PYROCLASTIQUES (DÉPÔTS)

PYROCLASTIQUES (DÉPÔTS)

PYROCLASTIQUES DÉPÔTS

Les dépôts pyroclastiques, dont le nom d’origine signifie «brisés par le feu», résultent d’éruptions volcaniques explosives. Ce terme, très général, englobe pratiquement tous les matériaux émis par les volcans, à l’exception des coulées de laves. En relation avec le dynamisme générateur de l’explosion, deux grands types doivent être distingués: les retombées (fall ) et les écoulements (flow ).

Les dépôts pyroclastiques désignent des matériaux — cendres, lapilli, bombes, blocs anguleux — projetés verticalement hors du cratère et retombant à une distance plus ou moins grande de celui-ci. Leur dénomination dépend uniquement de leur granulométrie: les cendres mesurent de quelques micromètres à 2 millimètres, les lapilli de 2 à 64 millimètres, les bombes et les blocs anguleux ont une taille supérieure à 64 millimètres et atteignent parfois plusieurs mètres. Les bombes volcaniques résultent de l’émission de magma qui prend, au cours de sa trajectoire, une forme fuselée. Cette morphologie est conservée si la bombe atteint le sol à l’état solide, sinon elle s’écrase en forme de «croûte de pain» ou de «bouse de vache», selon la viscosité du magma.

Un qualificatif supplémentaire permet de préciser la nature de ces matériaux. On distingue les fragments massifs de lave solidifiée et ceux de lave vacuolaire qui sont soit des scories , soit des ponces . Les vacuoles résultent de la présence de bulles de gaz durant la solidification de la lave. Les scories et les ponces sont, par conséquent, de faible densité; ainsi, on peut décrire précisément un dépôt pyroclastique en parlant, par exemple, de cendres ponceuses ou de lapilli scoriacés.

Les dépôts de retombées pyroclastiques se caractérisent par un bon granoclassement des éléments. Les plus grossiers, retombés les premiers, constituent la base de la formation, puis succèdent des éléments de plus en plus fins.

Les écoulements pyroclastiques sont des émulsions intimes de liquide-solide-gaz à haute température (supérieure à 300 ⁰C) émis brutalement dans une direction plus ou moins latérale, la vitesse pouvant atteindre 500 kilomètres à l’heure. Ils constituent donc un risque volcanologique majeur pour l’homme, comme le mirent en évidence les nuées ardentes (écoulement pyroclastique particulier) émises le 8 mai 1902 par la montagne Pelée, qui détruisirent la ville de Saint-Pierre de Martinique et tuèrent ses 28 000 habitants. Après la mise en place de ces produits, les gaz s’échappent, les liquides se solidifient, et l’ensemble s’affaisse sur lui-même. L’affleurement est une formation meuble, constituée de blocs emballés dans une matrice cendreuse. Contrairement aux retombées, les dépôts d’écoulement ne présentent pas de granoclassement.

Les dépôts pyroclastiques, initialement pulvérisés, peuvent se souder ultérieurement. On appelle tephra ceux qui restent meubles, et roches pyroclastiques ceux qui deviennent consolidés. Ainsi des cendres ou des lapilli chauds, après leur retombée, s’agglomèrent-ils et se soudent-ils parfois en un niveau de tufs . De même, les blocs et leur matrice forment une brèche compacte. La température de soudure des dépôts d’écoulement pyroclastique est de 525 ⁰C en présence de vapeur d’eau. Certaines ignimbrites , assimilables à des nuées ardentes hypertrophiées, se mettent en place à une température supérieure (600 ⁰C). L’affleurement est alors un dépôt soudé mimant une coulée de lave. Seule une étude au microscope permet de distinguer des éléments anguleux et des gouttes de magma figées en forme de flammes, qui témoignent de la compaction. L’induration du dépôt se produit ultérieurement, par exemple par hydrothermalisme sous l’action des fumerolles. Les cendres retombées en milieu lacustre forment des cinérites . Les hyaloclastites , cendres hydratées plus ou moins soudées, caractérisent les milieux marins peu profonds.

Certains matériaux volcaniques remobilisés se redéposent comme des sédiments, appelés dépôts volcano-sédimentaires . Un lahar , terme indonésien, est une sorte de coulée boueuse qui résulte de la remobilisation, à la faveur d’une instabilité (séisme, pluies abondantes ou fonte de glaciers sommitaux), de matériaux volcaniques déposés sur les flancs pentus de l’édifice. Les lahars, par leur pouvoir de destruction énorme, sont à l’origine de catastrophes. Ainsi, le 13 novembre 1985, des coulées de boue, provoquées par la fonte d’une partie du glacier sommital du Nevado del Ruiz (Colombie) lors de l’éruption volcanique, dévalèrent les pentes du volcan et parcoururent 50 kilomètres; elles recouvrirent complètement la ville d’Armero et firent plus de 22 000 victimes. De même, les coulées de boue consécutives à l’éruption du Pinatubo (Philippines) en juin 1991 étaient dues aux grandes quantités de cendre et aux pluies torrentielles. Les dépôts très hétérogènes de ces lahars sont constitués d’un mélange de blocs de lave emballés dans la cendre et dans l’argile des sols dévastés.

À la différence des dépôts meubles, les dépôts indurés résistent bien à l’érosion et constituent, de ce fait, des témoins précieux d’un volcan ancien (paléovolcanisme).

Les dépôts pyroclastiques peuvent avoir deux types d’origine. Dans le cas d’une éruption magmatique , ils sont constitués par le magma juvénile (blocs, cendres, cristaux, etc.), d’origine profonde, émis lors de l’éruption. Dans le cas d’une éruption phréatique , l’émission de dépôts pyroclastiques résulte de la pulvérisation de matériaux anciens, sous l’effet de la vaporisation souterraine de l’eau de la nappe phréatique. Dans le cas intermédiaire d’une éruption phréato-magmatique , l’origine est mixte. L’examen détaillé des dépôts permet de reconnaître ces deux types d’éruptions aux dangers bien différents. Les fragments neufs, souvent scoriacés ou ponceux, se distinguent des fragments lithiques , anciens et recyclés, de forme anguleuse. Les cristaux de la nouvelle génération sont automorphes et différents des cristaux anciens fragmentés. Enfin, au microscope électronique à balayage, on reconnaît les verres microponceux, issus de la solidification des gouttelettes de magma, des verres anciens anguleux pulvérisés.

La quantité de matériel émis dépend directement de l’indice d’explosivité de l’éruption. G. P. L. Walker retient trois paramètres caractéristiques des dépôts pour quantifier l’éruption génératrice: l’épaisseur maximale parfois de l’ordre de plus de 10 mètres, la dispersion et la fragmentation. Dans le cas de l’éruption du Taupo, en Nouvelle-Zélande, en l’an 130, 100 000 kilomètres carrés ont été recouverts par une épaisseur d’au moins 2 millimètres de dépôts de ponces, dont 90 p. 100 des fragments avaient une taille inférieure à 1 millimètre. Le record historique de volume appartient au Tambora (Indonésie), qui, en 1815, émit 150 kilomètres cubes de matériaux. Certaines éruptions ont dû délivrer plus de 1 000 kilomètres cubes, telle celle qui créa la caldeira de Toba, à Sumatra, il y a 75 000 ans. Les cendres retombent alors loin du lieu d’émission. Elles sont retrouvées ultérieurement, par forage, jusque dans les sédiments océaniques ou les calottes polaires, où elles sont particulièrement bien conservées. De tels niveaux volcaniques largement dispersés constituent des repères chronologiques très précis pour la tephrochronologie . La colonne éruptive, d’une hauteur de 15 à 55 kilomètres, peut atteindre la stratosphère. Les cendres sont alors satellisées autour de la Terre pendant plusieurs mois. Ainsi, lors de l’éruption du Pinatubo en 1991, des aérosols ont été injectés dans la stratosphère entre 17 et 26 kilomètres d’altitude et ont mis trois semaines environ pour encercler la Terre au niveau équatorial. Le climat subit alors une modification sensible à l’échelle mondiale, la température moyenne baissant d’un quart de degré Celsius environ.

Encyclopédie Universelle. 2012.