brouillon

Les moyens techniques
La sismologie :
La chambre magmatique subit des pressions qui exercent des forces sur les roches au dessus et engendrent des secousses sismiques. La remontée du magma, en se créant un passage entre les roches qui l'empêchent de remonter, est aussi une source d'ondes sismiques. Ces secousses sont souvent d'une faible ampleur et non ressenti par la population environnante d'où l'emploi des sismographes. Les sismomètres enregistrent les ondes sismiques produites par le déplacement du magma afin d'établir une base de donnée aux volcanologues. Cette base est complétée par d'autres stations sismiques pour donner un ensemble performant à l'étude du volcan. Une station sismique est composée d'un sismographe, d'un poste radio, le tout alimenté par une station solaire. Une fois toutes les informations recueillies, on peut déterminer la position de l'épicentre et hypocentre de la secousse. Ces informations permettent ainsi de déterminer la progression du magma dans la roche, sa vitesse et sa direction. On peut donc savoir quand le magma va arriver à la surface.
Une expérience fut testée sur le Vésuve, elle consistait à faire exploser des charges afin de recréer les ondes sismiques pour savoir comment réagissent les roches composant le Vésuve de manière à comparer avec une vrai éruption.
Déformation du sol
Inclinaison du sol :
La pression et la remontée du magma augmentent aussi la structure du volcan et déforment le cône de ce dernier. Ces déformations peuvent être enregistrées par des appareils qui mesurent l'inclinaison de la pente comparée à une verticale définie à l'avance, se sont des inclinomètres. Ils sont placés sur les volcans et calculent les variations au microradian, en résumé; ils peuvent détecter une pente d’un millimètre sur un kilomètre. Il existe différents types d'inclinomètres, celui de Blum est composé d'un pendule horizontal suspendu par deux fils de quartz. La plaque est en argent, celle-ci sert de pendule qui indique la verticale, maintenu par un champ magnétique. Le système de détection est formé par une cellule différentielle et une diode électroluminescente. Comme pour les sismographes, la combinaison de tous les appareils permet aux volcanologues de localiser la remontée du magma son probable point de sortie.
L'électro-optique :
On utilise aussi des appareils électro-optiques qu'on nomme des distanciomètres laser. Ils comparent le temps que met le faisceau d'un laser entre un point fixé sur le volcan et un autre sur une zone écartée de toutes variations dues au volcan. Une fois la distance calculée on peut trouver la variation, s’il y en a une, de la position du marqueur positionné sur le volcan. Cela permet d'apercevoir les modifications des flancs du volcan donc de savoir si le magma remonte à la surface.
Mesure des failles :
Les volcans en activité bougent et forment des failles sur les pentes de ceux-ci qui sont visible à l'oeil nu. La remontée du magma provoque un soulèvement du cône. Cela agrandit les failles du volcan. En observant ces déformations, on peut mesurer grâce aux extensomètres les écartements et aussi les fermetures des failles.
La surveillance par satellite :
La photographie par satellite montre aux volcanologues la forme du volcan à un moment bien précis. Une deuxième photographie prise un peu plus tard va permettre une comparaison entre ces deux documents. Le résultat de cette analyse montrera les différentes positions du volcan, on établira ensuite avec toutes les photos prises, la géométrie générale de la déformation. La précision des satellites permet aux systèmes canevas géodésiques de positionner les cotes et les coordonnées des points de repères au centimètre près.
Surveillance visuelle :
Certains volcans comme pour l'Etna, le Stromboli et le Vulcano, tous en Italie sont aussi surveillés par des caméras disposées autour du volcan. Un centre enregistre les données reçues par les caméras. Cela permet aux volcanologues de voir des nouvelles sorties de gaz et de réagir en conséquence en envoyant une équipe sur le terrain pour une analyse. Ce système est pratique pour les grands changements ou dans les endroits déjà connus et donc surveillés. Mais rien ne peut remplacer l'oeil humain! Les passages des volcanologues sur les volcans leur permettent de voir des nouvelles choses ou non, surveillées par tous les moyens déjà mis en oeuvre pour l'étude de ce volcan.
Magnétisme :
Des variations de chaleur modifient la fluidité des liquides dans la chambre magmatique qui bouleversent le champ magnétique. Ces perturbations sont ressenties jusqu' à la surface. Pour mesurer ces dernières des stations sont disposées sur le volcan et sur une zone non sujette aux influences du volcan, la comparaison de ces deux résultats permet aux volcanologues de savoir où en est la lave. Les magnétomètres sont équipés pour analyser les protons qui passent donc le champ total avec une bobine de flux pour analyser les composants.
Les mesures gravimétriques :
Les mesures gravimétriques décèlent les différences entre les densités du magma et des roches qui l’entourent.


Méthodes géochimiques
Géochimie des gaz volcaniques :
Des gaz sont dissous dans le magma. Ces gaz sont de différentes formes car ils proviennent tous de différentes matières. Vu la pression qui est exercée dans la chambre magmatique dès qu'une fissure se crée elle engendre une dépression qui laisse échapper les gaz. Ces derniers remontent à la surface et sortent sous forme de fumeroles. On recueille ces gaz pour les analyser en laboratoire. Comme les solubilités des gaz ne sont pas identiques, ils ne sortiront pas tous en même temps durant la phase de l'éruption. Les roches en fusion émettent des gaz propre à leur matière, ces gaz traversent les roches en remontant et s'incrustent d'autres matières. L'analyse des gaz permet de savoir quel type de lave on risque d'avoir et quelles roches composent le volcan. Plus l'éruption approche plus l'émission de gaz se fait importante.
Le gros problème avec les analyses de gaz c'est qu'elles sont ponctuelles, comparées aux autres moyens de surveillances disponibles qui eux sont continus. Les volcanologues sont à la recherche de nouvelles techniques qui permettraient de faire des analyses directes. Pour l'instant dans le domaine de la chimie, le seul gaz qui permet de prédire une éruption est le radon qui surgit quelques jours avant une éruption volcanique.
Hydrochimie :
Les eaux qui s’infiltrent dans le volcan se chargent de gaz qui sont retrouvés à la sortie de la source. L'étude des sources sortant du volcan est un nouveau moyen de progresser dans la surveillance du volcan.

Infra-rouge :
Les scientifiques américains expérimentent une nouvelle méthode de surveillance pour parer à la crise du Mont Saint Helens. La surveillance par infra-rouge a permis à la NASA de remarquer une hausse de la température sous la surface de la montagne juste avant que l’éruption ne se produise.

gravimètre Extensiomètre appareil de mesure laser

sismographe inclinomètre de Blum récolteur à gaz


La Terre possède plus de 10 000 volcans sur les continents et davantage sous les océans. Plus de 1 500 d'entre eux ont été actifs au cours des 10 000 dernières années. Une centaine de volcans sont considérés comme très dangereux et donc particulièrement surveillés. Depuis l'année 1700, on comptabilise au total 265 000 victimes des phénomènes volcaniques. Aujourd'hui, 500 millions de personnes sont concernées par les risques volcaniques.

-La surveillance, la prévision, la prévention




La surveillance, la prévision, la prévention


Connaître l'histoire du volcan

Les éruptions anciennes du volcan constituent une référence pour envisager les éruptions futures. Les dépôts solides qu'il a rejetés jadis en constituent les témoins. Le volcanologue doit reconnaître et identifier précisément ces dépôts (laves solidifiées, cendres, bombes, nuées ardentes). La pétrographie est précisément l'étude des roches et des minéraux qu'elles contiennent. Puis on essaye de dater les formations volcaniques (géochronologie) pour reconstituer la vie du volcan.

Le but est d'établir le "Curriculum vitae" du volcan et d'envisager que ce qui s'est produit dans le passé est susceptible de se reproduire dans l'avenir.

Surveiller le volcan

Pour les volcans les plus dangereux, il faut disposer d'un observatoire permanent où un personnel qualifié se relaie 24 heures sur 24. On dispose aussi de stations de surveillance automatique, disposées sur l'édifice volcanique et reliées à l'observatoire central par radio haute fréquence. En cas d'alerte par les appareils automatiques, les volcanologues se rendent immédiatement sur place pour faire le point et prendre les décisions qui s'imposent.
Différents types d'appareils spécifiques permettent une surveillance rigoureuse du volcan.

Une station de surveillance volcanique au pied du Yasour au Vanuatu.
De gauche à droite : un pluviomètre, un séismographe et une sonde thermique. Un panneau solaire permet d'alimenter les batteries.



Des sismographes détectent de petites secousses appelés "tremors", témoins de la montée du magma. Ces signaux se produisent le plus souvent entre 24 et 48 heures avant une éruption, parfois quelques jours ou au contraire quelques dizaines de minutes seulement. Parallèlement, cette montée magmatique, provoque un gonflement de l'édifice, à une échelle millimétrique, centimétrique ou décimétrique. Les fissures s'écartent. Des géodimètres permettent de mesurer une distance précise entre deux points repères. A plus grande échelle, on utilise des rayons lasers, qui se réfléchissent sur des micro-réflecteurs installés sur le volcan. Des inclinomètres permettent de détecter des variations de pentes.




Jacques-Marie Bardintzeff utilisant un géodimètre (éruption du Tavurvur, Papouasie - Nouvelle-Guinée, 1996).



Les fumerolles peuvent changer de température, de composition ou de débit, annonçant une variation de l'activité du volcan. Les sources tout alentour peuvent également subir des modifications.




Jacques-Marie Bardintzeff mesure la température des fumerolles soufrées au Kawah Idjen, à Java, en Indonésie.



Les images prises par les satellites permettent, à distance, le suivi régulier du volcan. Des cartes de risques volcaniques sont dressées, où les zones menacées sont repérées à l'aide de couleurs significatives : rouge pour les zones à plus hauts risques, puis orange, jaune et vert pour les régions complètement à l'abri.

La protection civile

Il faut expliquer aux populations menacées ce qu'est exactement un volcan, les différents dangers qu'il présente, ce qu'il faut faire ou ne pas faire en cas d'éruption. Tout ceci nécessite une bonne coordination entre les scientifiques (volcanologue) et les responsables politiques (maire, préfet, ministre). Des plans d'alerte, de secours et d'évacuation sont établis par les autorités civiles, prenant en compte les différents scénarios éruptifs susceptibles de se produire. Des antennes médicalisées spécialisées doivent également être prêtes à intervenir sur les lieux de l'éruption pour porter secours aux blessés. Des progrès significatifs ont été réalisés depuis une vingtaine d'années dans les domaines de la surveillance, de la prévision et de la prévention des éruptions. Les volcanologues ont contribué à sauver des dizaines de milliers de vies humaines.

Instruments de mesures et observations [modifier]
Divers instruments de mesure ont été élaborés ou empruntés à d'autres disciplines afin d'obtenir des données fiables sur le fonctionnement des volcans et notamment la prédiction des éruptions volcaniques. L'évènement déclenchant une éruption volcanique est l'arrivée de magma dans la chambre magmatique qui va provoquer sa mise sous pression. Cette mise sous pression s'accompagne d'un gonflement du volcan dù à la dilatation des roches et la poussée du magma sur les parois. Ce gonflement du volcan va générer des microséismes, une augmentation de l'inclinaison des pentes du volcan, une augmentation du diamètre du cratère ou de la caldeira sommitale. L'arrivée du magma dans la chambre magmatique va provoquer quant à lui le dégazage du réservoir et va pouvoir être repéré comme une anomalie thermique à l'aide d'un thermomètre à infrarouge ou d'un pyromètre.
Les sismographes permettent aux volcanologues de détecter les microséismes provoqués par la mise sous pression de la chambre magmatique. Les sismographes peuvent également détecter le trémor : juste avant une éruption volcanique, la remontée du magma dans la cheminée volcanique génère une vibration continue et faible du volcan. Ce trémor constitue ainsi un outil fiable permettant d'annoncer l'imminence d'une éruption.
L'inclinomètre ou l'accéléromètre mesurent quand à eux les variations de pente du volcan jusqu'à une précision de un par million. Ils sont placés à différents endroits sur les pentes du volcan lors d'une phase de repos. La mise sous pression de la chambre magmatique provoque un gonflement du volcan qui voit l'inclinaison de ses pentes s'accentuer. A la suite de l'éruption volcanique, la pression dans la chambre magmatique baisse ce qui diminue l'inclinaison des pentes du volcans. Ainsi le volcanologue peut prévoir le début et la fin prochaine d'une éruption lorsque les inclinomètres indiquent une variation de la pente du volcan.
L'altimètre joue un rôle de complément à l'inclinomètre. Placé également sur les pentes du volcan, il va indiquer les augmentations et les diminutions d'altitude au fil des gonflements et des dégonflements du volcan.
L'interféromètre permet de mesurer la distance entre deux points grâce à un laser. L'appareil de mesure et le réflecteur étant placés de part et d'autre d'un cratère ou d'une caldeira, ils permettent d'indiquer une augmentation ou une diminution de la taille du cratère ou de la caldeira, signe que le volcan se gonfle ou se dégonfle selon la pression dans la chambre magmatique.
L'échantillonnage permet de déterminer le type et le passé éruptif du volcan selon la nature, la proportion et la composition des laves, des tephras et des gaz. La reprise de l'émission de gaz par un volcan ou les variations dans leurs compositions peut constituer un indice déterminant dans l'imminence et les caractéristiques (type éruptif, puissance, etc) d'une éruption. Les volcanologues procèdent aussi à des relevés de température des gaz et de la lave en fusion grâce à un pyromètre.
Lors d'une éruption volcanique, les volcanologues sur place peuvent procéder à différentes mesures, observations et échantillonages : prélèvements de lave liquide, de gaz, de tephras, observation du déroulement de l'éruption (hauteur du panache volcanique, nombre et puissance des explosions, des fontaines de lave, vitesse et température des coulées de lave, etc),...
Le volcanologue effectue également des mesures topographiques à l'aide de théodolites et géologiques (prélèvements de roche) dans le but de dresser une carte et un historique des risques volcaniques aux alentours du volcan.

Longtemps, les hommes se sont résignés à subir, lors des crises meurtrières des volcans, les caprices d'une fatalité. Ce n'est qu'au début du siècle que cette attitude passive a commencé à s'estomper. En 1902, un géologue américain, Thomas Jaggar, impressionné par la tragédie de l'explosion de la montagne Pelée à la Martinique (la ville de Saint-Pierre, avec ses 28 000 habitants, détruite en quelques minutes), acquit la conviction que les effets destructeurs des éruptions pouvaient être réduits si on parvenait à mieux comprendre comment fonctionnaient les volcans. Cela le conduisit à établir, en 1912, l'Observatoire volcanologique d'Hawaii. Cette date marque le début d'une mise sous surveillance des volcans actifs.


Aujourd'hui, après des décennies de recherches et de travaux, la prévision de l'activité est évaluée selon deux échelles de temps. A long terme, elle se fonde sur l'étude du comportement d'un volcan durant une longue période: plusieurs dizaines ou centaines de milliers d'années. Par un travail de terrain et de laboratoire, on s'efforce d'analyser la structure de l'édifice, la nature des produits qu'il a émis, la fréquence et le style de ses éruptions. Ces éléments permettent d'élaborer des modèles d'évolution future du volcan et de proposer des scénarios sur les types d'activités susceptibles de se manifester. Toutes ces informations peuvent être regroupées dans un document de synthèse appelé "carte des risques volcaniques". Celle-ci fait apparaître en clair les zones susceptibles d'être affectées par les différents phénomènes volcaniques et de mettre en cause tous les développements d'activités humaines (cultures, habitations...). La carte des risques volcaniques d'une région n'a qu'une valeur statistique et dépend de l'état des connaissance du moment. Elle peut donc être évolutive.
En revanche, on commence à savoir simuler les événements théoriques, et donc à pouvoir répondre aux questions du type "Que se produirait-il si... ?". Ainsi, on peut calculer la dispersion d'un nuage éruptif pour prévoir la chronologie et l'épaisseur des retombées. De même, on détermine le parcours probable des coulées en fonction de la topographie, du débit au point de sortie et des caractéristiques de la lave. D'autre travaux portent sur le comportement mécanique des édifices volcaniques pour définir les conditions qui entraînent des effondrements ou des glissements de grande ampleur sur les pentes. Quand ces études auront suffisamment progressé, on peut imaginer que, lors d'une crise volcanique , les effets potentiels pourront être calculés très rapidement afin d'adapter, en temps réel, les mesures de protection. Il peut s'agir, par exemple, de déterminer quelle zone doit être évacuée lorsqu'une coulée de lave commence.

Autre échelle de temps, la prévision à court terme est réalisée à partir de la surveillance instrumentale et visuelle. Une éruption volcanique est toujours précédée du transfert de quantités importantes de magma à l'intérieur de l'édifice volcanique et dans son soubassement; elle correspond communément à l'arrivée de quelques millions de mètres cubes de lave en surface, voire beaucoup plus. Ce déplacement interne de matière induit un ensemble de phénomènes physiques et chimiques dont quelques-uns sont perceptibles ou répercutés en surface. La surveillance sismique est de loin la méthode la plus fiable et la plus utilisée. Pour situer le lieu d'un séisme dans les trois dimensions de l'espace, il faut disposer théoriquement d'au moins trois stations sismiques sur le volcan. Les ondes émises depuis le lieu de fracture atteignent les stations avec des décalages de temps. En pratique, lorsqu'on veut déterminer avec précision les caractères de la sismicité, on installe des réseaux beaucoup plus denses: par exemple, le réseau du Piton de la Fournaise comporte une quinzaine de stations.
Installation d'une station sur le Pinatubo


L'apparition de secousses, ou leur augmentation, constitue le premier signe identifiable du début d'une crise. Puis, l'on suit l'évolution de cette sismicité dans le temps et l'espace. Le déplacement des séismes permet de prévoir la zone probable d'une éruption. On enregistre souvent une activité sismique propre aux volcans, un tremblement continu appelé trémor, qui peut être comparé aux vibrations dans les tuyaux d'eau lorsqu'on ouvre un robinet. Au Piton de la Fournaise, l'apparition d'un fort trémor est, en général, la meilleure indication du début d'une éruption: le robinet est ouvert.
L'observation des déformations du sol s'est imposée comme la seconde méthode opérationnelle. La distorsion des volcans, sous l'effet de la pression souterraine du magma, est une notion peut-être difficile à concevoir. Lorsqu'on est devant la montagne que constitue un volcan, on a du mal à imaginer que cette masse va pouvoir se gonfler ou se dégonfler comme un ballon. Et pourtant, c'est ce qui se produit et avec une amplitude telle qu'on peut facilement mesurer cette déformation avec les outils de la topographie et de la géodésie. Des volcans comme le Piton de la Fournaise ou le Kilauea subissent des déformations de quelques décimètres, voire de quelques mètres, lors des crises. Le mont Saint-Helens est un cas exceptionnel: avant son éruption de 1980, le bombement du sommet a dépassé 100 mètres et s'est développé de 1,5 mètres par jour à certaines périodes!
Des dizaines d'éruptions ont été prévues sur différents volcans. Cependant, la prévision volcanologique est encore loin d'être une science exacte. Les volcanologues ne peuvent raisonner qu'en termes de probabilités car le milieu et les phénomènes sont complexes. Il arrive même qu'une éruption "avorte", c'est-à-dire que la crise s'arrête sans que le magma ait atteint la surface. Sur certains volcans, qui sont souvent aussi les plus dangereux, car les plus violemment explosifs, le fait de détecter l'imminence d'une éruption n'est pas suffisant pour évaluer les risques. Il faudrait aussi être capable de prévoir le caractère et l'ampleur du phénomène, ce qui reste encore souvent difficile.
http://volcanoes.free.fr/vie/prevent/prevent.htm

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