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Les éruptions volcaniques mieux comprises

Volcan Krakatoa
Volcan Krakatoa Photo: iStockphoto
Radio-Canada

L'ampleur d'une éruption volcanique dépendrait des premières secondes de croissance des bulles dans le magma, ont découvert des chercheurs de l'Université McGill.

Pour le déterminer, le Pr Don R. Baker, du département des sciences de la Terre et des planètes et ses collaborateurs internationaux, ont simulé la formation de bulles dans la mousse de magma à l'intérieur des volcans en se servant de lasers pour chauffer du verre jusqu'au point d'ébullition.

Volcan en éruption au Chili Photo : AFP / Claudio Santana

La mousse de magma est connue comme l'un des principaux facteurs responsables des éruptions.

Les scientifiques affirment qu'une meilleure compréhension de la formation de ces bulles aide à mieux saisir les mécanismes qui déclenchent les éruptions volcaniques.

Il existe différents types d'éruptions volcaniques allant de petites éruptions relativement fréquentes ayant peu d'impact sur les humains à de rares éruptions d'une ampleur telle qu'elles peuvent mettre en danger la vie sur Terre.

Don R. Baker

Explications

À ce jour, les scientifiques n'ont toujours pas saisi entièrement ces mécanismes, mais ils savent néanmoins que les éruptions sont mues par l'expansion rapide de bulles formées par l'eau et d'autres substances volatiles emprisonnées dans la roche en fusion qui remonte vers la surface sous un volcan.

Ce phénomène peut être comparé à ce qui se produit lorsqu'on agite une bouteille de boisson gazéifiée avant de la déboucher. Ainsi, c'est l'influence réciproque de la croissance des bulles et de la libération de gaz qui détermine si le volcan, ou la boisson, produit une éruption violente ou libère lentement ses gaz.

Le saviez-vous?

Il existe environ 1 650 volcans actifs émergés sur la planète. Une soixantaine entre en éruption chaque année.

De l'importance des bulles

La compréhension de la formation et de la croissance des bulles et de leurs effets sur les propriétés du magma fournit donc des renseignements qui aideront éventuellement, à mieux prédire l'ampleur des volcans.

En outre, les plus récents travaux du Pr Baker laissent à penser que la différence entre une petite et une grande éruption dépend des dix premières secondes de croissance des bulles dans la roche en fusion.

Pour en arriver à ce temps, les chercheurs ont examiné la croissance de bulles volcaniques en temps réel. Ils ont chauffé de la roche en fusion contenant de l'eau à l'aide d'un système de chauffage au laser mis au point en Suisse.

L'équipe a ainsi effectué la microtomographie X tridimensionnelle d'échantillons durant les 18 premières secondes de croissance de bulles et de moussage.

Les images obtenues ont permis :

  • de mesurer le nombre et la taille des bulles ;
  • d'examiner la géométrie des contacts entre ces dernières ;
  • et de déterminer le taux de libération des gaz et de diminution de la résistance de la mousse.

Les chercheurs ont constaté que des milliers de petites bulles au centimètre cube se forment initialement, piégeant ainsi le gaz, mais qu'elles coalescent rapidement en une mousse constituée de bulles plus grandes dont la résistance diminue rapidement parallèlement à une augmentation du taux de libération du gaz.

Tous ces changements se produisent au cours des 15 premières secondes de croissance des bulles. Les chercheurs ont ensuite cerné les conditions de formation et de croissance des bulles menant à leur rupture dans la roche en fusion. Ces résultats laissent à penser que des roches en fusion, ne contenant qu'une infime quantité d'eau pourraient produire de grandes éruptions dévastatrices.

Les auteurs de ces travaux publiés dans le magazine Nature Communications pensent qu'ils constituent un pas de plus dans notre capacité de prédire le type d'éruption selon la région volcanique.

Ces nouvelles connaissances montrent aussi, selon les chercheurs, la nécessité d'établir des réseaux de surveillance des volcans pouvant mesurer des changements rapides du flux et de la composition des gaz durant ces courts instants cruciaux.

Le saviez-vous?

Plus de 2000 autochtones perdirent la vie lors d'une dévastatrice éruption dans le nord de la Colombie-Britannique en 1775.

Science