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Comment la science prédit-elle les éruptions volcaniques?

Le volcan Agung crache d'immenses nuages de cendres.
Le volcan Agung Photo: The Associated Press / Firdia Lisnawati
Radio-Canada

Comment peut-on prédire les éruptions et leur ampleur? État des connaissances scientifiques.

Un texte d'Alain Labelle

Il existe actuellement entre 1000 et 2000 volcans actifs à la surface terrestre, un nombre qui varie selon les critères d’analyse. Par exemple, le terme « actif » peut varier d’une définition à l’autre, explique Don Baker, géochimiste et expert des volcans à l'Université McGill.

Carte des principaux volcans actifs dans le monde.Agrandir l’imagePrincipaux volcans actifs dans le monde Photo : Radio-Canada / Carto

La version originale de ce document a été modifiée. Pour des raisons techniques, la version interactive de la carte n'est plus disponible.

Une grande partie d’entre eux (environ 450) se trouvent dans la ceinture de feu du Pacifique, où la collision de plaques tectoniques provoque de fréquents séismes et une importante activité volcanique. 

Le volcan Agung se trouve dans cette zone. C’est un stratovolcan - qui est constitué de l'accumulation de coulées de lave - de taille moyenne qui culmine à 3000 mètres.

Il y a beaucoup de volcans de taille semblable dans le sud de la Colombie-Britannique, comme le mont Meager. Il existe des stratovolcans plus gros sur la côte ouest des États-Unis, comme le mont Rainier dans l'État de Washington.

Don Baker, géochimiste à l'Université McGill

« C’est un volcan de type explosif », explique la volcanologue québécoise Julie Roberge, qui travaille à l’Institut polytechnique national du Mexique.

Il ne fait pas de belles coulées de lave comme celles que l’on voit en Hawaï. La lave est beaucoup plus épaisse, que l’on peut comparer à de la pâte à dents.

Julie Roberge, volcanologue

Qu'est-ce qu'un volcan?

Une croûte solide recouvre l’entièreté de la surface de notre planète. Cette croûte terrestre est fissurée en morceaux, ce que l’on appelle les plaques tectoniques. Les volcans se forment habituellement le long des endroits où ces plaques se rencontrent, et laissent ainsi s’échapper de la lave, cette matière composée de roche en fusion qui se trouvait sous la croûte solide. La plupart des volcans et des tremblements de terre se produisent où deux plaques se rencontrent.

Photo : DavidSzabo

Mieux cerner les signes annonciateurs

Notre capacité technique à surveiller les volcans s’est grandement améliorée dans les dernières années, autant à partir de la terre que de l’espace.

La technique classique pour connaître le risque d’éruption d’un volcan consiste à enregistrer les petits tremblements de terre (souvent imperceptibles pour les humains) qui se produisent dans les semaines et les jours précédant une éruption. Ces microséismes sont difficiles à détecter, mais la mise au point d’instruments plus compacts et plus précis, comme des sismographes, permet aujourd'hui de mieux les détecter.

Nous pouvons maintenant installer des détecteurs de gaz sur les volcans qui analysent continuellement des changements dans la composition des gaz qui pourraient annoncer une éruption imminente.

Don Baker, géochimiste à l'Université McGill

En outre, il est maintenant possible de mieux mesurer la présence de gaz à partir de l’espace, comme le soufre et le gaz carbonique. Par exemple, des chercheurs américains de la Michigan Technological University ont mis au point une nouvelle méthode qui permet de suivre les émissions de gaz carbonique de l’espace à l’aide d’un satellite de la NASA (Carbon Observatory-2).

Le saviez-vous?

  • Environ 600 volcans sont entrés en éruption depuis l’Antiquité.
  • Entre 50 et 70 éruptions se produisent chaque année.
  • Certaines s'apaisent au bout de quelques heures.
  • D'autres (comme à Hawaï) se déroulent sans interruption depuis plusieurs décennies.

Le recours à la télédétection va permettre, selon eux, d’obtenir des informations cruciales au moment où il devient trop dangereux pour les humains de se trouver près des volcans. Cette méthode pourrait aussi préciser la menace d’une éruption imminente, et éviter la perte de vies humaines.

« Des expériences menées en laboratoire permettent aussi de créer de meilleurs modèles du développement des bulles dans les chambres de magma sous les volcans », explique Don Baker. Ce sont ces bulles qui finissent par déclencher des éruptions volcaniques ou créer des passages qu’empruntent les gaz, réduisant le risque d'une éruption.

Des volcanologues britanniques de l’Université de Cambridge ont aussi développé récemment une nouvelle façon de mesurer la pression dans les volcans, qui est un bon indicateur d'éruptions à venir.

Le volcan Agung en éruption, vu du village de Culik.Le volcan Agung en éruption, vu du village de Culik, à Bali, en Indonésie. Photo : Reuters / Nyoman Budhiana/Antara Foto Agency

Cette technique (seismic noise interferometry), combinée à plusieurs mesures géophysiques, permet aux scientifiques de mesurer l’énergie qui se déplace à l'intérieur du volcan.

De plus, les chercheurs ont constaté qu'il existe une corrélation entre la vitesse sismique, c’est-à-dire la vitesse à laquelle se propagent les ondes sismiques dans le volcan, et le risque d’éruption. En bref, une diminution de la vitesse de propagation des ondes est liée à la dilatation des roches dans les chambres magmatiques, et donc à une éruption prochaine.

À terme, cette technique pourrait également être utilisée pour prédire avec plus de précision le moment d’éruption d’un volcan.

Mais, affirme la volcanologue Julie Roberge, la meilleure façon d’étudier les éruptions reste à l’heure actuelle le recours aux bonnes vieilles techniques d’analyse des tremblements de terre et des gaz.

Ce sont toujours ces deux techniques-là que l’on utilise jusqu’à la dernière minute.

Julie Roberge, volcanologue

Menace pour les humains

Environ 500 millions de personnes vivent dans une région du globe dans laquelle une éruption volcanique peut survenir. De ce nombre, pas moins d’un million d’Indonésiens vivent à moins de 30 km du mont Agung.

Les volcans les plus dangereux sont sans contredit ceux qui se trouvent près d’importantes agglomérations urbaines, comme le Vésuve et les champs Phlégréens, près de Naples, en Italie.

L'éruption du volcan EtnaL'éruption du volcan Etna Photo : Reuters / Antonio Parrinello

Le mont Etna, près de Catane, est également très menaçant, et des coulées de lave ont déjà rejoint la périphérie de la ville. D’autres volcans entourant des villes du Mexique ou du Japon risquent aussi de faire plusieurs morts.

Un lien avec les changements climatiques

« Les volcans peuvent avoir un impact important sur le climat mondial », explique Don Baker.

Par exemple, l'éruption modérée du mont Pinatubo en 1991 a refroidi la Terre pendant de nombreuses années.

Don Baker, géochimiste à l'Université McGill

Des éruptions volcaniques passées seraient responsables d'extinctions massives observées dans les relevés géologiques. Certaines études indiquent même que l'éruption du supervolcan Toba en Indonésie, il y a 73 000 ans, a eu un impact dévastateur sur les premiers humains. Elle aurait mené à un hiver volcanique qui dura de 6 à 10 ans, suivi d'un refroidissement global de plusieurs centaines d'années.

Une récente étude menée à l’Université Columbia aux États-Unis révèle que les éruptions peuvent aussi augmenter la fonte des glaciers. L’analyse de sédiments a montré que d'anciennes éruptions ont causé la fonte importante de la couverture de glace du nord de l’Europe à la fin de la dernière ère glaciaire, il y a environ 12 500 ans.

Le saviez-vous?

  • En 1980, l’entrée en activité du mont St. Helens aux États-Unis a provoqué une explosion d’une énergie égale à celle de 27 000 bombes atomiques.
  • Le Piton de la Fournaise, situé sur l’île de la Réunion, entre en éruption en moyenne une fois par an.
  • En 79, la ville de Pompéi fut détruite par l’éruption du Vésuve.
  • Depuis 1900, le volcan qui a fait le plus de victimes est la montagne Pelée en Martinique. Son éruption a fait 28 000 victimes.

Science