Thread by @Prof_D_sciences

J’ai bien entendu votre appel #CountAllVote voici donc quelques bases pour bien comprendre les récentes éruptions islandaise et Italienne. Comme d’habitude on va d’abord faire un peu de théorie puis après on appliquera ce qu’on aura appris à ces cas là #Islande #Etna 1/n

https://twitter.com/Prof_D_sciences/status/1374430484982210568

Partie 1 : Généralités
Ceci est le premier thread d’une série de 2 pour vous expliquer les bases du volcanisme, ce premier thread vous donnera les généralités 2/n

Pour commencer il nous faut nous prendre un peu de hauteur et voir comment est structurée notre planète: pour simplifier on peut voir notre planète comme un oignon: elle a différentes couches plus ou moins concentriques (mais aux limites moins nettes qu’avec les oignons) 3/n

Du coup ça donne ça (merci wikipédia). Cette première façon de découper la Terre suit une logique plutôt chimique : chacune des couches présentées ici n’a pas la même composition chimique ou minéralogique et/ou le même état (solide/liquide pour le noyau externe uniquement) 4/n

On peut aussi faire un découpage un peu différent pour les couches 1, 2 et 3 de la figure précédente selon des critères de comportement physique: la lithosphère représente en gros les 150 premiers KM est rigide, cassante alors que l’asthénosphère est ductile, déformable 5/n

Enfin on notera que plus on s’enfonce sous Terre, plus la température (ronds jaunes) et la pression augmentent. On a donc un gradient de température positif entre la surface et la profondeur. Ceci va avoir pour conséquence la mise en place de mouvements de convections 6/n

La convection pour ceux qui dormaient, c’est un transfert de chaleur par mouvement de matière : la matière profonde, chaude est relativement moins dense et s’élève vers la surface où elle se refroidit, deviens plus dense et replonge. (voir la vidéo) 7/n

Voici ce que ça donne en vrai : schématiquement à droite et en simulation à gauche : on voit bien la remontée de matériel chaud depuis les profondeurs qui se refroidit en surface et replonge. Cette convection n’est possible que dans le manteau et pas dans la croute 8/n

Cette convection ajoutée aux propriétés de la lithosphère et de l’asthénosphère est le moteur d’un phénomène que vous connaissez tous : la tectonique des plaques : les plaques de lithosphères sont entrainées sur l’asthénosphère à cause de la convection 9/n

Bon pourquoi je vous parle de ça, quel rapport avec les volcans ? Voyez par vous-même : si vous n’avez pas de pb de vue vous constaterez que le volcanisme semble pas mal lié aux limites de plaques sauf a qq endroits comme Hawaï 10/n

On trouve donc des volcans dans 3 types d’endroits : là où une plaque passe sous une autre (une subduction) comme à droite, là où 2 plaques s’éloignent (dorsales sous-marine comme à gauche) c’est le volcanisme sous-marin évoquée dans les figures du tweet d'avant 11/n

Et on a enfin des volcans qui ne sont pas liés à des mouvements de plaques et se trouvent au milieu d’elles, on parle alors de points chauds comme celui de la Réunion 12/n

Transition toute trouvée pour attaquer nos histoires de volcans. Tout d’abord par quoi se manifeste un volcan ? Par de la lave me répondrez-vous instinctivement et je ne pourrais qu’être d’accord. 13/n

Mais on a un pb là, je vous disais au tweet 3 que seul le noyau externe était liquide et que le reste était solide. Or jusqu’à preuve du contraire la lave est qqc de liquide 14/n

Il se passe donc des phénomènes au niveau des volcans qui font fondre de la roche pour obtenir un liquide plus ou moins visqueux. 15/n

2 paramètres principaux vont jouer pour permettre un changement d’état solide/liquide: la pression et la température. Souvenez-vous qu’au sommet de l’Everest l’eau bout, donc change d’état liquide vers gazeux, à une T°C bien plus basse qu’au niveau de la mer 16/n

Puisqu’on parle d’eau elle joue aussi un rôle : la présence d’eau dans la roche va avoir tendance à abaisser son point de fusion : la roche fond à une température plus basse que sans eau, on dit que le solidus (limite ou commence la transition solide/liquide) s’abaisse 17/n

Donc pour faire fondre une roche on peut : augmenter sa température sans toucher à la pression, baisser la pression sans toucher la température (décompression adiabatique) ou balancer de la flotte (on abaisse le solidus qui devient un solidus hydraté). 18/n

Reprenons notre carte : on voit ici plusieurs types d’éruptions : effusive et explosive (le volcanisme sous marin est aussi effusif). 19/n

Les éruptions effusives sont caractérisées par de belles coulées de lave bien fluide alors que les explosives sont caractérisées par une lave très visqueuse formant des nuées ardentes (pensez au Vésuve et à Pompéi) 20/n

Eruptions effusives :
Eruptions explosives : 21/n

On a donc des laves très différentes mais pourquoi ? La réponse est simple : parce qu’elles ont une composition chimique différentes. Mais pourquoi, alors que les profondeurs de la Terre est relativement homogène on a de telle différence ? 22/n

On peut distinguer plusieurs explications : 1- le taux de fusion du magma, 2- l’origine du magma, 3- l’âge de la chambre magmatique d’où provient le magma. 23/n

1-Sur cette figure que nous avons déjà vu on voit la mention « partiellement fondu » parce que il n’y a jamais une fonte totale de la zone d’où provient la magma. En réalité on a qqc entre 5 et 25% 24/n

C’est important parce que cette fusion partielle provoque un tri des éléments : en effet certains vont plus facilement dans le magma liquide alors que d’autres restent préférentiellement dans le solide. Résultat on obtient des compositions différentes selon ce taux de fusion 25/n

Globalement plus un magma est froid, plus il va être riche en silice, plus il va être visqueux 26/n

2-L’origine du magma: suivant la roche qui fond à l’origine on ne va pas voir le même magma se former même compte tenu du point qu’on vient de voir. Pour étudier ça on regarde des isotopes d’éléments radioactifs
MORB : volcanisme de dorsale
OIB : volcanisme de points chaud 26/n

Il est fait mention ici de manteau appauvri et enrichi, c’est-à-dire que le magma est issu de la fusion de roches appauvries ou enrichies en éléments qui aiment aller dans la phase liquide. Ainsi les roches appauvries ont déjà subie des fusions partielles… 27/n

… du coup une partie des éléments qui aiment aller dans le liquide sont déjà partie dans ce liquide, laissant une roche appauvrie. On voit dans cet exemple que le minéral A fond le premier donc le magma et au début plus riche en minéral 1 que la roche de départ 28/n

3-Parfaite transition pour parler du temps : les premières fusions partielles dans une chambre magmatique créées des magma pauvre en silice (qui préfère le solide) ce qui donne des laves effusives, fluides 29/n

Plus le temps passe, plus le magma s’enrichi en silice donc devient visqueux. On parle alors de série magmatique car on peut faire une chronologie des magmas émis par un volcan en suivant l’évolution chimique de ses magmas. 30/n

La série tholéiitique est plutôt typique des zones de dorsales océanique, la calcoalcaline des zones de subduction et l’alcaline des points chauds. Ce sont des généralités bien sur 31/n

Dernier point la présence d’eau, elle va avoir tendance, de manière contre-intuitive, à rendre le magma plus visqueux 32/n

Voilà pour ce premier thread sur les bases de la magmatologie. Dans la suite on passera au cas islandais et italien pour appliquer ces connaissances et comprendre ce qu’il se passe dans ces régions du monde 33/33

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