Comme les cratères sont difficiles d'accès et d'approche, les géologues ont étudié les appareils volcaniques anciens, érodés au cours des temps, pour essayer de comprendre ce qu'est un volcan.

On sait qu'un volcan est formé de trois parties : un réservoir de magma en profondeur, une ou des cheminées volcaniques qui font communiquer l'intérieur de la Terre avec la surface, et enfin, la montagne volcanique, qui est soit un cratère, soit un cône à cratère, un dôme, une coulée de lave ou un dépôt de produit d'explosion (nappes de ponces, etc.).

Un même volcan peut possèder plusieurs réservoirs de magma. On a cru que ces chambres de roche en fusion se situaient à de très grande profondeur, des milliers de kilomètres sous la surface de la Terre. Les scientifiques ont prouvé que ceux-ci sont beaucoup plus superficiels.

C'est par les cheminées ou conduits que la roche en fusion arrive jusqu'à la surface. Ce que nous pouvons appercevoir est l'aboutissement d'un long processus qui a commencé dans un réservoir par la fusion de roches, s'est continué par la monté de ces magmas chargés en gaz, avant de se terminer par l'arrivée de ces matières à la surface. Ce que nous appelons "volcans" n'est que l'appareil naturel, qui fait communiquer les zones profondes et la surface de la Terre, et qui permet l'émergence des produits volcaniques.

Un géologue américain a donné une définition assez juste du volcanisme, en disant que "C'est l'ensemble des phénomènes physico-chimiques qui accompagnent l'ascension des magmas". Les éruptions seraient dues à la décompression soudaine des gaz dissous dans le magma.

Origine et répartition

La tectonique des plaques explique la répartition des volcans. En effet, ils se localisent en majorité là où la croûte terrestres se casse, coulisse, se compresse ou se plisse, là où les secousses telluriques abondent : aux limites entre les plaques, le long des dorsales et des arcs.

L'écorce terrestre est divisée en huit grandes plaques lithosphèriques : l'eurasienne, l'africaine, la nord-américaine, la sud-américaine, la nazca, la pacifique, l'indo-australienne et l'antarctique. Elles dérivent les unes par rapport aux autres, s'écartent ou se rapprochent, s'emboutissent ou se chevauchent durant les millions d'années d'existence de notre planète. La majorité des tremblements de terre et des éruptions volcaniques sont situés près des intersections de deux plaques. Les volcans sont donc installés là où il y a d'une part divergence de deux plaques et formation de rifts, c'est-à-dire de fossés d'effondrement, et d'autre part convergence de deux plaques. Le volcanisme le plus répendu est celui situé près des écartements de deux plaques.

Les matériaux volcaniques proviennent en partie de l'asthénosphère, zone visqueuse du manteau immédiatement située sous la lithosphère qui comprend la partie supérieure du manteau et la croûte terrestre. Et donc, ces roches volcaniques arrivent à la surface à la faveur de fractures qui sont liées aux contacts entre plaques lithosphèriques.

Mais ceci explique une partie de l'origine des volcans, et laisse en suspend l'origine de ceux qui se trouvent au milieu des plaques, soit sur les continents soit dans les profondeurs des océans. Ces volcans seraient, selon un américain, le moyen que possède la Terre pour se débarrasser de son trop plein de chaleur interne, tout comme les cyclones évacuent vers les pôles trop froids la chaleur de l'équateur pour rétablir l'équilibre thermique de l'atmosphère.

La désintégration des éléments radioactifs contenus dans les couches profondes de la Terre libère de fabuleuses quantités d'énergie. La conductivité des roches permet d'en dissiper une partie, en nous apportant un chauffage naturel du sous-sol. En effet, pour mieux comprendre le phénomène, il suffit de descendre dans une mine : chaque fois que l'on s'enfonce de 100 mètres sous la terre, la température augmente de 3 °C.

Mais cette conductivité naturelle n'est pas suffisante pour évacuer toute la chaleur. Alors, de temps en temps, la matière s'élève vers la surface emportant avec elle la chaleur en excédent. Au passage, elle échauffe les couches supérieures qu'elle traverse, déclenchant de vastes mouvements de convection. Et donc, parfois, en remontant, elle rencontre un continent et l'on obtient un déchaînement volcanique.

Mais tous les volcans ne sont pas constitués par l'effusion de matériaux provenant de l'athénosphère. En général, la roche en fusion progresse dans des fractures et, comme elle est très chaude, elle fait fondre la roche en donnant naissance à une cavité souterraine appelée chambre magmatique. Cette chambre est donc constituée de roches provenant du manteau, qui ont incorporé une quantité plus ou moins grande de roches de la croûte.

Les éruptions volcaniques : les volcans et leurs produits

Comme nous l'avons vu dans les chapitres précédents, une éruption volcanique est l'ascension d'un magma issu de la profondeur de la Terre et porté à des températures élevées, supérieures à 1000 °C. Mais l'aspect des appareils volcaniques et de leurs produits dépendent de la qualité du magma émis au moment de l'éruption, et en particulier de la teneur en gaz des laves.

Généralement, un volcan qui n'émet que des gaz est en phase d'activité faible. Par contre, on ne sait pratiquement rien sur l'origine de ceux-ci, qui sont souvent nauséabonds et violemment éjectées, en quantités colossales pendant les éruptions. En effet, leur volume et parfois leurs poids sont presque toujours des dizaines voire des centaines de fois supérieurs à ceux des cendres et de la lave vomies par l'appareil volcanique.

Sans oublier les dernières éruptions de la Soufrière, vous pouvez constater que les panaches qui jaillissent des cratères actifs montent souvent très haut et atteignent parfois des dizaines de kilomètres de hauteur. Leur température peut atteidre 1200 °C et leur vitesse d'ascension, 200 kilomètres à l'heure. Pour l'essentiel, ces gaz sont constitués d'eau qui incorpore des chlorures, des carbonates, et des sulfates. Mais on trouve aussi du gaz carbonique et de l'oxyde de carbone, du méthane, de l'ammoniaque et de l'acide chlorhydrique, a plus faible quantité.

Outre les gaz, le volcan rejette également de la lave. Ce terme est d'origine napolitaine : ils reprirent le terme "lava" qui désignait un torrent provoqué par des chutes de pluies abondantes, pour parler, dans leur dialècte, des coulées de roches en fusion dévalant les pentes du Vésuve. La lave est un magma qui a perdu l'essentiel de ses gaz en arrivant à la surface.

La température de la lave varie de 400 à 1200 °C. Les différences de température sont dues à la composition de la lave, et cela influe aussi sur la vitesse d'écoulement de celle-ci. En effet, une lave basique, pauvre en silice mais riches en ferro-magnésiens, sont plus chaudes, mais aussi plus fluides que les laves acides, riches en silice et visqueuses. Les écoulements des laves vont de quelques mètres à l'heure jusqu'à 40 kilomètres à l'heure.

Les coulées prennent deux types d'aspect. Les basiques sont presque lisses. Ce sont les laves que l'on appelle laves cordées ou en écaille des pahoehoe, terme d'origine hawaiienne. Elle ressemble à du goudron qui a refroidi en bourrelets successifs. Sous l'eau, elles se disposent en coussins, les pillow-lavas ou laves en polochons. Une croûte durcit rapidement sous l'effet du refroidissement par l'eau, alors que l'intérieur reste pâteux. Cette croûte s'amincit au fur et à mesure, et va permettre, sous l'effet de la poussée de libérer, en se brisant, des boudins ou polochons de lave qui roulent au pied du front de coulée. Ainsi se forme, en s'empilant, les pillow-lavas qui peuvent atteindre parfois de 50 cm à 1 mètre de diamètre.

Les laves acides donnent des coulées avec des surfaces irrégulière, parsemées de blocs et de scories, fragments de lave. Cet aspect est celui que l'on rencontre dans les nombreuses coulées volcaniques d'Auvergne appelées cheires, ou Aa, terme d'origine hawaiienne.

Mais, les volcans emettent également des projections, qui se solidifient dans l'air et que l'on appelle pyroclastites, ce qui signifie 'débris de feu'. Les débris sont classés par taille. C'est ainsi que les plus fins sont appelés cendres, en fait ce sont de minuscules fragments de lave pulvérisée par les explosions. Ensuite, les débris de quelques millimètres de diamètres sont appelés des lapilli (petites pierres en italien), et les scories, qui correspondent à des fragments de lave non cristallisée, ont quelques centimètres. Vous pouvez même avoir des retombés de gros blocs de forme ovale à l'état visqueux, que l'on appelle des bombes.

C'est en se basant sur l'étude des produits émis par le volcan que l'on détermine les différents types d'éruption.