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Le thermalisme en zones volcaniques :

Les bienfaits des volcans et des eaux thermales en contexte volcanique sont reconnus depuis l’antiquité pour leurs vertus curatives.

Costa Rica -  les installations thermales de Tabacon, proches du volcan Arenal - photo JM. Mestdagh

Au 5° siècle avant JC, Hippocrate les utilisait dans l’île de Kos (Cyclades). Les gymnases grecs avaient un rôle tant hygiénique et médical que social. Les romains perfectionnèrent ensuite la pratique des thermes.

Le 19° siècle, romantique, va remettre le thermalisme au goût du jour, et participer au développement des villes thermales, en France, en Allemagne et en Tchécoslovaquie.

Les eaux météoriques s’infiltrent profondément pour se minéraliser et se charger en gaz, avant de ressortir à des températures plus basses que celles du réservoir profond proche du magma. Leurs propriétés curatives concernent différents appareils : digestif, artériel, gynécologique, dermatologique, respiratoire, rénal …

Herculanum, détruite par le Vésuve -  Les thermes romains, apodyterium (vestiaire) des femmes  - photo Greg Willis

Le tourisme volcanique :

Les zones volcaniques, nées du chaos, possèdent des paysages sublimes et variés, qui attirent les touristes.

Yellowstone NP - Beehive geyser, observation en sécurité sur les bordwalks - photo Yellowstone NP.

Crater of the Moon NP (USA) - tourisme volcanique sous-terrain ... dans un des grands tunnels de lave -

photo Bernard Duyck

Ils motivent non seulement de nombreux voyageurs et photographes, qui y trouvent de quoi satisfaire leur curiosité et leurs sens esthétique …  mais aussi des coureurs d’éruptions, des aficionados des laves, des sniffeurs de cendres et gaz volcaniques !

             Iles Eoliennes - dans la solfatare de Vulcano / La Fossa  - photo Bernard Duyck

Islande - 27.03.2010 -  afflux de "touristes volcaniques " à Fimmvorduhals - photo H. Kolbeins  / AFP

La volonté de ces shootés de paysages hors-normes et d’ambiances dantesques de s’approcher toujours plus près de ces monstres vivants ne doit pas leur faire oublier les précautions indispensables pour une évolution à risques minima dans ce milieu et une bonne préparation des expéditions. Le tourisme volcanique comporte des risques qu’il convient de mesurer et d’assumer !

Depuis l’aube de l’humanité, l’homme a su tirer parti d’une énergie terrestre, manifestée par les sources chaudes, les geysers et les volcans. Après quelques années d’utilisation facile des énergies fossiles, il en revient à l’exploitation d’énergies renouvelables, dont l’énergie géothermique.

On distingue différents types de géothermie : de haute, moyenne, basse ou très basse énergie.

                                    Ressources mondiales de géothermie - doc. BRGM

Zones propices au développement de la géothermie de haute énergie en rouge (ceinture de feu du Pacifique - rift Africain - Bassin méditerranéen)

 Celle qui nous intéresse ici est celle de haute température, qui permet la production d’électricité ; elle est liée à des régions à gradient de température plus élevé, comme l’Islande, le Chili, le Japon, ou encore l’Italie.

Examinons seulement deux zones d’exploitation géothermique Européennes, en Islande et en Italie.

                          Islande - installations géothermiques - photo saga-islande

En Islande, dans la péninsule de Reykjanes, Svartsengi qualifie une zone géothermique et sa centrale, la première au monde à utiliser une géothermie de haute température pour la cogénération (*).

Système géothermal Islandais - schéma simplifié -

doc. IDDP - Iceland Deep Drilling Project.

Elle produit l’énergie thermique pour le chauffage et de l’électricité ; après avoir servie, l’eau est refroidie vers 40°C et relâchée ensuite dans le célèbre Blue Lagoon. Cette eau fortement minéralisée a des propriétés dermothérapeutiques, e.a pour les soins du psoriasis.

Islande - l'exploitation géothermique de Svartsengi et sa piscine, le Blue Lagoon - photo ©Antony Van Eeten

Le champ géothermique de Geysir est localisé au SE du dôme rhyolitique de Laugarfjall. Ces structures ont donné leur nom aux sources d’eau jaillissantes partout dans le monde, et particulièrement au plus grand geyser de ce champ géothermique islandais. Le nom "geyser" vient de l’islandais " gjósa - (jaillir) “. 

La zone géothermique de Geysir avec le dôme rhyolitique Laugarfjall, derrière les argiles rouges altérées hydrothermalement ; en arrière-plan, le complexe basaltique Bjarnarfjell -  photo Lee Siebert / Smithsonian inst.

En Toscane italienne, Larderello est un champ géothermique à vapeur dominante, dont les fluides de haute enthalpie sont constitués de vapeur surchauffée et de gaz (en moyenne 5% en poids du fluide, jusqu'à un maximum de 20%), surgissant à une température entre 150 et 260°C, sous des pressions pouvant aller jusqu'à 39 atmosphères. Le débit des puits est en moyenne de 25 tonnes/heure de vapeur, mais il peut arriver à dépasser 350 t/h.

          Toscane - Larderello - zone de fumerolles bordée de conduites - photo JM. Mestdagh

 Le problème de la dilatation thermique a été résolu par l'installation de tubes transporteurs des fluides "en zig-zag"d'élasticité adéquate, ce qui permet de plus d'adapter le tracé des conduites au terrain accidenté des zones géothermiques toscanes.

             Toscane - Valle del diavolo - les conduites zigzaguent dans le paysage - photo G. Delhay

(*) : La cogénération est un principe de production simultanée de deux énergies différentes dans le même processus. Le cas le plus fréquent est la production d'électricité et de chaleur, la chaleur étant issue de la production électrique ou l'inverse. Au sens plus large, l'énergie électrique peut être remplacée par l'énergie mécanique. Ces systèmes sont à haut rendement (de 80 % à 90 % en général) bien que le sens de ce rendement doit être considéré avec précaution. 

             La production électrique mondiale avec l'énergie géothermique - Doc. Tpe Géothermie

               La production de chauffage dans le monde avec la géothermie - Doc. Tpe Géothermie

Sources :

- Iceland Deep Drilling Project - link

- Global volcanism Program - Larderello

- Guide des volcans d'Europe et des Canaries - par M. Krafft & de Larouzière - éd. Delachaux & Niestlé.

- Le champ géothermique de Larderello (Toscane, Italie) : situation géologique, utilisations industrielles, rôle de la famille de Larderel
par Michel Durand-Delga, Enrico Pandeli et Giovanni Bertini.

Parmi les produits émis par les volcans, les laves et les téphras, une fois refroidis, deviennent exploitables par l’homme.

Depuis l’antiquité, basalte et andésite ont été utilisés pour leur dureté et leur faculté de polissage. Dans les contrées volcaniques, ces pierres servent de matériaux de construction pour les maisons, comme dans l’Eifel en Allemagne, ou les grands bâtiments, comme la cathédrale de Clermont-Ferrand dans le massif central français.

Constructions en basalte, foncées et austères : à gauche, un hôtel à Mendig / Eifel - à droite, la cathédrale de Clermont-Ferrand / Massif central français, en pierre de Volvic.

photos ©JM.Mestdagh -

                   Meule en basalte de l'époque romaine - Document Vulkanschule / Vulkanpark

Depuis l’époque romaine, le basalte est utilisé comme pierre meulière et distribuée par les réseaux fluviaux et routiers jusqu’en Grande-Bretagne et en Hollande, au nord, à hauteur du Jura, au sud.

Aujourd’hui, le basalte est utilisé comme pierre décorative et à sa place autant dans les cuisines et salles de bains modernes, que dans les jardins.

L’obsidienne, ce verre volcanique de couleur sombre, est utilisé sur tous les continents pour le façonnage d’armes, d’outils ou d’objets rituels, de l’antiquité à nos jours, où elle concurrence les scalpels les plus fins utilisés en ophtalmologie.

     Newberry (USA) - blocs d'obsidienne de la coulée "Big obsidian flow" - photo © JM. Mestdagh

Newberry (USA) - panneau expliquant la fabrication de pointe de flèche au départ d'un "coeur" d'obsidienne - photo ©JM. Mestdagh

Les téphras, qui comprennent les lapilli, les scories, les ponces, trouvent une exploitation qui va devenir avec les années de plus en plus industrielles.

Certains cônes de scories ont presque disparu totalement comme matériaux de construction, comme en Eifel ou dans le Massif central.

Eifel (D) - carrière du Wartgesberg - le front de taille expose les dépôts volcaniques en couches - photo ©JM. Mestdagh

La pouzzolane est constituée de scories basaltiques ou de composition proche et généralement de teinte, rouge ou noire, et intermédiaire. Elle doit son nom à la cité italienne de Pouzzoles, située aux pieds du Vésuve, et est connue depuis l’époque romaine. Elle entre avec la chaux dans la composition d’un mortier résistant et durable … qu'on retrouve dans la Basilique de Maxence ou le Panthéon romain, édifices qui ont traversés les siècles.

                         Volvic (F) - carrière de pouzzolane - photo-paramoteur

La ponce, cette " mousse de lave ", est utile aussi bien en construction pour ses propriétés isolantes et phoniques, que dans l’industrie, pour ses propriétés abrasives ou en cosmétologie, où vous la retrouvez dans votre salle de bain … pour le soin des callosités, comme savon exfoliant ou incorporé à la pâte dentifrice.

               Iles Eoliennes - Lipari - carrière de ponces du Monte Pilato - photo Isole Eolie.

Sources :

- Eifel-est : les meulières et le basalte - link

- Eifel - Eppelsberg : volcan-carrière ou carrière-volcan ? - link

- Oregon - Newberry : les coulées d'obsidienne - link

- Les Eoliennes - Lipari, coulées blanches et noires - link

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.

Parmi ces gaz, les gaz soufrés fournissent le soufre.

Utilisé par l’homme pour la confection de la poudre à canon, des allumettes, dans diverses industries, pour le blanchiment de la laine , de la soie ou du sucre, dans l’agriculture pour ses propriétés désinfectantes et fongicides, le soufre fut d’abord prélevé sur les volcans.

Le soufre d’origine volcanique provient de fumerolles, riches en vapeur d'eau, dioxyde de carbone, sulfure d'hydrogène et dioxyde de soufre. Ces fumerolles, encore appelées solfatares (de l'italien "solfo" = soufre) sont à l'origine des dépôts de soufre.

En arrivant dans l'atmosphère, l'hydrogène sulfuré (H₂S) réagit avec l'oxygène de l'air pour produire du soufre qui se dépose à la sortie des fissures, et en profondeur :

                  2 H₂S + O₂ -> 2 S + 2 H₂O

Il réagit aussi avec le dioxyde de soufre (SO₂) :

                  SO₂ + 2 H₂S -> 3 S + 2 H₂O

          Iles Eoliennes - Vulcano - vapeurs soufrées et dépôts de soufre - photo © Bernard Duyck

Chili - Ollagüe - l'exploitation du soufre est accessible par un chemin en lacets. Particulièrement pénible, en raison du froid et de l'altitude, elle est maintenant abandonnée - photo © JM. Mestdagh
           

Le volcanophile fera tout de suite une association entre soufre et Kawah Ijen ou Vulcano ; mais le soufre est récolté artisanalement sur bien d’autres endroits volcaniques de la planète : Dallol en Ethiopie, Ollagüe au Chili, White Island en Nouvelle-Zélande, etc …

            Ethiopie - Dallol - mares d'acides ourlées de dépôts soufrés - photo © Bernard Duyck

Au Dallol, quelques caravaniers-contrebandiers arrondissent leurs fins de mois en glanant des morceaux de soufre, qu’ils revendront en même temps que du sel.

Ethiopie - Dallol - des afars grapillent des morceaux de soufre parmi les concrétions - photo © Bernard Duyck

Indonésie - Kawah Ijen - récolte du soufre à la sortie des tuyaux canalisant les vapeurs - photo Blethrow

En Indonésie, au Kawah Ijen, le soufre constitue une mine d’or pour les locaux … le soufre leur est payé au poids, et ces forçats sortent du cratère des paniers allant jusqu’à 80 kg., puis les transportent sur plus de 4 km. jusqu’à l’usine de traitement au pied du volcan. L’appât du gain se paie cher : l’espérance de vie des mineurs ne dépasse pas 40 ans, leur corps est déformé par les lourdes charges, leurs poumons ravagés par les gaz soufrés lors de l’extraction sans protection, et les kreteks (cigarettes au clou de girofle) qu’ils fument pour se désimprégner de l’odeur de soufre.

Bien que le Kawah Ijen soit une des plus grandes réserves de soufre naturel d'origine volcanique, son exploitation à l'ancienne reste anecdotique au niveau mondial : 99% du soufre utilisé dans l'industrie est d'origine sédimentaire, c'est-à-dire associé à des calcaires, à des sulfates ou de la matière organique, hydrocarbures et lignite.

          Nouvelle-Zélande - White Island - Events fumerolliens soufrés  -  © Antony Van Eeten

 Sur White Island (NZ), en 1914, un effondrement de la paroi du cratère produit une avalanche de débris qui emporta les constructions et les dix travailleurs d'une mine de soufre; ils disparurent sans laisser de traces. Seul survivant de la tragédie, le chat du camp qui fut recueilli quelques jours après le drame par un bateau de ravitaillement. Un nouveau camp fut établi à un endroit plus sûr, mais la mine de soufre fut abandonnée en 1930, pour manque de rentabilité. Ne subsistent que quelques restes corrodés par les gaz soufrés.

        Nouvelle-Zélande - White Island - Des restes de la mine de soufre - photo James Shoot / wikipedia.

Outre un avantage stratégique, les volcans présentent des caractéristiques intéressantes repérées par les anciens : les sols volcaniques sont très fertiles. C’est pourquoi, malgré le risque d’éruption, de nombreux agriculteurs vivent aux abords directs des volcans.

En effet, la cendre volcanique est riche en minéraux et oligo-éléments, potassium, fer, magnésium, manganèse, etc.

Au début de l'activité éruptive, naturellement, ces projections tuent toute la végétation. Peu à peu, ces particules s'altèrent en petits grains de moins 2 microns de diamètre : c'est le processus de l'argilisation qui débute.

Mais les conditions climatiques et le pH du sol doivent suivrent … s’il fait chaud et humide, les cultures seront ainsi favorisées sur les pentes du volcan.

Indonésie - l'éruption du Bromo va recouvrir de cendres les terres agricoles hors caldeira du Tengger - photo Trisnadi / AP /11.03.2011

Indonésie / Java : Cultures maraîchères dans la brume matinale à Cemoro Lawang, village proche de la caldeira du Bromo-Tenger - photo What an amazing world.

En indonésie, les cultures maraîchères sur les pentes du Mérapi, ou à proximité de la caldeira du Tengger, sont riches et favorables à la nombreuse population de Java. Les agriculteurs locaux peuvent faire en terres volcaniques jusqu’à quatre, voire cinq récoltes de riz annuellement, contre une à deux ailleurs.

En Sicile, les pentes de l’Etna permettent la production d’agrumes tandis que les collines calcaires environnantes sont arides.

Au Costa Rica, les pentes du Poas abritent des cultures de café, de fleurs et de différents légumes.

            Costa-Rica - caféiers sur les pentes du volcan Poas - photo Bernard Duyck

Par contre, en Islande, où le climat est trop froid, l’effet bénéfique des terres volcaniques ne se manifeste pas.

On a compris très tôt l’avantage des terres volcaniques pour la culture de la vigne, un des piliers de l’agriculture antique. Les vin du Vésuve et de l’Etna étaient célèbres et faisaient la richesse des cités alentour. Pline l’ancien parle du vin Aminneum du Mont Vésuve et de la vigne Pompeiana, très productive grâce à la terre riche où elle est plantée. Des fresques représentent les pentes basses du volcan couvertes de vignes, tenues par des perches, et Bacchus, couvert de raisin, tenant le thyrse, une panthère aux pieds … personnification de la vigne qui lui était chère.

Pompéï - Casa del Centenario - fresque de Bacchus devant le Vésuve.

Les cendres et scories volcaniques ont des propriétés améliorant la structure du sol. Elles favorisent le drainage, ce qui favorise la vigne, qui n’apprécie pas l’eau qui stagne au niveau des racines.

Le Lacryma Christi du Vésuve, la Malvasia de Lipari et Salina, les vignobles d’Auvergne, ou du Salagou, ou encore la Malvoisie de Lanzarote en sont autant de témoins.

    Archipel des Canaries - île de Lanzarote - vignobles de La Geria - photo Jerome / World travel

Sur cette île des Canaries, sèche et aride, les paysans ont mis au point une technique de culture unique : à La Geria, ils plantent les pieds de vignes dans des trous profonds, pour atteindre le sol végétal antérieur aux éruptions, et  recouvert de " rofe ", une couche de lapilli et cendres volcaniques, qui laisse passer l’humidité et empêche son évaporation durant la journée. La vigne est protégée des vents par des murets semi-circulaires de pierres, les "Zocos ". Le vino de Malvasia, doré, frais et fortement alcoolisé représente la victoire de la tenacité sur l’hostilité de la terre.

  Japon - un gros daikon encore couvert de cendres du Sakura-jima - photo Antony Van Eeten

D’ autres exemples au Japon, où des radis blancs géants, les Daikons, sont produits sur ces terres volcaniques … ou au Chili, où après l’éruption de l’Hudson en 1991, plus de 600.000 têtes de bétail avaient été tuées par les cendres du volcan, celles-ci ont permis en revanche la fertilisation d’une vallée de Patagonie argentine qui produit aujourd’hui des cerises destinées à l’exportation.

Les sites géologiques remarquables ont de tout temps été occupés par les hommes, la proximité avec les volcans n’est pas en reste … et pour des raisons diverses.

Dans le massif central, à proximité de Clermont-Ferrand, le plateau basaltique de Corent domine l’Allier et commande l’accès par le sud au bassin fertile de la Limagne.

                                         Le plateau de Corent - photo Adcanaunos

Du point le plus haut du plateau, à 200 mètres au dessus des terres environnantes, le champ de vision porte par temps clair à environ 15 km., faisant de ce site un endroit stratégique.

Des traces d’occupation remontent au néolithique, à l’âge du bronze – 11 et 10° siècles avant JC – puis du fer – fin 7°-début 6° siècle avant JC ; les gaulois y vivent dans un oppidum au 2° siècle avant JC.

                 Occupations identifiées en Basse Auvergne au Bronze final 3 (950-800 av. J.-C.)

                                1 : Bègues, 2 : Gergovie, 3 : Corent - doc. arafa.fr

Ces découvertes relativement récentes ont permis de se faire une idée nouvelle sur les Gaulois :

Ces lieux stratégiques étaient reliés par des routes avant la conquête romaines … elles ont permis aux légions de se déplacer rapidement d’un point à l’autre, bien avant la construction des fameuses chaussées romaines, et de commercer avec Rome avant la conquête.

Les salaisons gauloises et le vin romain s’échangeaient.

                                     Reconstitution du Corent "gaulois" - doc. 3D LUERN

A l'avant-plan, l'hémicycle d'assertion - à gauche, le sanctuaire- à droite, le marché et derrrière l'esplanade, le village.

Les fouilles menées entre 2001 et 2005 ont montré l’existence d’un sanctuaire daté de 150 à 50 avant JC. Dans une enceinte délimitée par une palissade de bois à l’origine, par une galerie sur poteaux de bois ensuite, le sanctuaire était doté d’un autel sacrificatoire de basalte (photo LUERN).

Le fossé d’enceinte a livré des témoignages d’offrandes de cette période : crânes humains, associés à des ossements d’animaux, des armes, des fibules, des perles de verre ou de bronze.

Plusieurs indices convergents, attestent de la fabrication de monnaies gauloises en bronze et en argent à l'entrée même de l'enceinte sacrée.

Le sanctuaire jouait ainsi un rôle central dans la vie religieuse, politique et économique des Arvernes de la fin de l’âge du fer.

Au pied de l’oppidum, un espace muséographique – "la cave de Luern" -   regroupe des amphores ; il porte le nom du roi Arverne Luern(os), connu au 2° siècle avant notre ère pour les festins organisés pour ses sujets.

                                Corent - espace muséographique "la cave de Luern" - doc. LUERN

On y a retrouvé de la vaisselle métallique, des coupes en argile provenant de Délos, ou en verre venant de Syrie … ce qui confirme les relations commerciales entre la Gaule et la Méditerranée.

Histoire géologique :

L’histoire du puy de Corent se décline en deux périodes :

1.  un lac occupe ce territoire à l’oligocène (34 à 23 Ma)… l’érosion des terrains cristallins entraîne le dépôt des arkoses, ensuite de calcaires et de marnes, avec u peu de gypse. La région est exondée à la fin de l’Oligocène.

Situation schématique de La Limagne à l'oligocène

doc. Ademir Commercy

2. L’ascension du magma basaltique se fait dans le bassin de La Limagne, alors en milieu lacustre.

Les violentes explosions phréatomagmatiques morcèlent la lave en granules, tandis que les sédiments de l’oligocène pulvérisés s’y mêlent intimement. Le matériau formé, la pépérite, se dépose pour former un anneau de tuff. Puis le magma ne rencontre plus d’eau : un cône strombolien se forme et une coulée de basanite s’épanche … cette éruption du puy de Corent est datée de 3 Ma.

Finalement, l’érosion va modeler le fond de la vallée et créer un relief inversé. La couverture de lave, très résistante, permet la conservation de séries sédimentaires ou d’appareils phréatomagmatiques recouverts.

Corent - la cité actuelle et le plateau de Corent, avec une partie lacustre - photo JP. Brun / CEN Auvergne

L’ensemble des sédiments affleure à l’heure actuelle sur une épaisseur de 170 mètres des bords de l’Allier jusqu’à la base de la coulée formant le sommet du plateau.

Les pépérites du versant sud-ouest ont un faciès poivré typique, avec des fragments centimétriques de basanite criblant un ciment marno-calcaire.

La table sommitale du plateau de Corent fait 1500 mètres de long, sur 500 mètres de large. Sa partie sud-ouest est surmontée par un cône de scories égueulé dominant le plateau de 80 mètres.

En face du plateau de Corent, et dans le même contexte volcanique, se trouve le plateau de Gergovie, analysé précédemment - link

Sources :

- Guide des volcans d'Europe et des Canaries - par M. Krafft et F.de Larouzière - éd. Delachaux et Niestlé

- LUERN - Laboratoire Universitaire d'Enseignement et de Recherche en archéologie Nationale - Fouilles de Corent - link

- Archéologie en Auvergne - L'Auvergne de l'âge du bronze

Une autre éruption a été mise en cause dans les perturbations climatiques de 1783-84 : celle de l’Asama au Japon.

L'Asama - le cratère Kamayama et la coulée Onioshidashi (de 1783) vers la droite de la photo - photo M.Shirao

                                    Carte topographique de l'Asama - doc. GSJ / N. Nakajima

L'éruption de 1783 :

Ci-dessous : carte des zones sinistrées lors de l'éruption de l'Asama de 1783 - en rouge, nombre de victimes suite aux avalanches de débris / pyroclastiques et lahars - isopack des retombées de cendres au sud-est du volcan. - doc. Inoue 1995, 2009

         Carte historique de l'éruption de l'Asama en 1783 - doc d'Eiichiro Iijima / in Inoue 2009

                "Séisme et éruption de la montagne Asama-yama, dans la province de Sinano" 

d'après   “Illustrations of Japan consisting of private memoirs and anecdotes of the reigning dynasty of the Djogouns, or sovereigns of Japan…” by Isaac Titsingh, London: R. Ackermann, 1822 – University of Texas Libraries.

Titsingh était un haut fonctionnaire de la Compagnie néerlandaise des Indes orientales (le Vereenigde Oostindische Compagnie ou VOC), en poste au Japon en 1779-80, 1781-83 et 1784. A une période d’isolation du Japon, le poste commercial du VOC sur l’île de Dejima, dans la Baie de Nagasaki, était la seule exception à cette interdiction d’entrée ou de sortie sous peine de mort.

Quel fut son impact climatique ?

" Ses effets locaux sont importants : outre les milliers de morts attribués directement à l’éruption et ses coulées pyroclastiques et boueuses, ce cataclysme exacerbe la grande famine Tenmei (1782-89) au nord du Japon, faisant entre 300.000 et un million de victimes.

Par contre, la part prise par cette éruption dans le refroidissement climatique de 1783 sur l’hémisphère nord a été depuis fortement relativisée.

Il faut remarquer quelques caractéristiques différentes : l’éruption de l’Asama est de type sub-plinien, qualifiée de VEI 4 ; de plus, sur analyse des carottes glaciaires du Groenland, on estime la charge stratosphérique en ac.sulfurique de l’éruption du Laki à 100-200 Tg, alors que les émissions de l’Asama tournent autour de 3,5 Tg … ce qui laisse suspecter une influence prépondérante du Laki sur le refroidissement induit volcaniquement. (G. A. Zielinski & al.)

Le Mont Asama - Estampe d'Hiroshige II (élève et beau-fils d'Utagawa Hiroshige) extraite de la série "One hundred views of famous places in the provinces" publiée entre 1859 et 1861 ; elle représente vraisemblablement l'éruption de 1815.

Sources :

- Climatic Impact of the A.D. 1783 Asama (Japan) eruption was Minimal: Evidence from the GISP2 Ice Core – by G. A. Zielinski & al. / AGU 1994.

- Sequence and eruptive style of the 1783 eruption of Asama Volcano,

central Japan: a case study of an andesitic explosive eruption generating fountain-fed lava flow, pumice fall, scoria flow and forming a cone - by Maya Yasui · Takehiro Koyaguchi

- Debris flows and flood induced disasters caused by the eruption of Asama volcano in 1783 abd restration projects thereafter - by Kimio Inoue (Sabo Frontier Foundation)

- Atmospheric impact of the 1783–1784 Laki Eruption: Part II

Climatic effect of sulphate aerosol - by E. J. Highwood and D. S. Stevenson

Les laves du Laki recouvrent au cours des premiers mois plus de 370 km², engloutissant deux églises, quatorze fermes et endommageant trente habitations … pourtant la vraie catastrophe est à attribuer aux cendres et aux gaz : moins de 15 % de la masse volatile se répand sur l’Islande, et 80 % environ parviennent en altitude, entre 9 et 15 km., propulsés au sein du panache éruptif.

Les émanations de gaz et cendres furent à la fois troposphérique et stratosphérique - Doc. Thodarson & Self 2003 / via Alan Robock - Rutgers

Effets de l'éruption du Laki : les dix périodes d'éruption entre juin 1783 et février 1784, avec respectivement la décharge en magma, les différentes phases explosives - Doc. Thodarson & Self 2003

Le premier effet Laki : le VOG

Les conditions atmosphériques sont spéciales sur l’Islande en 1783 : les vents, qui soufflent d’habitude en direction du nord, véhiculent le nuage volcanique en direction de l’est puis du sud-est, sous l’action de courants anticycloniques tournant dans le sens des aiguilles d’une montre (de la Scandinavie vers l’Allemagne, puis la France, ensuite l’Angleterre et l’Ecosse)

Suite à la convergence de flux d’air au niveau de la tropopause, les aérosols du Laki sont aspirés dans une grande cellule de haute-pression quasi stationnaire localisée sur le continent européen, et réintroduits dans les couches basses de l’atmosphère par les masses d’air en subsidence, diffusant en spirale sur différents pays.

Eruption du Laki - la colonne éruptive des premiers épisodes et la subsidence des aérosols fin juin début juillet - Doc. Thodarson & Self 2003

Ici encore, la présence d’un brouillard sec et odorant, son aspect et ses conséquences sont relatés dans les registres officiels et dans la correspondance … par des ministres du culte, et quelques médecins.

Voici quelques témoignages provenant de France :

Extrait du registre paroissial de Morfontaine (Meurthe et Moselle)

" L’Europe entière a vu successivement et avec un égal étonnement un brouillard sec qui, pendant une grande partie des mois de juin et juillet, interceptoit les rayons du soleil et de la lune et donnoit à ces deux flambeaux une couleur de sang ; et beaucoup d’épidémies affligeantes, grandes sécheresses, cependant bonne récolte, mais peu abondante."

Signé illisible,  curé de Morfontaine.

Le curé de Douy (Eure et Loire) signale dans les registres : " Le 9 juin 1873, a paru un brouillard sec semblable à une fumée qui s'est épaissie de plus en plus. Elle a duré ainsi jusqu'au 6 du mois de juillet; quelques jours cependant, elle étoit moins épaisse que les autres. Elle a recommencé le jeudi 9 juillet et a continué jusqu'aux environs du mois de septembre; il y avoit cependant quelques jours clairs. "

En Angleterre, atteinte par le nuage le 22 juin, il est décrit par Gilbert White, ecclésiastique et naturaliste demeurant à Selborne dans le Hampshire, dans une lettre à son ami, Daines Barrington, membre de la Royal Society : " La brume d’un aspect particulier ou le brouillard cotonneux qui s’est imposé sur notre île et au-delà de ses frontières était d’une apparence des plus extraordinaires, sans égal connu dans la mémoire de l’humanité. "

Il expliquait également que les cendres exerçaient un effet spectaculaire sur la lumière du jour : " À midi, le soleil était aussi pâle qu’une lune nuageuse. Il envoyait un rayon de lumière ferrugineuse sur la terre et les sols des maisons. Il était particulièrement rougeoyant et de la couleur du sang au moment du lever et du coucher. "

Il note également que l’été 1783 fut inhabituellement chaud et sec .

D’autres érudits de l’époque relatent les faits, et on les retrouve entre autres dans les archives de la Société Royale de Médecine Française, créée en 1778. La société lance une enquête visant à déterminer une corrélation entre la morbidité et le climat ; de nombreux correspondants remplissent des bordereaux mensuels, comportant d’une part des observations météorologiques, d’autre part des rapports nosologiques (La nosologie
est l’étude des caractéristiques des maladies en vue de les classer systématiquement).

Un peu partout en Europe, on mentionne un brouillard sec à l’odeur " sulfurée ", accompagné d’un air " fort affligeant ".

(Ces documents sont malheureusement toujours trop peu exploités)

A Montpellier, le naturaliste Mourgue de Montrédon est le premier à établir un rapport de causalité entre le brouillard et l’éruption dès le 17 juin. Benjamin Franklin, qui se trouvait en Europe à l’époque, avait identifié la forte odeur comme émanant certainement d’un volcan.

Extension sur l'hémisphère nord du "brouillard du Laki" et dates de première apparition de celui-ci sur le continent européen - doc. Thodarson & Self / The Economist.

Au-delà du continent européen, le nuage atteint le Moyen-orient où il est renseigné à Tripoli le 30 juin, et à Bagdad le 1° juillet. Il est repéré par un notaire Québecquois, vers le milieu octobre :

"Vers trois heures un quart nous eûmes une obscurité extraordinaire, si bien que l’atmosphère fut d’un jaune lumineux au dessus des campagnes ; il vint ensuite des rafales de vent et de pluye... on attribua ce phénomène à quelques mines de souffre en feu... cette obscurité s’est faite sentir jusqu’à Niagara, et non plus loin ".

Les principaux effets délétères sur la santé des brouillards d’acide sulfurique sont l’érosion dentaire, l’irritation des voies respiratoires, de la peau et des yeux et une altération sensible de la fonction pulmonaire, principalement chez les très jeunes enfants (les gaz soufrés se combinent avec l’humidité interne pour former de l’ac. sulfurique dans les poumons). À ces différents maux, le "brouillard sec " provoque en raison de la chaleur, la pollution de l’eau qui favorise également la transmission de maladies intestinales.

Le bilan est très lourd :

En Islande, une surmortalité de 24% suite à la famine, se double de la perte de 50% du cheptel bovin, 79% du cheptel ovin et 76 % du cheptel équin (Krafft) .

En Angleterre, le géographe John Grattan note une surmortalité de plus de 10.000 unités en 1783.

En France, Les registres paroissiaux portent traces de l’éruption, évoquant une surmortalité de l’ordre de 30 à 40% selon les régions, les plus touchées étant au nord et à l’est où le brouillard se fit sentir plus longtemps, alors qu’une large part méridionale fut moins exposée sur la durée.

La période la plus mortifère correspond à la présence du brouillard (entre le 15 juillet et le 20 septembre en France).

Surmortalité de l'été 1783 pour certaines villes Françaises suite à l'éruption du Laki - doc. Unicaen.fr

Le second effet Laki : le refroidissement du climat.

Passée la catastrophe estivale, une rémission est accordée en automne.

Suite à l’effet de dispersion du rayonnement solaire engendré par la présence des aérosols sulfatés dans l’atmosphère, une réduction de l’énergie solaire atteignant le sol s’est produite, ainsi qu’une perturbation des relations entre les températures des basses couches et des couches supérieures … ceci débouche sur un hiver très sévère en 1784, tant pour l’Europe que pour l’Amérique du Nord.

L'hiver qui suivit fut particulièrement rude … Gilbert White de Selborne rapporta 28 jours de gel continu. On estime que l'hiver extrême causa 8.000 décès supplémentaires au Royaume-Uni. Au printemps, l'Allemagne et l'Europe centrale connurent d'importantes inondations en février 1874 ... on parle de "tsunami fluvial " touchant tous les grands fleuves européens.

La force et la densité de ce nuage de gaz volcanique a donc totalement déréglé le climat durant l’année 1783-1784 et va également avoir un impact sur les cinq années suivantes qui verront s’alterner sécheresse et grand froid provocant disette et famine pour les populations européennes.

  Dates d'observations du nuage du Laki en 1783 - et des villes touchées par les inondations en hiver 1784 - doc. Emmanuël Garnier / Le Laki, une catastrophe eruropéenne. - Dans La Recherche.

Sources :

 - LAVE Thématique n° 1, 1993, Les volcans, le climat et la révolution française par Roland Rabartin et Philippe Rocher. - link

- Atmospheric and environmental effects of the 1783–1784 Laki
eruption: A review and reassessment - by Thorvaldur Thordarson and Stephen Self 

-  Volcanic air pollution and mortality in France 1783–1784 / Pollution atmosphérique volcanique et mortalité en France de 1783–1784 - par John Grattan, Roland Rabartin, Stephen Self, et Thorvaldur Thordarson.

- La Recherche - Le Laki, une catastrophe Européenne – par Emmanuël Garnier

- Histclime / Univ.Caen - les brouillards d'Islande, évènements extrêmes et mortalités - link

- Guide des volcans d'Europe - M. Krafft et de Larouzière.

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

Les hommes d’église ont été de grands observateurs des cataclysmes volcaniques jusqu’au milieu du 19° siècle.

En 1783, le réverend Jon Steingrimsson officie à Prest Bakki. Ce pasteur luthérien se retrouve ainsi aux premières loges pour rapporter l’éruption fissurale du Laki.

                         Le révérend Jon Steingrimsson - photo du film " Nuage mortel 1783 "

                                   un clic sur la photo vous donne accès aau film - 47 min.

« Le 8 juin 1783, par une claire matinée de Pentecôte, un épais nuage de sable apparut au nord des montagnes. La nuée était si vaste qu’elle recouvrit rapidement toute la région, et si épaisse qu’elle obscurcit complètement le ciel. Cette nuit-là, de violentes secousses sismiques se firent ressentir ».

Le drame débute ce matin-là, à neuf heures précises, lorsque la terre s’ouvre dans la région de Sida, au sud de l’Islande, sur une longueur de 25 km., formant une fissure constellée de 135 cratères. Le " feu de la rivière Skafta " va produire près de 10 km³ de lave durant les 50 premiers jours de l’éruption, avec un débit moyen de 2.200m³ par seconde.

Bref récit de l'éruption sur ce blog en cliquant sur ce lien

                     La fissure éruptive du Laki et sa centaine de cratères - photo © Antony Van Eeten

Mais revenons au récit du révérend Steingrimsson :

« Avec mes compagnons, je me rendis à la crevasse. Le fleuve de feu avait maintenant pris une extension comparable à celle de nos grandes rivières lors de la débâcle de printemps. Au milieu de ce fleuve se précipitaient et déboulaient des rochers et des blocs de pierre comme s’il y avait d’énormes roues en train de nager, le tout d’un rouge ardent. Quand ils heurtaient sur leur passage quelque chose de dur, devant ou sur le côté, ou quand des rochers se heurtaient en faisant des étincelles sous le choc, il en volait ça et là des flammèches et des langues de feu si grandes que le spectacle était affreux.

Je regardais aussi l’éruption souterraine, comme beaucoup la connaissent également. D’abord la terre se gonfla, dans un concert de hurlements, pleine d’un vacarme qui la fit éclater en morceaux, la déchira et l’éventra comme lorsqu’un animal enragé met en pièces quelque chose. Alors, flamme et feu sortaient du moindre trou dans la lave. De grands blocs de pierre et des mottes de gazon étaient projetés en l’air à une hauteur indicible, de temps à autre avec de grands claquements, éclairs, jets de sable, fumées claires ou denses. Oh ! quelle épouvante c’était de contempler de tels signes de colère, de telles manifestations divines.

Le 9, de la cendre dériva sur tout le Sida, de la sorte que la terre était noire. Le 10, la même chute de cendre se maintint.

Le 11 et le 12 survinrent une grosse pluie et du vent : ils harcelaient ces cendres et les dispersaient de sorte que l’on réapercevait le sol. Là où l’on apprit qu’il n’y avait pas eu de chute de sable dans le Medalland et que le bétail avait survécu, quelques paysans se rendirent et allèrent aussi loin à l’ouest qu’il le fallait pour se mettre à l’abri avec leur bétail, bien que cela ne servit guère. (…) » 

                Lakagigar - Cônes sur la fissure éruptive - photo © Antony Van Eeten

Le révérend Steingrimsson fit le 20 juillet son fameux " sermon de feu " - Eldmessa – qui a, selon la légende, stopper la coulée de lave.

« Le 20 juillet, qui était le cinquième dimanche après la Trinité, il y eut le même temps couvert, avec des coups de tonnerre, des éclairs, des grondements et des mouvements souterrains. Et comme le temps était passable, j’allai, moi et tous ceux qui étaient dans le Sida, à l’église, dans la pensée craintive et affligée que ce pourrait bien être la dernière fois que l’on y célébrerait les offices, sous l’empire de la crainte qu’approchât le moment où elle serait dévastée.

Coups de tonnerre et éclairs se succédaient avec une telle force que tout flamboyait dans l’église et qu’il y avait comme des échos dans les cloches, le sol tremblant fréquemment. (…)

Après l’office, on alla contempler les progrès qu’avait fait le feu : il  n’avait pas progressé sensiblement depuis notre arrivée, il avait préféré, pendant ce temps, s’entasser et gonfler dans les mêmes limites, couche sur couche, là dans le lit de la rivière en pente, d’environ soixante-dix toises de large et vingt de profondeur – tel qu’il restera visible jusqu’à la fin du monde s’il ne se produit pas d’autres changements.

La Holsta et la Fjadara (deux rivières) débordaient des endiguements que la lave nouvelle leur avait faits, les vagues déferlantes et impétueuses étouffaient le feu qui s’étalait dans sa course dans le lit de la rivière et progressait depuis l’entassement, formant des cascades et courant parmi les coulées de lave. »

(Texte traduit de l’islandais par Régis Boyer / extrait de :" Les feux de la Terre, histoires de volcans " / M. Krafft) 

        Le site de Kirkjubaejarklaustur - sur le panneau informatif local - photo © Antony Van Eeten

               L'église nouvelle de Kirkjubaejarklaustur, édifiée en 1974 - photo klaustur.is

               Lakagigar - les eaux recoupent le basalte et cascadent - photo © Antony Van Eeten

 Sources :

- Les feux de la terre, histoires de volcans - par M. Krafft - éd. Découvertes Gallimard

- Global Volcanism Program - Grimsvötn

- Guide des volcans d'Europe - M. Krafft et de Larouzière.

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

 - LAVE Thématique n° 1, 1993, Les volcans, le climat et la révolution française par Roland Rabartin et Philippe Rocher.

Effets des volcans sur le climat :

Une éruption volcanique peut avoir de nombreux  effets sur l’atmosphère et la météorologie. 

Il convient de distinguer

 - les effets sur la troposphère, qui sont généralement limités dans l’espace et le temps

- des effets stratosphériques, qui peuvent concerner l’entièreté du globe et durer des mois voire des années ; seuls ces effets sont responsable d’un refroidissement et de la création "d’hiver volcanique".

Les gaz et poussières éjectés dans la stratosphère se répartissent rapidement sur une grande surface, en raisons des courants aériens. Certains gaz réagissent avec l’air et l’humidité pour former des aérosols qui perturbent la transmission du rayonnement solaire. Le dioxyde de soufre e.a. réagit avec l’eau atmosphérique et forme des micro-gouttelettes d’acide sulfurique.

  Effets troposphériques et stratosphériques des éruptions volcaniques sur le climat - d'après Simarski [1992], remanié par L. Walter and R. Turco.

Cette perturbation de la transmission du rayonnement solaire a un double effet :

- à basse altitude, on observe une diminution des températures  

- dans la stratosphère, les aérosols déclenchent, par effet de serre, une augmentation de température et une perturbation des courants de la haute atmosphère.

  Ces effets, en général limités dans le temps, peuvent perdurer quelques années, dans le cas d’éruptions puissantes.

Une éruption volcanique agit donc sur le climat en fonction

-  de la violence de l'éruption, de VEI > 4 au moins.

-  de la composition des éjectats,

-  mais aussi de la position du volcan. Un volcan situé dans la zone équatoriale disperse plus largement et plus rapidement ses aérosols dans l'atmosphère et a donc plus facilement un effet global sur l'atmosphère.

-  de la date d'éruption dans l'année

-  de l'état du système climatique au moment de l'éruption.

Des éruptions moins importantes peuvent aussi refroidir le climat :

Une récente étude d’équipes scientifiques des universités du New Jersey, du Colorado et du Wyoming, grâce aux mesures des aérosols effectuées par le satellite Odin / Osiris, a montré que l’éruption du Nabro en juin 2011 et le nuage soufré émis dans la troposphère … se sont trouvés sur le chemin de la mousson asiatique annuelle. Celle-ci a poussé les gaz volcaniques et les aérosols dans la stratosphère, formant la plus grande charge en aérosols observée par Osiris durant les dernières 10 années.

Nuage de SO₂ émis le 19.06.2011 par le Nabro / Erythrée - image satellite Nasa- Aura/ OMI

(masse de SO₂ ~103 kilotons (kt); the area of cloud was ~591,000 km²)

Effet du climat sur les volcans :

S’il est largement établi que l’activité volcanique influe sur le climat, la relation inverse n’est pas évidente. Pourtant, une étude conjointe du Geomar / Kiel Allemagne et de l’Univ. De Harvard a récemment montré que le climat modifiait la fréquence des éruptions volcaniques.

L’étude des carottes du plancher océanique (photo Geomar - S. Kutterolf ) au niveau de l’Amérique centrale, sur 460.000 ans d’activité volcanique, démontre que chaque hausse d’activité volcanique a été précédée d’une augmentation de la température moyenne de l’atmosphère associée à la fonte glaciaire.

Un ajustement isostatique, lié à une moindre charge des plaques continentales (diminution de la charge glaciaire) et une augmentation corrélée de la charge supportée par les plaques océaniques (niveau marin augmenté suite à la fonte glaciaire), induit la formation de failles et permet des remontées magmatiques.

La datation des isotopes du soufre dans les carottes glaciaires:

Cette nouvelle méthode, mise au point par l'université de Copenhagen et l'institut de technologie de Tokyo, va permettre une avancée dans l'attribution ou non d'épisodes de refroidissements globaux historiques à des éruptions volcaniques. La balance des différents isotopes dans les carottes glaciaires va donner un moyen de prouver si une éruption explosive donnée a émis un panache stratosphérique, capable d'affecter le climat mondialement, et d'influencer les civilisations, ou si ces effets ont été limités à la troposphère et plus locaux.

Sources : 

- Rutgers university - Volcanic eruptions and climate - by Alan Robock, professor dept. Environmental sciences and Clive Oppenheimer - 11.2009 - link - link 2.

- Geomar - When the ice melts, the earth spews fire - link 

- GSA - A detection of Milankovitch frequencies in global volcanic activity - by S.Kutterolf & al. -  link

- Science 2.0 - Climate Controversy Solved By Chemistry? Which Volcanic Eruptions Caused Global Cooling - 02.2013