Comment se forment les volcans et pourquoi entrent-ils en éruption ?

Tenez-vous au bord d'un volcan endormi et le sol vous semblera éternellement solide. Cette solidité est une agréable illusion. À quelques dizaines de kilomètres seulement sous vos pieds, la roche devient molle et brûlante, parfois entièrement fondue. Un volcan n'est que la fenêtre par laquelle ces profondeurs contemplent la surface de notre planète — et quand la fenêtre s'ouvre, tout change en quelques minutes.

Pour comprendre comment se forment les volcans, il faut d'abord corriger une image répandue : un volcan n'est pas une montagne « en feu » à l'intérieur, comme un fourneau. La chaleur du globe est ancienne. Une partie est un reste de la naissance de la planète, il y a environ 4,5 milliards d'années ; le reste provient de la désintégration naturelle d'éléments radioactifs dans la roche. Cette chaleur est le moteur caché de tout ce qui suit.

Les couches de la Terre : de la croûte au noyau

La Terre est bâtie en couches, comme un oignon. Au sommet, la croûte mince — environ 7 kilomètres sous les océans, mais jusqu'à 35 kilomètres ou plus sous les continents. En dessous s'étend le manteau, la couche la plus vaste, dont la roche est solide mais s'écoule imperceptiblement sur des millions d'années, telle une pâte très raide. Au centre, un noyau métallique, liquide à l'extérieur et solide à l'intérieur malgré une chaleur intense, car la pression écrasante le compacte.

Le manteau supérieur et la croûte forment une enveloppe rigide appelée lithosphère, découpée en immenses plaques que l'on nomme plaques tectoniques. Ces plaques flottent et dérivent sur une couche plus souple, à la vitesse où poussent nos ongles — quelques centimètres par an. Ce mouvement patient dessine la carte des volcans sur toute la planète.

Où naît le magma ?

On pourrait croire que la roche fond simplement parce qu'elle est chaude, mais la réalité est plus subtile. En profondeur, la roche est extrêmement chaude et pourtant solide, car l'immense pression l'empêche de fondre. Le magma se forme quand cet équilibre est rompu de trois manières : la pression chute brusquement lorsque les plaques s'écartent ; de l'eau s'ajoute à la roche et abaisse son point de fusion ; ou la chaleur s'élève localement grâce à un panache remontant des profondeurs.

Le magma est plus léger que la roche solide qui l'entoure : il remonte comme une bulle d'huile dans l'eau. Il s'accumule dans des réservoirs à profondeur moyenne et attend. Lorsqu'il trouve une fissure ou un point faible dans la croûte, il se fraie un chemin vers le haut. Une fois en surface, on le rebaptise lave.

Volcans et frontières de plaques

Plus de quatre-vingt-dix pour cent des volcans du monde se trouvent aux frontières des plaques. Le premier type apparaît aux frontières divergentes, comme la dorsale médio-atlantique, où les plaques s'écartent et le magma remonte pour combler le vide et bâtir une croûte neuve. Le second apparaît aux zones de subduction, où une lourde plaque océanique plonge sous une autre ; l'eau libérée dans le manteau engendre un magma qui remonte et construit des chaînes volcaniques — telle la « ceinture de feu » du Pacifique.

Mais il existe une exception frappante : des volcans situés sur aucune frontière, comme les îles Hawaï au milieu du Pacifique. Ils se forment au-dessus de « points chauds » — des panaches de manteau brûlant remontant de très loin et perçant la croûte comme la flamme d'une bougie sous une feuille de papier en mouvement. À mesure que la plaque glisse sur le point chaud fixe, une chaîne d'îles se forme, la plus ancienne étant la plus éloignée.

Pourquoi certains explosent-ils et d'autres coulent-ils doucement ?

Voici un secret qui surprend beaucoup : la violence d'une éruption n'a rien à voir avec la taille de la montagne, mais tout avec la viscosité du magma et ses gaz dissous. Un magma riche en silice est épais et paresseux, piégeant le gaz comme un miel raide emprisonne les bulles. Quand la pression monte, tout éclate d'un coup en une éruption explosive qui projette cendres et roches à des kilomètres dans le ciel.

Un magma pauvre en silice, au contraire, est fluide ; les gaz s'échappent facilement, comme les bulles d'une bouteille ouverte lentement. Sa lave s'écoule en rivières rouges relativement calmes, comme à Hawaï. C'est exactement l'idée qui fait exploser une bouteille de soda secouée puis ouverte vite, et la laisse tranquille si on l'ouvre lentement.

Peut-on prévoir les éruptions ?

Avant d'entrer en éruption, un volcan envoie généralement des signaux. Son sommet gonfle de quelques centimètres à mesure que le magma monte, de minuscules séismes se multiplient, les gaz s'échappant de ses bouches changent, et le sol alentour se réchauffe. Les scientifiques suivent ces indices avec des inclinomètres, des satellites radar et des sismomètres, émettant des alertes capables de sauver des milliers de vies.

Pourtant, la prévision reste une science de probabilités, non de certitudes. Tous les signaux peuvent hurler qu'une éruption est imminente, puis le volcan se tait — ou un autre entre en éruption après un long silence, prenant tout le monde de court. Voilà pourquoi respecter les volcans et les étudier sans relâche demeure la première ligne de défense pour les millions de personnes vivant à leur ombre, attirées par des sols fertiles et l'énergie géothermique malgré le danger.

Les formes que prennent les volcans

Tous les volcans n'adoptent pas la silhouette du cône élevé que nous imaginons. Le type de magma et le style d'éruption décident de la forme finale. Les volcans boucliers sont larges et à faible pente, comme un bouclier posé au sol, bâtis par une lave fluide qui s'écoule loin avant de durcir ; les géants hawaïens en sont l'exemple classique. Les stratovolcans, à l'inverse, sont les pics escarpés et spectaculaires faits de couches alternées de lave et de cendre durcie, comme le mont Fuji au Japon et le Vésuve en Italie.

Il existe aussi des types plus petits, comme les cônes de scories, qui se forment vite lorsque des fragments volcaniques projetés s'amoncellent autour d'une seule bouche pour former une colline conique. Et les plus puissants de tous sont les « supervolcans », qui entrent en éruption très rarement mais avec une force capable de modifier le climat de la planète pendant des années, comme à Yellowstone aux États-Unis.

Le cadeau des volcans à la vie

Malgré leur image terrifiante, les volcans ont un visage généreux. La cendre volcanique est riche en minéraux, et en se décomposant elle produit certains des sols les plus fertiles de la Terre, ce qui explique que l'on cultive les flancs des volcans malgré le danger. La chaleur géothermique proche des volcans est aussi exploitée pour produire une électricité propre dans des pays comme l'Islande, qui chauffe ses maisons avec l'énergie même de la Terre.

Les volcans ont un titre encore plus profond sur nous. Les scientifiques pensent que les gaz qu'ils ont libérés au fil de milliards d'années ont contribué à former la première atmosphère de la planète et l'eau de ses océans. Le volcan qui ensevelit un village aujourd'hui descend de volcans qui ont préparé le terrain à la vie elle-même. C'est une force de destruction et de création à la fois, qui abat pour rebâtir.

Sources

United States Geological Survey (USGS) — Volcano Hazards Program ; National Geographic — Sciences de la Terre ; Encyclopaedia Britannica — articles « Volcano » et « Plate Tectonics » ; Smithsonian Global Volcanism Program.