Magma et lave

Au Kilauea, un géologue a enfoncé un thermocouple dans de la lave qui surgissait à 3 km de sa bouche éruptive et a mesuré 1100 °C.

Une même roche, deux noms

Sous la surface, la roche en fusion s'appelle le magma. Une fois émise par un volcan, cette même matière s'appelle la lave. L'USGS décrit le magma comme un mélange de roche fondue, de cristaux et de gaz dissous, et propose de l'imaginer comme une bouteille de soda fermée contenant des grains de sable. La partie fondue se compose surtout d'oxygène et de silicium, avec de l'aluminium, du fer, du magnésium, du calcium, du sodium, du potassium, du titane et du manganèse. En refroidissant, elle voit croître des cristaux de différents minéraux jusqu'à devenir une roche magmatique solide. Plus de 80 pour cent de la surface terrestre, au-dessus comme au-dessous du niveau de la mer, est d'origine volcanique.

Le magma se forme à plusieurs dizaines de kilomètres de profondeur. Moins dense que la roche solide qui l'entoure, il remonte sous l'effet de la poussée d'Archimède. Les gaz dissous ajoutent de la pression, comme les bulles dans cette bouteille secouée. Il se fraie un chemin dans les zones fragiles et les fissures, et s'arrête souvent dans un réservoir, la chambre magmatique, à quelques kilomètres sous le volcan. S'il trouve une issue, une éruption commence. Parfois, la roche fondue s'écoule simplement en coulées de lave. Parfois, elle jaillit dans l'air sous forme de nuages de fragments rocheux, les téphras, mêlés de gaz. Les particules les plus fines, les cendres, ont à peu près l'épaisseur d'un cheveu et peuvent faire le tour du monde, portées par les vents d'altitude.

Quelle température la lave atteint-elle ?

L'USGS indique que les lacs de lave, les coulées de lave, les dômes de lave et les coulées pyroclastiques peuvent atteindre environ 1200 °C. Les mesurer est dangereux : les scientifiques n'enfoncent donc un thermocouple dans la lave que si l'endroit permet de rester plusieurs minutes en sécurité. Au Kilauea, l'une de ces mesures a donné 1100 °C. À titre de comparaison, un four de cuisine atteint au maximum près de 250 °C, tandis que les évents de vapeur d'un volcan vont de la température d'ébullition jusqu'à environ 400 °C. La lave luit tant elle est chaude. Sa surface s'assombrit en refroidissant, même si l'intérieur reste fondu.

Fluide ou visqueux

La propriété du magma qui compte le plus pour la forme d'un volcan et le style de ses éruptions est sa viscosité, c'est-à-dire sa résistance à l'écoulement. Le BGS explique que la lave basaltique fluide parcourt de grandes distances avant de refroidir : elle construit donc des pentes larges et douces. Un magma visqueux, comme l'andésite fréquente dans les volcans au-dessus des zones de subduction, ne va pas loin. Il s'accumule près de la bouche éruptive et retient les gaz, qui s'échappent difficilement. La pression augmente jusqu'à leur libération violente : c'est pourquoi les magmas visqueux donnent souvent des éruptions explosives. Imagine que tu souffles avec une paille dans de l'eau : des bulles se forment doucement. Dans un sirop épais, elles éclatent brusquement.

Où le magma se forme-t-il ? Principalement en trois endroits. Aux dorsales océaniques, le manteau chaud remonte dans l'espace ouvert par l'écartement des plaques. Au-dessus des zones de subduction, l'eau libérée par la plaque plongeante facilite la fusion du manteau sus-jacent. Enfin, aux points chauds comme Hawaï, l'Observatoire des volcans d'Hawaï indique que la chaleur provoque une fusion partielle des roches du manteau à partir d'environ 200 à 400 km de profondeur. La suite du cours parcourt ces trois contextes.