E6 Volcanologie Physique

Topique

La physique d'une éruption volcanique est fondamentalement régie par la rhéologie du magma et la manière dont celui-ci libère les gaz qu'il contient dissous. En profondeur, les gaz, principalement l'eau et le dioxyde de carbone, restent dissous dans le magma en fusion, selon une relation bien établie entre la solubilité d'un gaz et la pression qu'il peut supporter : plus la pression est faible, plus la solubilité de ces gaz dans le magma est faible. Ainsi, à mesure que le magma remonte et que la pression diminue, ces gaz ne peuvent plus rester dissous et commencent à former des bulles.

L'expansion rapide de ces bulles, à mesure que le magma continue de remonter, peut entraîner une fraction d'espace vide au sein du magma supérieure à un seuil critique de fragmentation, d'environ 75 % du volume total. Une fois ce seuil franchi, le magma cesse de se comporter comme un liquide visqueux continu et se fragmente brutalement en clastes et en cendres. C'est précisément cette fragmentation soudaine qui déclenche une éruption explosive.

La hauteur de la colonne éruptive augmente proportionnellement à la racine quatrième du débit d'émission du volcan, une augmentation si significative que ce débit n'élève la colonne que modérément. Malgré cela, des colonnes dépassant 25 kilomètres de hauteur atteignent la stratosphère, y injectant des aérosols de sulfate capables de perturber le climat de la planète entière.

Lorsque la densité de la colonne éruptive excède celle de l'air ambiant, elle s'effondre sur elle-même, générant une nuée ardente : un nuage incandescent de gaz et de particules qui dévale les pentes du volcan à une vitesse de 200 à 300 mètres par seconde et à des températures de 300 à 700 degrés Celsius. De tous les phénomènes volcaniques, la nuée ardente est la plus meurtrière.

L'indice d'explosivité volcanique est l'échelle logarithmique qui classe l'explosivité d'une éruption, de la valeur zéro pour une éruption purement effusive comme celles du volcan Kilauea à la valeur huit pour l'éruption du Toba, qui s'est produite il y a environ soixante-quatorze mille ans et a expulsé environ deux mille huit cents kilomètres cubes de matériaux volcaniques, bouclant ainsi le lien entre le dégazage du magma par lequel cette description a commencé et l'ampleur de la violence éruptive que ce dégazage peut produire.

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