Figure 31. Hazards associated with volcanic eruptions Schematic figure illustrating hazards associated with different types of volcanic eruptions. Most commonly, not all hazards shown will accompany a single eruption from a volcano, although a single eruption can produce more than one type of hazard at the same time. The rock classification at the bottom emphasizes that magmas with greater amounts of SiO2 (weight per cent) are more likely to produce large, explosive eruptions (modified from Myers et al., 1998). image agrandie [GIF, 31.0 ko, 474 X 586, avis]

Les volcans en éruption peuvent générer beaucoup de risques primaires comprenant des coulées de lave, des coulées pyroclastiques, des nuées ardentes, des bombes volcaniques, des nuages de cendre, des glissements de terrain, des coulées de débris et des nuages de gaz empoisonnés (Figure 31). Le type d'une éruption et le type de risques dépendent largement de la taille de l'éruption, de la composition du magma éruptif et de l'environnement dans lequel a lieu cette éruption.

Figure 32. Volcanoes in proximity with air routes Diagram showing major air routes over western Canada. The volcanoes marked with stars are described in more detail in the Catalogue of Canadian Volcanoes image agrandie [GIF, 23.0 ko, 360 X 471, avis]

Par exemple, une petite éruption aérienne basaltique dans une région éloignée de la Colombie-Britannique (ex. près du Mont Edziza, au nord-ouest de la Colombie-Britannique, Figure 32) constituerait un risque minimal comparé à une grosse éruption explosive dacitique au Mont Meager dans le sud-ouest de la Colombie-Britannique. Cependant, même dans des régions éloignées comme le Mont Edziza, une éruption peut avoir un impact considérable si elle a lieu sous un sommet recouvert d'un glacier. La fonte rapide de la glace et de la neige peut entraîner des coulées de débris (lahars) ou des inondations. Ces inondations, porteuses de grandes quantités d'eau et de débris peuvent détruire les passes à saumon dans les rivières environnantes et menacer les villages le long de ces rivières.

Pour quantifier la magnitude d'une éruption volcanique, on assigne à l'éruption un chiffre de 0 à 8 sur une échelle linéaire; cette échelle, appelée indice d'explosivité volcanique (IEV), tient compte du volume de matériel éruptif, de la hauteur du nuage de l'éruption, de la durée de la phase éruptive principale et d'autres paramètres. Par exemple, le 18 mai 1980, l'éruption du Mont St-Hélène a détruit 632 km2 de terres, éjecté 1,4 km3 de magma et produit une colonne éruptive qui s'est élevée à 24 km. On lui a assigné un IEV de 5. Par ailleurs, on aurait assigné à la dernière grosse éruption de la caldeira Yellowstone, qui a eu lieu il y a 600 000 ans et a éjecté plus de 1000 km3 de magma, un IEV de 7. Cependant, les IEV de la grande majorité des éruptions volcaniques varient entre 0 et 2.

On peut aussi associer aux volcans plusieurs risques secondaires. Les risques secondaires ne sont pas associés à l'éruption elle-même, mais sont plutôt les conséquences sur l'environnement créés par le volcan. Ils comprennent des coulées de boue, des coulées de débris, des glissements de terrain, la contamination des eaux souterraines et de surface (Figure 31). Tous ces risques peuvent perdurer des décades après l'éruption et même longtemps après que le volcan soit considéré comme éteint. Les stratovolcans sont particulièrement susceptibles aux coulées de débris parce que leurs pentes sont généralement très abruptes et parce qu'ils sont situés dans des régions accidentées. La chaleur, au plus profond du magma en refroidissement, entraîne une altération hydrothermale des roches qui le recouvrent. Dans ce processus, l'eau chaude attaque les roches volcaniques et les transforme en argile. La présence d'argile affaiblit les roches et augmente le risque de glissements de terrain.

Figure 33. Coulée de lave basaltique Une petite coulée de lave basaltique au Mont Etna, montrant une fine croûte fracturée. La température de la lave incandescente atteignait presque les 1 000° C. (Photo de S. Sparks (Université de Bristol)) image agrandie [JPEG, 21.1 ko, 400 X 250, avis]

Figure 34. Croûte de lave 'pahoehoe' Une croûte de lave cordée (pahoehoe) conservée sur une coulée de basalte solidifiée sur le Mont Etna. Quand une croûte continuel, homogène et flexible se forme sur une lave, le déplacement de la lave sous la croûte la froisse en plis, comme un tapis qui se fripe. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 31.7 ko, 400 X 259, avis]

Les coulées de lave accompagnent souvent les éruptions volcaniques, surtout les éruptions basaltiques. Bien qu'elles puissent détruire tout objet immobile sur leur chemin, y compris les maisons, les routes et les observatoires de volcans, elles font partie des processus les moins dangereux associés à une éruption volcanique. Les coulées se déplacent lentement, entre quelques kilomètres à l'heure et une fraction de kilomètre à l'heure; les gens et les animaux peuvent normalement s'écarter de leur chemin. Les coulées de lave engendrent cependant beaucoup de risques secondaires. Elles peuvent être à l'origine d'incendies de forêts et détruiront généralement toute structure sur leur passage. L'éruption d'une coulée de lave peut aussi être accompagnée de l'expulsion de gaz empoisonnés comme durant celle du Laki en Islande en 1783. Une coulée de lave peut faire barrage aux rivières, changer leur cours, tuer les poissons résidents et même agir comme barrière à la montaison des poissons. C'est arrivé le long de la rivière Nass dans le nord de la Colombie-Britannique pendant l'éruption du cône de Tseax. La possibilité d'une éruption de lave sur ou sous un glacier est une inquiétude particulière dans l'Ouest canadien. Un tel événement pourrait causer la fonte de la glace à grande échelle et engendrer une inondation catastrophique; on donne à de telles inondations leur nom islandais 'jökulhaups'.

Figure 35. Tube de lave Un "puits de lumière" dans le toit d'un tube de lave sur le Mont Etna. Une fois qu'une croûte assez épaisse s'est formée au dessus d'une lave, elle ne peut plus être déformée par la coulée de lave; celle-ci coule séparément dans un tunnel fait de sa propre croûte qu'on appelle un tube de lave. À certains endroits, la croûte est assez faible pour que des morceaux s'y effondrent, formant des fenêtres dans la lave incandescente; ce sont de bons emplacements pour prendre des mesures, comme le font içi les volcanologues. (Photo S. Sparks (Université de Bristol)) image agrandie [JPEG, 16.4 ko, 400 X 274, avis]

Figure 36. Mont St-Hélène Une coulée pyroclastique (la partie plus pâle à la base d'une colonne de cendre) formée par l'effondrement d'une partie de la colonne d'éruption explosive au Mont St-Hélène, en 1980. Les coulées qui se forment ainsi sont parmi les plus dangereuses parce qu'elles ont une très grande force d'impulsion et se déplacent par conséquent très vite. (Photo D. Swanson (Commission géologique des États-Unis)) image agrandie [JPEG, 27.2 ko, 264 X 390, avis]

Figure 41. Dépôt pyroclastique Dépôt d'une coulée pyroclastique à Montserrat en 1996. Une fois qu'une coulée pyroclastique a perdu son impulsion, le matériau qui la compose se dépose sur le sol pour former un dépôt ondulé de cendre et des blocs. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 33.4 ko, 400 X 261, avis]

Les coulées pyroclastiques sont des avalanches denses de gaz chauds, de cendres chaudes et de blocs qui roulent le long des pentes d'un volcan durant une éruption (Figure 31). Elles sont le plus souvent associées à des éruptions explosives et se forment lorsque la colonne de cendres, qui s'élève du volcan, s'effondre. Elles se forment également quand une éruption moins forte s'écoule par le bord d'un cratère ou d'une caldeira, ou quand une coulée ou un dôme de lave, sur une pente abrupte, se désintègre. Les coulées pyroclastiques provenant de l'effondrement d'une colonne peuvent atteindre une vitesse considérable et voyager sur de grandes distances. On a enregistré des vitesses entre 50 et 150 km/h et les distances de trente km ne sont pas inhabituelles. Bien qu'extrêmement rares, les plus grosses éruptions ont engendré des coulées pyroclastiques qui se sont rendues jusqu'à 100 km du volcan. Toutes les coulées pyroclastiques sont extrêmement destructrices, détruisant les bâtiments, les arbres ou tout autre objet sur leur passage par choc, enfouissement ou incendie. Des gens pris dans une coulée pyroclastique ont peu de chances de survie. Les dépôts pyroclastiques sont peu nombreux dans les volcans canadiens en dormance, mais on en a trouvé au Mont Meager, au Mont Hoodoo et au Mont Edziza (Figure 32; voir le Catalogue des volcans canadiens).

Figures 37-40. Coulée pyroclastique Série de photos montrant le déplacement d'une petite coulée pyroclastique s'écoulant des bords du dôme en expansion (dans le nuage) à Montserrat en 1997. Les photos ont été prises à quelques secondes d'écart seulement. La coulée ressemble à une fumée grise collée au sol, mais est composée d'un mélange de gaz, de cendre et de blocs denses de lave brûlante. Le voile du nuage cendreux masque l'intérieur dense; il se dissocie parfois de la partie dense pour former un courant, moins dense et plus mobile, qu'on nomme nuée ardente. (Photos M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 189.0 ko, 400 X 1041, avis]

Les nuées ardentes sont des nuages denses de gaz chauds et de débris rocheux, qui sont générés par l'interaction du magma et de l'eau. Elles sont plus violentes et se déplacent plus vite que les coulées pyroclastiques; des vagues ont été enregistrées à plus de 360 km/h. Elles sont extrêmement destructrices à cause de leur haute densité et de leurs vitesses élevées. Les gens et les structures situés sur leur passage ont peu de chances de survie. White Horse Bluffs, en Colombie-Britannique, s'est formé à partir de dépôts successifs de nuées ardentes; mais en général, ces dépôts se conservent difficilement et le peu de vestiges qui subsiste s'érode facilement.

Figure 42. Nuée ardente Une nuée ardente à la surface de la mer à Montserrat en 1996. La nuée a commencé quand une coulée pyroclastique dense s'est échappée du dôme de lave en expansion; elle a coulé le long du flanc du volcan jusqu'à la mer. La partie la plus dense de la coulée s'est arrêtée à la plage, mais le nuage, plus léger que l'eau mais plus dense que l'air, s'est dissocié et a continué au-dessus de l'eau, sur environ 100 m. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 28.5 ko, 400 X 260, avis]

Figure 43. Destruction par une nuée ardente Les vestiges de la maison Tar River Estate, à courte distance et en contrebas du dôme de lave en expansion, à Montserrat en 1997. La maison a été ravagée par une nuée ardente dont la puissance était semblable au souffle d'un ouragan, mais à des températures entre 200 et 600° C. La nuée a laissé debout les murs de béton et les plus gros arbres, mais elle a soufflé et brûlé les plus petits morceaux de bois et les feuilles. Malgré sa puissance destructrice, la nuée n'a laissé que quelques millimètres d'épaisseur de dépôt. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 33.9 ko, 400 X 257, avis]

Figure 44. Le Mont St-Hélène en 1980 Colonne d'éruption explosive du Mont St-Hélène en 1980, peu après le glissement de terrain initial et le souffle latéral. La colonne contient de la cendre, de la ponce et de lourds blocs de lave, mais elle peut s'élever à des dizaines de kilomètres de hauteur. (Photo D. Swanson (Commission géologique des États-Unis)) image agrandie [JPEG, 22.0 ko, 256 X 390, avis]

Le téphra est de la roche volcanique pulvérisée et accompagne presque toutes les éruptions volcaniques explosives. Durant les éruptions explosives très violentes, le téphra est transporté dans la haute atmosphère et le téphra le plus fin (la cendre) peut être entraîné par les courants aériens sur des centaines voire des milliers de kilomètres. Les projectiles balistiques (c.-à-d. les blocs et les bombes volcaniques) sont les plus gros blocs du magma désintégré et pulvérisé qui sont le plus souvent éjectés à de courtes distances de la cheminée (Figure 31), mais il arrive qu'ils soient projetés à plusieurs kilomètres. Dans les éruptions moins violentes,la plupart du téphra retombe dans un rayon de quelques kilomètres de la cheminée et les projectiles balistiques qui l'accompagnent à des distances relativement plus courtes.

Figure 45. Mont Pinatubo Image satellite, en contre-plongée, du sommet de la colonne d'éruption explosive du Mont Pinatubo (Philippines) en 1991; on la voit perçant brutalement les nuages d'un typhon. À mesure que la colonne de cendre s'élève, elle se met éventuellement à flotter et se déploie pour former un nuage en forme de champignon qui déplace latéralement la cendre loin du volcan. (Photo W. Duffield (Commission Géologique des États-Unis)) image agrandie [JPEG, 18.2 ko, 257 X 390, avis]

À cause d'une dispersion souvent étendue, les cendres volcaniques peuvent représenter un risque important pour la santé et créer des problèmes économiques dans une grande région. La cendre peut polluer les réserves d'eau et interrompre les transports; des accumulations de cendre lourde peuvent entraîner l'effondrement de bâtiments et d'autres structures. La cendre inhalée peut aggraver des conditions respiratoires comme l'asthme et la bronchite. Les particules grossières peuvent se loger dans le nez (causant une irritation) et les yeux (abrasion de la cornée). Une exposition à long terme à la cendre volcanique peut entraîner la silicose. Cependant, la cendre est rarement une cause directe de décès, à moins que sa retombée soit si forte qu'elle soit la cause de suffocation.

La cendre peut endommager de l'équipement mécanique et électrique. Elle est abrasive et, à de grandes distances du volcan, si fine qu'elle peut faire son chemin dans les engrenages et autres parties mobiles d'équipement et de machinerie entraînant des dommages et des pannes mécaniques. Les équipements informatiques sont particulièrement sensibles à ce type de dommage. L'acheminement d'électricité peut être interrompu parce que les transformateurs sont mauvais conducteurs de chaleur; ils peuvent surchauffer et exploser s'ils sont couverts que par des millimètres de cendre.

Figure 46. Le nuage en forme de champignon Le bord d'attaque du nuage en forme de champignon d'une éruption explosive du Mont St-Hélène en 1980. La cendre est transportée latéralement loin du volcan à des centaines de kilomètres, à l'altitude de vol des avions à réaction commerciaux, créant un risque considérable pour le trafic aérien. (Photo D. Swanson (Commission géologique des États-Unis).) image agrandie [JPEG, 11.4 ko, 400 X 250, avis]

La cendre peut affecter un avion volant à haute altitude. L'impact dommageable de la cendre sur les moteurs à réaction à haute performance a fait les manchettes pour la première fois en 1982, lorsqu'un Boeing 747, en vol au-dessus de l'Indonésie, a été pris dans les cendres du volcan Gallunggung. Bien que l'avion ait été sévèrement endommagé et que les quatre moteurs se soient arrêtés, il a été capable de faire un atterrissage de fortune à Djakarta. Depuis, le nombre d'incidents impliquant la cendre volcanique et des avions n'a cessé de croître et on a étudié plus soigneusement les effets dommageables de la cendre. La cendre aspirée par les moteurs à réaction abrase les parties extérieures du moteur et peut entrer en fusion aux températures élevées du moteur. L'abrasion endommage sérieusement les pales des réacteurs et la cendre en fusion perturbe le mélange d'air et de combustible dans la chambre de combustion, entraînant l'arrêt du moteur. La cendre abrase aussi l'extérieur de l'avion, givrant les vitres de la cabine de pilotage et les lumières pour l'atterrissage. La cendre absorbée peut endommager gravement le système de navigation et le système hydraulique. La menace de cendre en suspension sur les routes aériennes canadiennes constitue, à court terme, l'impact le plus important pour le public canadien (Figure 32).

La cendre a aussi des effets dévastateurs sur les poissons dont elle abrase les ouïes. Des études menées sur la truite arc-en-ciel de mer et le saumon, dans les cours d'eau à l'ouest du Mont St-Hélène, ont démontré que les populations de poissons ont énormément souffert après l'éruption de 1980. Il y avait également beaucoup d'effets secondaires mortels comme la disparition de frayères et de la végétation riveraine. D'épaisses accumulations de cendre et des coulées de boue peuvent tuer la couverture végétale riveraine (les arbres et les arbustes qui poussent normalement le long des cours d'eau) qui gardent les eaux fraîches et les rendent habitables pour les poissons.

D'épaisses accumulations de cendre peuvent avoir un effet significatif sur la foresterie et l'agriculture. La cendre peut arracher les feuilles des arbres et enterrer les petits plants. Il est difficile de prendre soin des arbres et des récoltes couverts de cendre à cause des problèmes éventuels causés par la cendre aux équipements et aux véhicules de récolte et de culture. Le vent et l'équipement mobile redistribue également la cendre, prolongeant le problème. Cependant, l'impact à long terme de la cendre peut être bénéfique; la cendre enrichit le sol et, comme le téphra de l'éruption du Mont St-Hélène en 1980, peut agir comme paillis, retenant l'humidité et renforçant la croissance.

Ce risque, connu sous plus d'un nom, implique l'effondrement d'une partie du volcan. Si l'effondrement est associé à une éruption, il peut en résulter une éruption plus importante et éventuellement plus explosive que celle à laquelle on aurait pu s'attendre. Ce fut le cas, le 18 mai 1980, de l'éruption du Mont St-Hélène où la dépressurisation catastrophique du volcan, engendrée par un énorme glissement de terrain, a entraîné une éruption d'un caractère très différent de ce qui avait été prévu. Quand le magma est poussé dans le volcan, de la chambre magmatique inférieure par le conduit magmatique, le volcan gonfle comme lorsqu'on gonfle un ballon (Figure 31). Pendant le gonflement, les flancs du volcan deviennent très abrupts et instables. Durant cette phase, le tremblement de la terre associé à la poussée dans la cheminée et à la montée du magma peut déclencher un effondrement. L'effondrement d'une grande partie de l'édifice s'appelle un 'effondrement de secteur'.

Les glissements de terrain et les avalanches de débris prenant naissance sur les volcans sont un risque secondaire important qui n'est pas directement lié aux éruptions volcaniques. Quand un glissement de terrain se déplace le long d'une pente, les gros blocs se fractionnent dans des fragments de plus en plus petits; quand ils sont mélangés à de l'eau de fonte de neige ou de glace, ils peuvent transformer le glissement de terrain en avalanche de débris et l'entraîner plus loin qu'une avalanche de roches de même taille. Les pentes d'un volcan, rendues plus abruptes par les explosions ou plus tard par l'érosion, sont souvent affaiblies par l'altération hydrothermale: cela les rend susceptibles d'instabilités longtemps après que le volcan est entré en dormance.

'Lahar' est un terme indonésien qui désigne une coulée de débris. Ces boues liquides d'eau et de particules rocheuses se comportent comme du béton liquide et sont associées aux éruptions volcaniques. Elles sont composées de particules de différentes tailles, variant entre des particules farineuses jusqu'à des blocs gros comme des maisons. Les lahars sont très destructeurs; cependant, ils sont maîtrisés par la topographie et suivent habituellement les lits des rivières où ils sont enfermés dans les fonds de vallées. Ils sont plus courants et plus importants quand il s'agit éruptions explosives de volcans à calotte neigeuse. Les coulées pyroclastiques peuvent entraîner la fonte instantanée de la glace et de l'eau générant des lahars de grande envergure.

Les coulées de débris peuvent être un risque volcanique secondaire important. Elles peuvent avoir lieu des jours, des semaines, ou des années après l'éruption. Les éruptions explosives et, à un moindre degré, les éruptions effusives peuvent dénuder des zones autour d'un volcan et déranger le système hydrographique; ce qui, à long terme, peut entraîner des problèmes d'inondation autour du volcan. De plus, il arrive que de grandes surfaces autour du volcan soient recouvertes de téphra meuble et inconsistant qui peut être facilement déplacé et lessivé par une forte pluie en formant des coulées de boue et de débris.

Les volcans produisent des gaz en grandes quantités; surtout de l'eau (H2O), mais aussi des quantités importantes de dioxyde de carbone (CO2), de sulfure d'hydrogène (H2S), de dioxyde de soufre (SO2) et d'acide hydrofluorique (HF) ainsi que quelques composés de chlore (Cl) et d'azote (N). Chacun de ces gaz a engendré des pertes de vie et des dommages. Le dioxyde de soufre émis par le Laki en Islande en 1873 endommagea les récoltes et tua du bétail et des gens. Les survivants endurèrent une famine qui entraîna également la mort de beaucoup d'entre eux. Le dioxyde de soufre est aussi la cause d'autres problèmes. L'exposition à ce gaz peut entraîner des cas plus nombreux d'asthme aigu et de bronchite. Quand le SO2 réagit avec l'eau dans l'atmosphère, il en résulte de l'acide sulfurique et des pluies acides. À Hawaii, l'acidité accrue de l'eau récoltée dans les citernes a dissous des métaux lourds dans l'eau potable. Les effets à long terme de ce problème sur la santé ne sont pas encore totalement connus. En Islande, le fluor a tué et défiguré du bétail après les éruptions de l'Hekla en 1845 et en 1970. Quand le gaz carbonique, plus lourd que l'air, est émis par un volcan, il se concentre dans les zones basses; les concentrations peuvent être suffisamment élevées pour être mortelles. Les seuls accidents mortels connus dans le cas d'un volcan canadien sont ceux dus aux gaz empoisonnés durant l'éruption du cône de Tseax.

La contamination de l'eau souterraine et de surface est un risque secondaire dû aux volcans. Les roches des volcans, à cause de leur composition et de leurs attributs physiques, sont beaucoup plus susceptibles à l'altération que de nombreux autres types de roches. L'altération entraîne un accroissement de particules dans les cours d'eau qui drainent les édifices et d'importantes concentrations d'éléments sont aisément lessivées par l'infiltration des eaux souterraines. Les sources thermales sont souvent associées aux volcans. L'eau de certaines de ces sources est acide. Les eaux acides chaudes augmentent le lessivage de la roche et vont souvent transporter des métaux dissous. C'est la raison pour laquelle les cours d'eau qui arrosent les zones volcaniques ont une composition chimique d'éléments traces significativement différente de celle des cours d'eau arrosant d'autres régions, dont les types de roches sont chimiquement plus stables.