Il existe une multitude de volcans à la surface de la Terre, certains actifs, d’autres endormis. Si chacun présente ses propres spécificités qui font qu’aucune éruption ne ressemble tout à fait aux autres, la machinerie volcanique obéit à certains principes généraux.
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Qu'il s'agisse d'un volcan de type explosif ou effusif, une éruption repose sur une ascension de magma, c'est-à-dire de roches en fusionfusion, à travers l'épaisseur de la lithosphère. Cette remontée se fait le long de fissures, qui agissent comme des conduits et qui acheminent le magma de sa source vers la surface ou vers des zones de stockage temporaire, communément appelées chambres magmatiques.
Pas de volcan sans magma
Le magma prend habituellement sa source dans le manteaumanteau, à la base de la lithosphère, là où les températures dépassent les 1 200 °C, soit vers 100 à 110 kilomètres de profondeur. Sous l'effet de la chaleurchaleur ou d'une remontée rapide, les roches du manteau vont se mettre à fondre localement et de manière partielle, produisant un liquide que l’on appelle « magma ». Les gouttes de liquideliquide créées, moins denses que les roches encaissantes, vont alors commencer à remonter à travers les multiples interstices de la lithosphère. Cette remontée va alors bénéficier de la présence de fissures et de failles préexistantes qui affectent la croûte terrestrecroûte terrestre. Mais ces conduits sont rarement continus jusqu'en surface.
Au fil de sa remontée, le magma peut ainsi se retrouver stocké temporairement au sein de la croûte, à des profondeurs très variables, généralement entre 20 et 50 kilomètres de profondeur. Ce sont les chambres magmatiques profondes. Aujourd'hui, on préfère souvent utiliser plutôt le terme de « réservoir » car le mot « chambre » fait penser à un espace vide, à une sorte de poche ou de cavité, qui serait remplie de magma. Or, on sait désormais que le stockage du magma se fait plutôt de manière diffuse et étendue, au sein d'un réseau de fractures plus ou moins connectées, formant des lentilleslentilles magmatiques emprisonnées au sein d’une sorte de bouillie cristalline (le mush) où éléments liquides et solidessolides sont intimement mélangés.
À partir de ce réservoir profond, le magma peut continuer sa remontée vers la surface, jusqu'à atteindre un réservoir superficiel, situé à seulement quelques kilomètres de la surface. Ce niveau de stockage résulte d'un équilibre de densité et de pressionpression. En d'autres termes, la poussée d'Archimèdepoussée d'Archimède qui faisait remonter le magma jusqu'alors est désormais nulle.
Un stockage de plusieurs milliers d’années au sein de réservoirs magmatiques
Au cours de sa remontée, le magma va subir une importante modification chimique. De nombreux échanges et contaminationscontaminations ont en effet lieu au contact des roches encaissantes. Lors de son séjour dans les réservoirs magmatiques (d'une duréedurée qui peut être de plusieurs centaines ou milliers d'années), le magma va commencer à se refroidir lentement, ce qui va entraîner un début de cristallisation, mais de certains minérauxminéraux seulement.
Il s'agit d'un processus que l'on appelle cristallisation fractionnéecristallisation fractionnée. En s'appauvrissant en certains éléments chimiqueséléments chimiques, qui vont former les nouveaux minéraux, la composition du liquide résiduel va fortement évoluer. C'est la différenciation magmatique. De nombreux paramètres sont alors modifiés, en comparaison du liquide magmatique initial, notamment la teneur en silicesilice, la densité, la température, la viscosité et la capacité du liquide à contenir les gaz (vapeur d'eau et CO2 en particulier).
Au sein du réservoir superficiel, les gazgaz passent ainsi progressivement en sursaturation, créant une surpression jusqu'à atteindre une valeur critique qui va mener à l'ouverture du système jusqu'alors fermé. La surpression dans le réservoir dépasse alors la résistancerésistance mécanique des roches. De nouveaux conduits vont alors s’ouvrir, permettant au magma de s'échapper rapidement vers la surface. Ces cheminées volcaniquescheminées volcaniques vont alors libérer la pression contenue dans le réservoir : c'est l'éruption.
Éruption et vidange partielle du réservoir magmatique
Le stade précédent l'éruption, lorsque le réservoir devient instable, va être accompagné par plusieurs signes précurseurs. De nombreux petits séismesséismes vont être enregistrés sous le volcan, dont les flancs vont également subir un « gonflement ». Les caractéristiques de l'éruption en elle-même vont dépendre de plusieurs facteurs, mais en particulier de la viscositéviscosité du magma. S'il est fluide, on assistera à une éruption effusiveéruption effusive, avec de nombreuses coulées de lavelave. S'il est très visqueux, sa remontée dans les cheminées volcaniques sera lente et compliquée, menant à une surpression entraînant une explosion.
Dans tous les cas, la vidange du réservoir magmatique n'atteint généralement pas 10 %. Au-delà, le réservoir devient trop instable et s'effondre, donnant naissance à une caldeiracaldeira.
Une fois les pressions rééquilibrées au sein du réservoir, l'éruption s'arrête. Le volcan entre alors dans une phase de sommeilsommeil mais cela ne signifie pas que les processus magmatiques en profondeur sont arrêtés. Une nouvelle injection de magma du réservoir profond vers le réservoir superficiel est souvent à l'origine d'un réveil et d'une nouvelle éruption.
