ONDES DE GAZ, volcanologie

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Les ondes de gaz magmatique, ou ondes de porosité, sont des phénomènes se produisant au sein du magma des volcans de subduction qui peuvent expliquer une certaine périodicité de leur activité.

La surveillance des volcans actifs s’est largement développée au cours des dernières décennies. L’ascension du magma sous les volcans actifs cause en effet des petits séismes et des déformations du sol ; elle conduit aussi à l’échappement de gaz magmatique en surface. Tous ces phénomènes sont maintenant enregistrés par des réseaux locaux, principalement constitués de sismomètres (mesurant les secousses sismiques), mais aussi d’inclinomètres (mesurant les déformations du sol), qui sont installés dans les observatoires volcaniques et dédiés à l’étude et à la surveillance d’un volcan particulier. Ces enregistrements ont permis de montrer que les volcans explosifs au magma riche en silice, dits « volcans gris » (ainsi appelés par les volcanologues Maurice et Katia Krafft), typiques des zones de subduction, présentaient souvent un comportement cyclique au cours d’une phase éruptive, avec une période caractéristique de quelques heures à quelques jours.

Cette périodicité a été mise en évidence au volcan de la Soufrière Hills (Montserrat, Petites Antilles), mais aussi au mont Pinatubo (Philippines) ou encore au volcan Sakurajima (Japon). À la Soufrière Hills, en 1996-1997, elle a été enregistrée par les inclinomètres, révélant des épisodes cycliques d’inflation et de déflation de l’édifice, ainsi que par les sismomètres : le nombre d’événements sismiques par unité de temps ou encore l’amplitude des signaux sismiques augmentent et diminuent selon cette même périodicité. Pour ces volcans, le pic du cycle est marqué par le maximum d’inflation et des densités de mouvements sismiques plus importantes. Ces périodes d'activité correspondent en général à un événement éruptif important, comme un écoulement pyroclastique, une explosion ou encore un épisode de croissance rapide du dôme volcanique associé à un fort dégazage.

Signaux sismiques

Dessin : Signaux sismiques

Enregistrements réalisés au volcan de la Soufrière Hills à Montserrat (Petites Antilles), lors de l'éruption de 1997. L'amplitude des signaux sismiques mesurée en temps réel (a), les déformations du sol mesurées par les inclinomètres (b), ainsi que le nombre d'événements sismiques (c)... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Ce comportement périodique trouve certainement son origine au sein du conduit volcanique puisque les signaux liés à cette périodicité ne sont enregistrés qu’à proximité de l’évent. Les laves des volcans gris sont très visqueuses, car elles sont riches en silice, et initialement très riches en eau. Lors de son ascension, l’eau dissoute dans le magma s’en dissocie et forme une phase gazeuse au sein de la matrice magmatique qui devient alors de plus en plus sèche et visqueuse alors qu’elle atteint le sommet du conduit. Un bouchon de magma rigide se forme ainsi en haut du conduit volcanique et obstrue l’évent. La formation et le comportement de ce bouchon qui glisse et se lie alternativement aux murs du conduit expliquent que les taux d’éruption peuvent varier abruptement au cours d’une même phase éruptive. Cependant, la cause de la périodicité des événements éruptifs majeurs restait floue. Celle-ci vient de trouver une explication dans le fait que des ondes de gaz magmatique, ou ondes de porosité, qui résultent de la différence de comportement entre le gaz et le magma lors de leur ascension dans le conduit, peuvent se former dans le conduit (C. Michaut, Y. Ricard, D. Bercovici et R. S. J. Sparks, « Eruption cyclicity at silicic volcanoes potentially caused by magmatic gas waves », in Nature Geosciences, vol. 6, pp. 856-860, 2013).

La lave qui pénètre dans le conduit est en effet un mélange de magma et de gaz, aux propriétés physiques très différentes. Le gaz, plus léger que le magma, s'élève plus vite et se sépare de celui-ci. De plus, lors de son ascension, le gaz se détend par décompression. Pour le laisser passer, le magma se déforme et se compacte. Ce faisant, il comprime ce gaz ascendant. S’instaure alors une compétition entre compression du gaz et expansion du gaz contenu dans le magma par ascension, processus qui dominent alternativement au sein du conduit : il en résulte une alternance de zones compactées, peu riches en gaz, et de « bulles » pulsées (ou « pulses de gaz »), riches en gaz, appelées aussi « ondes de gaz », sur une longueur tout à fait spécifique.

Pulses de gaz magmatique

Dessin : Pulses de gaz magmatique

Schéma montrant l'alternance entre des zones compactées, pauvres en gaz, et des zones riches en gaz, ou pulses de gaz, sur une longueur d'onde bien spécifique, dans le conduit volcanique. Cette oscillation de la teneur en gaz est causée par la compétition entre la compaction (ou déformation... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

En effet, si la longueur entre deux zones riches en gaz (équivalent de la longueur d’onde en physique) est trop courte, la compaction du magma prédomine et comprime le gaz ; les longueurs d’onde courtes sont donc atténuées et disparaissent au cours de l’ascension. Si la longueur d’onde es [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 3 pages

Médias de l’article

Signaux sismiques

Signaux sismiques
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Pulses de gaz magmatique

Pulses de gaz magmatique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 2 médias de l'article


Écrit par :

  • : docteure en géophysique, maître de conférences à l'Institut de physique du globe de Paris

Pour citer l’article

Chloé MICHAUT, « ONDES DE GAZ, volcanologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 08 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-de-gaz-volcanologie/