vers 2.700 km. de profondeur). La zone de fusion importante s'amincit sous la zone de transition des 600 km., pour réapparaitre à l'ouest à une profondeur de 1.100 km. et disparaitre sous 1.820 km.; ce qui indiquerait une déflection possible du panache par un flux mantellique soit vers le sud, soit vers l'est.

                   ^{Tomographie sismique sous la dorsale hawaiienne - doc. Newgeology.us.}

Une vieille idée - 1849 - refait surface : la théorie des fissures lithosphériques est la principale alternative à la théorie du panache mantellique, dans le  cas du magmatisme lié à l'âge de la chaîne volcanique Hawaii-Empereur. Les segments en échelon sont des fissures d'extension ... et l'extension contrôlerait la propagation  de la chaine volcanique.

Pour le moment, aucune hypothèse n'est considérée comme entièrement satisfaisante. Pour la compréhension, nous continuerons donc à utiliser le terme "point chaud" pour parler du volcanisme hawaïen.

Sources :

- IPGP - Le volcanisme de point chaud de l'océan Pacifique sud  - A.Bonneville.

- National geography news :  hot spot that spawned Hawaii was on the move.

- Newgeology.us : no plume for Hawaii. - John Michael Fischer 2006

- Mantle plume.org - Seismic structure of the mantle beneath Hawaii: Discussion

Pour bien débuter cette quinzaine hawaiienne, une vidéo de Carole et Frédéric Hardy dont les photos vont illustrer les articles : Du rouge, du grand bleu, un peu de vert ... des éruptions, des vagues, une nature resplendissante et des baleines en prime.

                               Allégorie de la déesse Pélé - © Carole et Frédéric Hardy

Un poème pour s'attirer les bonnes grâces de la déesse :

( par Karina McAbee - Traduit par Freya Kà )

Je suis Pele Honua Mea
Je viens du coeur enflammé de la Terre

J'ai jailli de l'océan il a de ça plusieurs années
En extase, j'ai fait couler ma lave dans la mer
En des nuages rouges et noirs.

Doucement, j'ai bâti la plus haute des montages du monde,
Les îles que vous nommez Hawaii.

Je vous offre la beauté de mes terres
Honorez-moi et Kilauea, mes montagnes sacrées.
Ne prenez aucune des petites pierres de mon corps!
Ne me violentez pas! Ou alors vous ressentirez ma colère!

Vous me décrivez comme capricieuse, violente.
Mes feux sont les feux de la Création!
Ils forgent de nouvelles îles, de nouvelles terres
Au fond des mers, mes éruptions
Réveillent les grandes eaux, réveillent l'air

Moi, Pele Honua Mea réveille le chaudron de la vie!
J'émerge du noyau de la Terre,
la destruction est aussi la création

Vous possédez aussi le feu, la passion et la vision
Émergeant du noyau de votre être

Utilisez maintenant votre colère, votre frustration,
Faites disparaître vos anciennes habitudes, vos peurs,
Et les barrières qui vous empêchent de vous exprimer vraiment
Recommencez sur une terre nouvelle et fertile!

Enflammez-vous! Transformez-vous
En ce moment de grands changements!
Émergez et dansez avec moi!

En route pour l'archipel Hawaïen !

                          © Carole et Frédéric Hardy

"L'Etna fume la pipe"  - Smoke ring - avec l'aimable autorisation de Boris Behncke - INGV Catania.

Un phénomène essentiellement esthétique et par conséquent peu analysé par les volcanologues : les ronds de fumée émis par les volcans. Comme le disait poétiquement Haroun Tazieff, « le volcan fume la pipe ».

Pour obtenir un rond, il faut deux conditions initiales : de la fumée et une vitesse de départ.

Dans le cas d’un volcan, ce sont les fumerolles et l’air chaud ascendant qui sort du cratère. Mais tous les jets de fumée ne donnent pas des ronds … en observant le panache de vapeur/fumée qui sort d’une cocotte-minute, on n’observe aucun ronds de fumée. Un rond de fumée ne peut s’obtenir que si le jet est discontinu … conditions réunies lorsque la géométrie du conduit volcanique permet aux gaz et à la vapeur d’eau de s’échapper alors qu’il est en partie obstrué par un bouchon.

L'air expulsé au centre se déplace plus vite que l'air sortant de l'ouverture près de bord ... l'air sur les côtés est aspiré et un mouvement circulaire est créé : un vortex en forme d'anneau en résulte; sa forme se maintient en raison du mouvement de rotation de l'air qui circule dans le vortex.

                             Les mouvements de fluides dans un vortex toroidal

C’est à peu près le même mécanisme qu’on utilise pour faire les ronds de fumée en fumant.

L’anneau qui sort du conduit volcanique ne peut rester immobile, il est en mouvement permanent par rapport au fluide qui l’entoure. L’anneau ne peut « flotter » au dessus du cratère, il va s’en éloigner fatalement.

Cet anneau est éphémère : dans un milieu calme, en laboratoire, un anneau de fumée peut durer plusieurs heures ; les forces de contact entre les molécules maintiennent le système. Si de l’énergie est introduite dans le système, les forces cinétiques vont primer sur la viscosité et l’anneau va se détruire.

Stromboli - un fort vent du nord-estsouffle sur le Pizzo, et les turbulences déforment et dissipent successivement les anneaux de fumée. - - avec l'aimable autorisation de M.Fulle / Stromboli On Line (SOL).

En milieu naturel, l’anneau se déplace en moyenne à une vitesse deux fois moins grande que la vitesse de l’air chaud ascendant du volcan. Cette vitesse est fonction de la circulation du fluide autour du cœur. Plus la vitesse est rapide, plus l’anneau se déplace vite. Elle dépend aussi du rayon de l’anneau : quand son rayon augmente, l’anneau ralentit … parce que chaque partie de l’anneau s’éloigne de celle d’en face qui lui communiquait sa vitesse.

La durée de vie de l’anneau dépendra de la stabilité de l’air … qu’un oiseau vienne à passer, un coup de vent brusque à se manifester, et la belle symétrie de l’anneau se verra perturbée ; un côté de celui-ci va tourner plus vite que l’autre et la dislocation deviendra inévitable.

Un beau sujet de thèse, qui nécessite de maitriser le domaine de la circulation des fluides, les ratios caractérisants l'émission gazeuse au moment du phénomène, et plus difficile la morphologie, la forme exacte de la cheminée du volcan; la chance est de plus un facteur clef pour multiplier les observations ... est-ce du domaine du possible ?

Ces anneaux se rencontrent sur des volcans connus : comme l’Etna (vidéo), le Stromboli, le Tungurahua (Equateur)... entre autres.

Ils sont souvent liés aux éruptions de type strombolien ... il serait intéressant de savoir si la formation des anneaux leur est inféodée, ou s'ils se manifestent aussi dans d'autres types d'éruptions.

Marco Fulle, de "Stromboli on line", en a fait divers clichés très instructifs en 2000 et 2002, tant sur le Stromboli que sur l'Etna.

Deux exemplaires de ronds de vapeur, produits le 01.06.200 par la Bocca Nuova de l'Etna après de nombreux cycles stromboliens - avec l'aimable autorisation de M.Fulle / SOL - un clic sur la photo vous mène vers sa page. ( 1 June 2000, 9:00, f=135mm from Torre Del Filosofo ).

Close-up sur un anneau de vapeur, où M.Fulle nous détaille l'anneau comme formé de plusieurs tubes co-axiaux, avec perte du tube le plus externe (au centre bas) - - avec l'aimable autorisation de M.Fulle / SOL. (25 May 2000, 17:00, f=300mm from Torre Del Filosofo)

Entre le 2 et le 6 avril 2000, la Bocca Nuova a émis toutes les 10 minutes des ronds de fumée de 20 à plus de 50 mètres de large, s'élargissant jusqu'à 200 mètres, en dérivant de 5 à 15 minutes avant de se briser et de disparaitre. (Thorsten Boeckel)

of ay 5 - 15 minutes, before they break up and disappear.

                       Eruption  de l'Eyjafjallajökull 2010   - photo Steve & Donna O'Meara

  Vortex émis par le Tungurahua / Equateur - photo Benjamin Bernard / IRD - 30.05.2010

Une tentative d'explication avec la théorie sur les vortex toroidaux (ou anneau tourbillonnant) : défini comme une région où un fluide en rotation se déplace au sein d'un fluide de même nature ou différent, en prenant une allure de "doughnut" - de beignet, une forme toroidale.

Le mouvement du fluide est autour de l'axe poloïdal ou circulaire de l'anneau, dans un mouvement tourbillonnaire de torsion.

Les vortex toroidaux furent analysés par un physicien allemand, Herman von Helmholtz, qui en fit un modèle mathématique en 1867..

Ces vortex , fluide dans fluide, sont illustrés par les ronds que produisent cartains fumeurs, par les volcans qui émettent des "smoke ring" ou des " steam ring"(ronds de fumée ou de vapeur), mais aussi dans le cas d'une interface eau/gaz respiratoires, comme ceux émis par les cétacés, tels  que dauphins et baleines. Dans la vidéo ci-dessous, on peut voir un dauphin émettre ce genre de vortex, puis jouer avec l'anneau ou le manger, ou encore un beluga en faire un avec la bouche ; les hommes peuvent aussi en générer ... lors d'explosions atomiques de bombes H.

Une explication dans "The supernatural world" par Don White - "les mystérieux anneaux d'argent des dauphins"  :

" Les anneaux d’argent sont des "anneaux de vortex à noyau d’air", et les spirales sont un phénomène similaire. D’invisibles vortex en rotation dans l’eau sont générés par le bout de l’aileron dorsal d’un dauphin quand il bouge rapidement et qu’il tourne. Selon Hans : "Etant instable, sans limite à proximité, la ligne du vortex tend à prendre une forme plus stable telle qu’une hélice. Quand le dauphin casse la ligne, les extrémités sont réunies en anneaux fermés. En raison de l’effet Bernouilli, le fluide à plus grande vitesse autour du noyau du vortex est à plus basse pression que le fluide qui circule au loin. L’air est injecté dans les anneaux via les bulles libérées de l’évent du dauphin." L’énergie du vortex d’eau est suffisante pour empêcher les bulles de s’élever pendant une durée raisonnablement longue, de l’ordre de 10 secondes. Il semble aussi qu’il y ait un mécanisme séparé pour produire de petits anneaux , ce qu’un dauphin peut accomplir d’une rapide chiquenaude de sa tête."

Sources:

  - Vortex dynamics : the legacy of Helmholtz and Kelvin

- Photos sur Stromboli on line : Etna 2000 - Etna 25.02.2000 -  Stromboli 2002.

Avec une nouvelle saison qui démarre le 23 mars, le parc Vulcania présente cette année deux nouveautés intitulées : "Les diables des volcans" et "Mission Toba".

"Les diables des volcans" se veut une exposition hommage à l'occasion des vingt ans de la disparition de Maurice et Katia Krafft à l'Unzen.

Mêlant la présentation d’objets personnels, films inédits et nombreux témoignages de ceux qui les ont côtoyés ou accompagnés, cette exposition est avant tout le reflet d’une vie faite de passions, d’engagements et de convictions.

Ce couple mythique a parcouru le monde, fasciné par la beauté et la fureur des volcans. De leurs voyages à la rencontre des peuples des volcans, confrontés quotidiennement au danger, est né un véritable engagement qui a conduit les Krafft à se consacrer à la connaissance des volcans gris, les plus destructeurs, et ce au péril de leur vie. A travers cette exposition, Vulcania illustre cette prise de conscience et le combat qu’engagèrent les Krafft pour sensibiliser les autorités à l’urgence de la prévention des risques volcaniques au service d’une ambition unique : sauver les populations. - Article Vulcania.

           Maurice et Katia Krafft, disparus à l'Unzen le 3 juin 1991 - photo forumactifs.com

"Mission Toba"  invite les visiteurs dans un extraordinaire voyage dans le temps à la rencontre de l’un d’entre eux… Embarqués dans des nacelles au design futuriste, les visiteurs survolent en escadrille la région de Toba, en Indonésie, théâtre il y a 74 000 ans d’une explosion plus que spectaculaire. Pour vivre ce vol et découvrir cette éruption, le public est immergé dans une toute nouvelle salle dotée d’un écran à 180° et enrichie d’une projection au sol qui renforce la sensation d’immersion. Lors de ce vol au dessus de Toba, les visiteurs mesurent la puissance dévastatrice dont sont capables ces monstres que sont les supervolcans. 

Les éruptions du Toba ont débuté il y a 840.000 ans, puis 700.000 ans; la dernière éruption de Toba est datée de 73 000 ± 4 000 ans. C'est la plus récente éruption d'un "supervolcan", estimée de VEI 8 - "méga-colossale". La Michigan technological university estime que le total des matériaux éruptifs était d'environ 2 800 km³, dont environ 2 000 km³ d'ignimbrite (Young Toba tuff) qui retomba au sol et environ 800 km³ sous forme de cendres qui furent emportées vers l'ouest par le vent. Cette immense éruption dura probablement près de deux semaines, au départ de fractures circulaires qui entourent le présent lac. Très peu de plantes et d'animaux purent survivre en indonésie, et il est possible que cette éruption ait causé une extinction planétaire du fait de l'émission massive de soufre qui a provoqué, par réaction avec la vapeur d'eau, la formation d'un manteau de nuages d'acide sulfurique tout autour du globe, lequel a provoqué une baisse globale des températures de l'ordre de 6 °C et une glaciation qui a pu durer jusqu'à un millénaire. Par l'analyse des mitochondries, on a pu montrer que l'espèce humaine fut probablement réduite à quelques milliers d'individus. Certains scientifiques pensent que cela est dû à l'éruption du Toba. 

                                 Vue partielle de la caldeira et du lac Toba - doc. Nasa

Grey area: Present-day topographic depression
green area: Updomed areas

Area # 1.  Sibandung caldera: made 73,000 years ago by the Toba YTT event (Young Toba Ash)
Area # 2. Haranggaol caldera: made 500,000 years ago by the Toba MTT event (Middle Toba Ash)
Area # 3.  Sibandung caldera: made 800,000 years ago by the Toba OTT event (Old Toba Ash)

V1 Tandukbenua (Sipisopiso) – young dacit-andesite volcano
V2 Pusukbukit volcano – young dacit-andesite volcano
D1 Pardepur dacite domes
D2 Tuk-tuk rhyolite dome
HS Hot springs
Source: HJW /Andaman Org.

Sources :

- Vulcania

- L.A.V.E. - hommage à Katia et Maurice Krafft

- Fournaise-info - hommage à Katia et Maurice Krafft.

Les volcans sont mis à l'honneur dans la revue Terre Sauvage, grâce à un partenariat avec Vulcania.

Le prix Vulcania est attribué tous les deux ans, dans le cadre de la biennale du carnet de voyage de Clermont-Ferrand. Après acceptation du dossier de présentation d'un carnet de voyage,le jury attribue le prix, accompagné d'une bourse de voyage; le lauréat s'engage alors à réaliser un carnet de voyage original avant l'échéance suivante.

Extrait de la revue Terre Sauvage: page de gauche, le lauréat - page de droite: en haut, un dessin du volcan Maui et les bernaches néné; en bas, le dieu Eole conservant les vents dans d'antiques récipients.

Le prix 2009 a été attribué à un italien, Giovanni Cocco, suite à l'introduction d'un carnet de voyage sur Hawaii, et la mise au premier plan de l'Haleakala, la "maison du soleil" selon les hawaiiens, lieu de résidence de la grand-mère du dieu Maui.

Autre extrait de Terre Sauvage, avec le carnet méditérannéen :  en haut, le Vésuve - en bas, panorama des Eoliennes vu de La Somma de Vulcano.

Je ne résiste pas à remettre un dessin de mon ami Pierre George, présentant une vue similaire des Eoliennes, prise du haut du cratère de La Fossa de Vulcano - extrait de "L'art sur les chemins du feu".

Giovanni a ensuite réalisé, grâce à la bourse obtenue, un carnet sur les volcans de Méditerrannée.

Il est parti dans le sillage d'Eole, le dieu du vent, et a illustré les volcans des Eoliennes, Vulcano et Stromboli. Il est passé ensuite en Sicile, avec Héphaïstos et ses forges sous l'Etna.

D'autres thèmes ont attiré son attention sur le Mongibello : le cicerno qui y chasse toujours le lapin sur ses flancs, semble "voler" sur les laves tant il est agile.

Le Cicerno dell'Etna, chien à poil ras, au museau allongé et aux grandes oreilles, ressmble au chien des pharaons - photo Sylvie Resmond / Atara.

Un tableau sur la légende d'Empédocle : le philosophe grec, obsédé par le feu de l'Etna, finira par s'y jeter, en se croyant immortel. Le volcan recracha ses sandales, prouvant ainsi qu'il n'était qu'un mortel. Anne Lord, qui a écrit l'article dans Terre Sauvage y reprend un poème de Leconte de Lisle, intitulé "Les sandales d'Empédocle" qui relate la légende.

Ce sera ensuite le tour du Vésuve et de la Baie de Naples, avec l'évocation de Pompéï ; puis celui de Santorin, dont l'éruption fut suivie d'un tsunami qui balaya les îles de la mer Egée et mis fin à la civilisation minoenne.

Demain, nous restons à Vulcania pour présenter les animations 2011.

Sources :

- Revue Terre Sauvage n°269 / mars 2011

- Prix Vulcania : pour y participer, adresse courrier :

Vulcania, Concours cernet de voyage, prix Vulcania édition 2011,

route de Mazayes, F-63230 Saint-Ours-les-Roches.

- Poèmes de Charles Marie rené Leconte de Lisle : "Les sandales d'Empédocle" - texte complet dont sont extrait les quelques vers ci-dessus.

Lors d’un séisme, un phénomène, appelé liquéfaction, peut intervenir et aggraver les dégâts provoqués par la secousse.

Ce phénomène a été observé lors des tremblements récents qui ont affecté la Nouvelle-Zélande à Christchurch (et le Japon dans la région de Sendai).

Nouvelle-Zélande - Christchurch - Le phénomène de liquéfaction - photo Jon Mollivan Lincoln Univ. / Flickr.

La liquéfaction se produit lorsque les sédiments, et l’eau qui y est liée, se voient agités par les secousses sismiques.

En schématisant la structure du sol :

a. on peut dire qu'elle est composée de sphères identiques, saturées d’eau, qui forment un assemblage cubique. Le contact intergranulaire contribue à le résistance au cisaillement , et partant à la capacité portante de ce sol ( sa capacité à supporter des charges verticales en surface).

b. Lors d’une secousse sismique, les vibrations se traduisent par une perte de contact intergranulaire ; ce qui induit une perte de la résistance au cisaillement et un transfert des surcharges à l’eau … l’empilement se comporte alors comme un liquide.

c. Après la stabilisation, le contact intergranulaire est rétabli, suite à l’expulsion de l’eau … ce qui se traduit par un tassement en surface de l’empilement.

En réalité, le comportement des sols est plus complexe pour diverses raisons :

-l’assemblage est irrégulier

- La granulométrie des particules n(est pas uniforme

- les contacts intergranulaires ne se perdent pas simultanément.

Les sols susceptibles de subir le phénomène de liquéfaction sismique sont :

- de nature pulvérulente : sable, gravier, sable limoneux ou argileux

- de faible densité

-  complètement saturés en eau.

D’autres critères caractérisent les sols liquéfiables :

- l’origine et l’âge géologique du site : le risque de liquéfaction diminue lorsque l’âge du dépôt pulvérulent augmente. Les dépôts d’âge récent, âgés de moins de 500 ans, sont les plus prédisposés à la liquéfaction.

- la teneur en particules fines, de taille inférieure à 74-80 µm.

- l’indice de plasticité de la partie fine du sol

- la saturation du sol par l’eau interstitielle ; un degré de saturation de 80-85% est nécessaire à la liquéfaction.

- la profondeur du matériau : une liquéfaction profonde, à plus de 15-20 mètres, n’altère pas la capacité portante de la surface.

- la résistance à la pénétration.

La liquéfaction se manifeste  par :

 1. une perte de capacité portante du sol de fondation, avec déstabilisation des ouvrages

2. des glissements des terrains en pente et une réduction des coefficients de sécurité.  

3. des ruptures superficielles (fissures, étalement latéral ) suite au déplacement des couches sous-jacentes.  

                 Christchurch - rupture superficielle et liquéfaction - photo The Herald.

4. un développement des forces de poussées : le mouvement de la couche liquéfiée se traduit par un excès des forces de poussées sur la surface de contact sol/mur, avec renversement ou glissement du mur.  

5. le soulèvement des ouvrages enterrés (sous la poussée d’Archimède) et la rupture des canalisations.

6. la formation de cratères ou volcans de sable : le sable liquéfié remonte  en surface.

photos ci-dessous.

7. l’affaissement ou l’effondrement en surface du sol.

                Nouvelle-Zélande - Christchurch : Formation d'un volcan de sable - point 6.

                                              photo Jon Mollivan Lincoln univ. / Flickr

      Christchurch - "Sand volcano landscape" - photo Jon Mollivan Lincoln univ. / Flickr

          Volcan de sable avec un beau cratère - photo Jon Mollivan Lincoln univ. / Flickr

La liquéfaction est un phénomène qui s'est généralisé à Christchurch, affectant de grandes parties de la ville.

                                                                              photos The Herald.

Tous les schémas et dessins explicatifs proviennent de "Liquéfaction sismique des sols" par Ali Bouafia - Univ. de Blida.

Addendum : ce phénomène a été observé également lors du "séisme de Sendai", à Tokyo, dans central Park : on peut y voir la fissure et ses lèvres s'écarter puis se rapprocher, l'apparition de flaques, puis de geysers localisés ... ce phénomène n'a cependant pas pris ici l'ampleur de celui de Christchurch, où des quartiers entiers de la ville ont été touchés.

Doc. 2011 Japan Quake Central Park cracks liquefaction , by millwark / you tube /Agu blogosphere Landslides blog. 

Doc. Goodlike production - via CNN. (merci à Hélios pour le lien)

Sources :

- Scribd - Liquéfaction sismique des sols - Ali Bouafia / Univ. de Blida.

- AGU Blogosphere - liquefaction from the Sendai earthquake

par Dave Petley, professeur à Durnham University.

- GNS Science - Earthquake hazards

- The earthquake sand volcano of Hoon Bay - Flickr - by Jon Mollivan Lincoln University.