vignette|Image satellite du panache volcanique coiffé d'un pileus et de nuées ardentes du Sarytchev en Russie au cours d'une éruption plinienne.
Une éruption volcanique est un phénomène géologique caractérisé par l'émission, par un volcan, de laves ou de pyroclastes accompagnés de gaz volcaniques. Lorsqu'une éruption volcanique provoque des dégâts matériels et des morts parmi l'espèce humaine mais aussi chez d'autres espèces animales ou végétales ce qui est la majorité des cas pour les volcans terrestres, ce phénomène constitue, à courte ou moyenne échéance, une catastrophe naturelle ayant un impact local ou mondial et pouvant bouleverser les habitudes animales, humaines, la topographie, etc.
Des recherches récentes montrent que les éruptions volcaniques ont un impact significatif sur le climat mondial et doivent être considérées comme des phénomènes catalytiques essentiels pour expliquer les changements écologiques et les bouleversements historiques des sociétés humaines..
Mécanismes On distingue trois types d'éruptions par leur mécanisme : Les éruptions magmatiques sont provoquées par le dégazage du magma sous l'effet d'une décompression, qui produit une baisse de densité, laquelle propulse le magma vers le haut par l'effet de la poussée d'Archimède. Les éruptions phréatomagmatiques sont provoquées par le refroidissement brutal du magma par contact avec de l'eau, qui produit son fractionnement et l'augmentation explosive de la surface de contact eau-magma. Les éruptions phréatiques sont provoquées par la vaporisation de l'eau en contact avec le magma, qui éjecte les matériaux encaissants, le magma restant en place.
Dans les éruptions magmatiques, le processus dominant lors de l'ascension du magma est son dégazage, dû à l'exsolution des volatils par décompression (principalement l'eau, et plus modestement, le gaz carbonique moins soluble, la quantité de volatils étant contrôlée par la chimie du bain silicaté, sa pression et sa température). . La vitesse de remontée des bulles par flottation est inversement fonction de la viscosité du magma au sein duquel elles vont se déplacer et est bien inférieure à la remontée du magma.. Si la remontée du magma est suffisamment lente (de l'ordre du cm/s), ces bulles ont tendance à croître, puis coalescer (phénomène de vésiculation)., ce qui favorise la perte des volatils vers les parois encaissantes du conduit et empêche le développement de larges surpressions gazeuses, permettant une éruption de type effusif (le magma parvient en surface déjà dégazé).. Si la remontée du magma est très rapide (de l'ordre du m/s), les bulles n’ont pas le temps nécessaire pour coalescer, les volatils restent piégés dans le magma et produisent une surpression suffisante pour provoquer la fragmentation du magma à l'origine d'une éruption explosive..
Fréquence et durée La durée des éruptions est très variable. : certaines durent quelques heures, telle l'éruption du Vésuve en 79 ; sur les quelque volcans terrestres actifs, un peu plus de la moitié des éruptions ne dépasse pas deux mois d’activité et un peu plus d'une centaine dure plus d’un an. Il y aurait selon les études 1,5 million de volcans sous-marins à l'origine de 75 % du volume des laves émis chaque année par l'ensemble des volcans..
Il y a habituellement 50 à 70 éruptions paroxystiques terrestres par an, durant en moyenne 15 jours. Le Puʻu ʻŌʻō, une des bouches du Kīlauea à Hawaï, a été en éruption du au , soit pendant 35 ans..
Le tableau suivant donne les différentes répartitions de durée How Long do Volcanic Eruptions Last?, données de volcanolive.com. :
Durée d'éruption Proportion (%) Total cumulé (%) < 1 jour 10 10 entre 1 jour et 1 semaine 14 24 entre 1 semaine et 1 mois 20 44 entre 1 et 6 mois 28 72 entre 6 mois et 1 an 12 84 entre 1 et 2 ans 7 91 entre 2 et 5 ans 5 96 entre 5 et 10 ans 2 98 entre 10 et 20 ans 1 99 > 20 ans 1 100
Types d'éruptions volcaniques
Plusieurs catégorisations des éruptions ont été proposées au cours du temps. En 1805, George Poulett Scrope distingue les éruptions permanentes, intermédiaires et paroxysmales. En 1891., James Dwight Dana, se base sur les études des volcans hawaïens pour distinguer les éruptions explosives, intermédiaires et calmes.. Sous l'impulsion des études sur les volcans italiens par Giuseppe Mercalli en 1907 et l'étude de l'éruption de la montagne Pelée par Alfred Lacroix en 1908, une classification plus complexe s'élabore, basée sur la géométrie des volcans (forme du cône volcanique), leur comportement (explosif ou calme) et les produits qu'ils émettent (nuées ardentes, coulées de lave, blocs, fontaines de lave), ce qui conduit à une classification en quatre types, hawaïen, strombolien, plinien/vulcanien, péléen, enrichie plus tard par le type islandais et le stade solfatarien Volcanoes : types of eruptions.. Cette classification reste utilisée dans les manuels scolaires bien qu'elle résulte d'une mauvaise interprétation des types d'explosions volcaniques..
Cette catégorisation a évolué vers plusieurs classifications contemporaines, comme la suivante :
+ Une classification de l'activité volcanique (Joyce 2010 Bernie Joyce, Volcano tourism in the New Kanawinka Global Geopark of Victoria and SE South Australia, chapitre 20 de Patricia Erfurt-Cooper et Malcolm Cooper, Volcano And geothermal tourism.) Type Coulées et explosivité Topographie typique associéeIslandaiscoulées épaisses et étendues émises par des fissures, faible explosivitéboucliers et plaines de lave, cônes alignés le long des fissuresHawaïencoulées étendues émises par des cheminées centrales, faible explosivité sauf en cas d'explosions phréatiquesdômes, boucliers et longues coulées alimentées par des tubes de lave, cônes de scories, maars, anneaux de tuf...Stromboliencoulées souvent absentes, explosivité faible ou modéréecônes de scories avec des coulées courtesVulcaniencoulées souvent absentes, explosivité modérée ou fortecônes de cendres, cratères d'explosionVésuviencoulées souvent absentes, explosivité modérée à violentecônes importants alternant cendre et lave (strato-volcans), vastes dépôts de cendres, cratères d'explosion et caldeiras d'effondrementPliniencoulées parfois absentes, explosivité très violentevastes dépôts de ponces et de cendresPéléendomes et coulées courtes et épaisses, nuées ardentes, explosivité modéréedômes, aiguilles, cônes de cendre et de ponce, plaines d'ignimbritesKrakatoenpas de coulée, explosivité cataclysmiquevastes caldeiras d'explosion Ces dénominations à partir de noms de volcans ou de régions ne doit pas faire croire que ces volcans ont des éruptions systématiquement du type correspondant, ni donc le fait qu'un volcan est caractérisé par un seul type d'éruption. Elles traduisent simplement le fait que la description du modèle a été faite à partir d'une éruption de ce volcan ou de cette région. En réalité les transformations que subit le magma dans la chambre magmatique induisent une évolution des éruptions tant au cours de la vie du volcan qu'au cours d'un cycle éruptif. Le refroidissement du magma au plafond de la chambre provoque une cristallisation fractionnée de la phase liquide, les premiers cristaux à se former sont des minéraux basiques, plus lourds, qui décantent au fond de la chambre et laissent au sommet un magma enrichi en silice, ce qu'on appelle la différenciation du magma. Ainsi le début d'une éruption, particulièrement si la précédente est ancienne, pourra être caractérisé par une lave plus visqueuse et un type plus explosif que la suite. De plus, sur des périodes longues, le magma a tendance à dissoudre partiellement les roches encaissantes. Pour les volcans continentaux il s'agit en général de minéraux felsiques de la croûte qui vont là aussi enrichir le magma en silice. Dans ce cas plus le volcan vieillira plus sa lave sera visqueuse et ses éruptions explosives. Il y a des exceptions : si la chambre magmatique se trouve dans des sédiments calcaires, comme dans le cas du Vésuve, le magma deviendra de plus en plus basique et les éruptions de moins en moins explosives.
Éruptions effusives
Les éruptions effusives se caractérisent par l'émission d'un magma assez pauvre en gaz dissous, qui se répand en formant des coulées de lave souvent de grande étendue. Ces éruptions sont relativement calmes, sans grandes explosions. Le seul danger de ces éruptions est l'avancée des coulées de lave (jusqu'à plusieurs dizaines de ) : les dégâts économiques peuvent être considérables, mais les populations ont en général le temps d'évacuer leur domicile en emportant quelques affaires.
Le magma émis est très généralement basaltique, pauvre en silice () et donc très fluide, et les gaz exsolvés s'en échappent facilement. Il existe aussi des coulées de lave de composition plus riche en silice, et même des coulées d'obsidienne.
Les volcans dont les éruptions sont généralement effusives sont ceux des dorsales médio-océaniques et des points chauds (comme ceux d'Hawaï, le Piton de la Fournaise et l'Etna).
Éruption hawaïenne vignette|Schéma d'une éruption hawaïenne.
L'éruption hawaïenne est caractérisée par des laves très fluides, basaltiques et pauvres en silice ce qui permet leur écoulement le long des flancs du volcan parfois sur des dizaines de kilomètres. Le dégazage de la lave est très aisé et son éjection peut se faire soit sous la forme de fontaines de laves de plusieurs centaines de mètres de hauteur et au débit régulier, soit sous la forme d'un lac de lave plus ou moins temporaire prenant place dans un cratère.
Peu dangereuses, ces éruptions peuvent néanmoins occasionner d'importants dégâts lorsque des infrastructures humaines sont touchées par les coulées de lave. Le risque humain est en revanche quasi nul car il n'y a aucun risque d'explosion et la lave laisse le temps d'évacuer.
Les volcans ayant des éruptions de type hawaïen sont le Mauna Kea, le Mauna Loa, le Piton de la Fournaise, le Nyiragongo, l'Erta Ale
L'indice d'explosivité volcanique de ce type d'éruption va de 0 à 1.
Éruption strombolienne vignette|Schéma d'une éruption strombolienne.
Style intermédiaire entre les types hawaïen et vulcanien, le type strombolien émet des laves moyennement fluides sous forme de coulées et des tephras comme des bombes volcaniques, des scories projetés par des explosions fréquentes. Un nuage de cendre peut s'élever à quelques centaines de mètres de hauteur. La dangerosité dépend de la proximité des implantations humaines.
Les volcans ayant des éruptions de type strombolien sont le Stromboli ou encore l'Etna bien que ce dernier puisse parfois avoir des éruptions vulcaniennes.
L'indice d'explosivité volcanique de ce type d'éruption va de 1 à 2.
Éruptions explosives
Les éruptions explosives émettent quant à elles des laves andésitiques, riches en silice et donc très visqueuses et libérant leurs gaz volcaniques difficilement. Ces éruptions ne forment pas de coulée de lave mais s'accompagnent plutôt d'explosions produisant de grandes quantités de cendres donnant naissance à des nuées ardentes et des panaches volcaniques. Environ 80 % des éruptions volcaniques se déroulent sur ce type de volcans Smithsonian Institution - Part du nombre d'éruptions en fonction du type de volcan. Très dangereux car imprévisibles, ces types d'éruptions ne laissent parfois pas le temps d'évacuer les populations menacées par les gaz et les cendres brûlants. Les volcans les plus représentatifs sont les « volcans gris » de la « ceinture de feu du Pacifique » comme le Pinatubo, le Krakatoa, le Mayon ou encore le Merapi.
Éruption vulcanienne vignette|Schéma d'une éruption vulcanienne.
Les laves s'écoulent plus difficilement dans le type vulcanien car elles sont plus riches en silice et leur dégazage est moins aisé. Des fontaines et des projections de lave donnent naissance à des coulées qui descendent le long du volcan et peuvent atteindre des constructions en contrebas.