Des volcans, il y en a partout, et depuis l’origine de la Terre. C’est d’ailleurs eux qui ont mené à la formation des continents et à la constitution de notre atmosphère. Grands convoyeurs de chaleur, ils font partie intégrante de la géodynamique terrestre et participent à la tectonique des plaques. Mais comment se forment-ils ?
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On compte aujourd'hui environ 1 500 volcans actifs sur Terre. Si l'on en trouve sur tous les continents, mais aussi sous la surface des océans, on se rend compte en observant une carte du volcanisme mondial que les volcans ne sont pas répartis de manière uniforme sur le globe. Les volcans semblent en effet le plus souvent concentrés sur de longues linéations. Il suffit de superposer cette carte à celle des plaques tectoniques pour se rendre compte que les volcans sont principalement positionnés au niveau des limites de plaques.
Le volcanisme intimement lié à la tectonique des plaques
On en trouve ainsi au niveau des limites de plaques extensives, comme sur les dorsales océaniques par exemple, ou au niveau du riftrift est africain, où la corne de l'Afrique sépare lentement du reste du continent, mais surtout au niveau des limites convergentes, là où deux plaques s'affrontent. C'est le cas des zones de subductionzones de subduction, où une plaque océanique passe sous une autre plaque. Ce contexte tectonique explique la présence d'une longue chaîne de volcans sur tout le pourtour du Pacifique et que l'on appelle habituellement « la ceinture de feufeu ».
Enfin, on trouve des chaînes de volcans, comme à Hawaï, qui ne sont pas forcément corrélées avec une limite de plaque. C'est ce que l'on appelle les volcans de points chaudspoints chauds.
Ces trois environnements, ouverture continentale, zone de subduction et points chauds, présentent des spécificités qui permettent la formation de volcans, suivant des mécanismes différents.
Car si à première vue, un volcan est un édifice qui crache de la lave, des gaz et des cendres et qui se construit ainsi, au fil des éruptions, leur origine est en réalité bien plus profonde. Il faut ainsi descendre dans la croûtecroûte et arriver dans le manteaumanteau pour comprendre comment ils se forment.
La présence d'un volcan en surface dépend ainsi de deux choses : la capacité à produire du magmamagma en profondeur, au sein du manteau, et la capacité à le faire arriver en surface. Deux paramètres qui vont dépendre du contexte tectonique.
Les volcans des zones de rift
Le volcanisme joue un rôle majeur lors de la séparationséparation des continents. Actuellement, nous sommes dans une phase d'éclatement continental presque maximal, ce qui fait que les zones de rift, là où s’opère la déchirure continentale, ne sont pas fréquentes. Il existe tout de même un exemple, qui est celui du rift est-africain. L'étude de ce cas, comme celui des marges passives actuelles qui témoignent de l’ouverture des océans du globe, montre à quel point le magmatisme est présent dans ce contexte extensif. Il s'explique par le fait que lorsque la lithosphèrelithosphère continentale (croûte plus partie supérieure du manteau) est étirée, son amincissement par le jeu de grandes faillesfailles va entraîner la remontée du manteau asthénosphérique. Cette remontée va se faire de manière très localisée, au niveau de l'axe du rift.
Il faut cependant se souvenir que les roches qui composent le manteau ne sont pas fondues. Elles sont à l'état solideétat solide, à cause des fortes pressionspressions qui règnent à ces profondeurs dans les entrailles de la Terre. Toutefois, si l'amincissement en surface se fait suffisamment rapidement, ces roches du manteau vont remonter assez vite pour subir ce que l'on appelle une décompression adiabatiqueadiabatique : la pression diminue, mais la température du matériel reste la même (il n'a pas le temps de refroidir).
Dans cette situation, les roches du manteau vont pouvoir fondre. On assiste alors à une fusion partiellefusion partielle, de certains minérauxminéraux, qui va former du magma. Moins denses que l'encaissant, ces gouttelettes de liquideliquide magmatique vont alors remonter à travers la croûte grâce au réseau de fractures qui s'y est développé. Elles vont pouvoir s'y collecter, formant ainsi des réservoirs magmatiques qui, lorsqu'ils atteindront une pression suffisante, pourront ouvrir des réseaux de conduits volcaniques permettant l'échappement du magma vers la surface. C'est ainsi que se forment les volcans dans ce type d'environnement tectonique. C'est également ce que l'on observe au niveau des dorsales océaniques.
Les volcans dans les zones de subduction
Au niveau des zones de subduction, si la deuxième partie de l'histoire (remontée du magma à travers la croûte, formation d'un réservoir et éruption) est similaire, les mécanismes responsables de la création du magma sont différents. En effet, dans ce contexte de convergence des plaques, c'est l'eau contenue dans les sédimentssédiments déposés au-dessus de la plaque océanique plongeante qui va jouer un rôle. La pression régnant dans le manteau va en effet « essorer » ses sédiments, qui vont libérer l'eau qu'ils contenaient. Cette eau va venir alors hydrater les roches du manteau se trouvant au-dessus du plan de subduction, abaissant leur point de fusion. Du magma va ainsi pouvoir se former. En remontant et en se frayant un chemin à travers la croûte, ce magma va donner naissance à des volcans d'arc, qui forment une longue chaîne en arrière de la fosse de subduction (exemple de la ceinture de feu du Pacifiqueceinture de feu du Pacifique).
Les volcans de points chauds
Enfin, la formation des volcans de points chauds est encore liée à des processus différents. Ici, les choses se jouent dans le manteau inférieur, où de grandes instabilités thermiques vont générer des panaches mantelliques. Du matériel chaud, mais solide, va remonter vers la surface. Ce n'est qu'au niveau de la base de la lithosphère que les conditions de pression-température vont rendre la fusion partielle possible. Cette colonne chaude qui remonte, des fois depuis la base du manteau, va éroder thermiquement la lithosphère. Le magma va s'y infiltrer et atteindre la surface pour former de grands édifices volcaniques dont l'activité est intense du fait de l'apport quasi continu de magma.
Mais la plaque qui les porteporte bouge. Le panache restant quant à lui fixe, ce déplacement de la lithosphère va entraîner la formation d'un chapelet de volcans.
