L; erupția vulcanică, un fenomen rar pentru știință
Sub un vulcan, multe fracturi umplute cu magmă presurizată se îndreaptă spre suprafață. Majoritatea nu conduc. Din ce motive ?
Câteva milioane de locuitori din regiunea Napoli locuiesc lângă Vezuviu sau câmpurile Flegrei, doi vulcani activi deosebit de periculoși. La nivel global, între 500 și 600 de milioane de oameni trăiesc sub amenințarea unei erupții. Prin urmare, aproape zece la sută din omenire sunt permanent amenințați de activitățile vulcanice, ca să nu mai vorbim de daunele economice asociate acestora. Aceste cifre ilustrează interesul prezicerii erupțiilor și, pentru aceasta, să le înțelegem mai bine.
Cu toate acestea, din punctul de vedere al unui geolog, erupțiile sunt un fenomen relativ rar. Astăzi există 1.625 de vulcani enumerați pe Pământ, dintre care 14 erau activi la începutul lunii martie 2010. Majoritatea vulcanilor erup în intervale diferite de timp. Cea mai mare parte a acestei activități se desfășoară sub mare, pe creastele din mijlocul oceanului. Restul se află în aer liber, la nivelul vulcanilor activi - cei a căror ultimă erupție datează de mai puțin de 10.000 de ani - pe toate continentele. La aceasta se adaugă un număr nedeterminat, dar sigur semnificativ, de vulcani care au cunoscut o singură erupție. În cele din urmă, există doar aproximativ 50 până la 60 de erupții pe an.
Acest lucru este surprinzător având în vedere că astenosfera, stratul care stă la baza litosferei (stratul exterior al Pământului), conține cantități enorme de rocă parțial topită. Magma care provoacă erupții nu se găsește doar în camerele de magmă de sub vulcani, ci aproape peste tot la o anumită adâncime. Cu toate acestea, lângă vulcani, cutremure neîncetat și alte mișcări verticale ale solului atestă faptul că magma este împinsă într-o „țeavă” subterană. Concluzionăm că foarte multe magme în creștere duc rar la o erupție. De ce este așa? Vom detalia această întrebare și vom încerca să răspundem.
Ce este o erupție cutanată? Pentru a avea loc o revărsare de lavă, o fractură umplută cu magmă presurizată trebuie să se îndrepte spre suprafață. Prin urmare, explicarea rarității erupțiilor este de a înțelege de ce se opresc atâtea fracturi în timpul progresului lor.
Să începem prin a studia dinamica vulcanilor, adică studierea proceselor fizice care funcționează în interiorul acestor clădiri și a manifestărilor lor externe. Pentru a face acest lucru, reconstituim și analizăm aceste procese din proprietățile fizice și comportamentele (mecanice, hidrodinamice etc.) ale fluidelor și solidelor vulcanice. În acest context, sunt utile mai multe concepte din fizica materialelor, în special compararea vulcanilor cu materiale compozite, ansambluri de cel puțin două materiale cu caracteristici diferite. Ca orice material compozit, un vulcan este alcătuit din multe roci cu durități, elasticități și rezistențe la tracțiune variabile.
Fracturile se opresc
Vertical sau oblic ?
Mișcarea magmei prin fracturi duce la multe cutremure și alte mișcări verticale la sol. Semnalele seismice corespunzătoare dezvăluie camerele magmatice și fac posibilă o estimare aproximativă a volumelor lor: acestea sunt cuprinse între 5 și 500 de kilometri cubi, ceea ce, în cazul teoretic al camerelor magmatice sferice, corespunde unor diametre cuprinse între doi și opt kilometri. Cu toate acestea, unele camere de magmă sunt mult mai mari, deoarece erupțiile explozive din trecut au expulzat între 1.000 și 5.000 de kilometri cubi de material ... ceea ce corespunde camerelor cu diametrul de 12 până la 21 de kilometri.
Cu toate acestea, majoritatea camerelor magmatice nu au formă sferică, ci mai degrabă elipsoidală, lucru confirmat de plutonii observați în Islanda, aceste camere magmatice umplute cu magmă înghețată și eliberate prin eroziune (vezi figura de pe pagina opusă). Multe dintre aceste camere magmatice sunt, de asemenea, turtite, în special cele situate sub crestele oceanului și cele care au dus la marile explozii din trecut. Cei mai mari dintre ei aveau o lățime de 30 de kilometri și o lungime de aproximativ 80 de kilometri.
Cum se deplasează magma de la camera magmatică la suprafață? Cele mai frecvente erupții sunt cauzate de vulcani situați pe falii care pot fi recunoscute prin aliniamentele lor de cratere: vulcani fisurali. Acești vulcani sunt alimentați cu magmă prin conducte lungi născute din fracturarea stâncii. Acest tip de conducte este, de asemenea, cel al celor mai multe alte categorii de vulcani. Cu toate acestea, aceste canale mai mult sau mai puțin cilindrice s-au format sub influența eroziunii datorită trecerii forțate a magmei în fisuri și, din nou, doar în imediata apropiere a suprafeței. Majoritatea canalelor care transmit magma sunt verticale sau foarte abrupte. Cu toate acestea, în unele stratovulcani, fracturile diverg într-un unghi față de camera magmatică (vezi figura opusă), care poate fi observată direct pe plutonii unor zone foarte erodate din Islanda.
Cantitatea de material transportată de un canal către suprafață variază în funcție de volumul camerei de magmă și de presiunea din aceasta. Cel mai mare flux de lavă din vremurile istorice, Laki din sudul Islandei, a fost de 14 kilometri cubi. Acest volum este mic în comparație cu cel emis de Yellowstone, acum 640.000 de ani: erupția ar fi descărcat 1.000 de kilometri cubi de lavă. Alte fluxuri bazaltice au atins volume cuprinse între 2.000 și 3.000 de kilometri cubi.
Dacă toate conductele de magmă care părăsesc o cameră magmatică ar ajunge la suprafață, erupțiile ar fi de patru până la zece ori mai numeroase. Nu este cazul, deoarece majoritatea fracturilor care se formează dintr-o cameră de magmă presurizată se propagă și apoi se opresc. Acest fapt este atestat atât prin măsurători geofizice pe vulcani activi, cât și prin examinarea conductelor aparente ale vulcanilor străvechi erodați.