Prédire quel sera le prochain mouvement d'un volcan est une tâche difficile, particulièrement au Canada où la plupart des volcans sont situés dans des régions éloignées et inhospitalières. Néanmoins, nous avons beaucoup appris, durant le siècle dernier, au sujet des éruptions grâce à une recherche soigneuse et à la surveillance des volcans à travers le monde, en particulier à Hawaii, au Mont Pelé (Antilles), à St-Vincent (Antilles), au Mont St-Hélène, au Pinatubo (Philippines), au Mont Uzen (Japon), à Montserrat (Antilles) et au Mont Etna (Italie). Grâce à ces éruptions, les scientifiques ont établi deux règles d'or qui sont utiles pour la prédiction concernant n'importe quel volcan. La première règle, c'est que chaque volcan tend à avoir son propre schéma de comportement, en termes de type d'éruption, de magnitude et de fréquence, et qu'il est probable que la prochaine éruption sera semblable aux éruptions antérieures. Cela signifie, qu'en étudiant le passé d'un volcan, on peut commencer à prédire son avenir! La seconde règle est qu' habituellement, un volcan n'entre pas en éruption sans avoir donné de signes d'avertissement durant les semaines, les mois ou les années précédentes. Les signes les plus courants sont des chapelets de petites secousses sismiques, peu profondes (d'une profondeur inférieure à 15 km), dont la plupart sont trop faibles pour être perçues. Cette règle signifie qu'en surveillant les volcans, au moins pour les séismes, nous pouvons déterminer l'activité de leur système de plomberie souterrain et l'imminence d'une éruption. En 1991, la surveillance des signes précurseurs de l'activité du Pinatubo, dans les Phillipines, a fourni suffisamment d'avertissements de l'éruption pour sauver la vie de dizaines de milliers de gens.

Au Canada, même si certains volcans présentent une menace importante pour les communautés locales, et que toute éruption affecterait l'économie de l'Ouest canadien, les efforts de surveillance et de recherche concernant les volcans sont restreints. Aucune éruption importante n'a eu lieu au Canada durant les quelques dernières centaines d'années et la plupart de nos volcans sont situés dans des régions reculées; la surveillance de volcans est donc une priorité moins importante que celle des séismes, des glissements de terrain et des tsunamis. Cependant, comme pour les séismes, une éruption volcanique au Canada dans l'avenir est inévitable et il est vraisemblable qu'elle aura un impact important sur les gens. Cet impact est d'autant plus probable avec la population qui augmente et avec le développement qui s'étend. Pour toutes ces raisons, la Commission géologique du Canada, avec l'aide des scientifiques des universités canadiennes, a graduellement accumulé une connaissance de base sur l'état de nos volcans. De plus, nous améliorons sans arrêt notre capacité à surveiller les volcans de façon à prévoir toute activité imminente.

Pendant les 50 dernières années, les scientifiques de la Commission géologique du Canada et des universités canadiennes ont documenté le comportement passé d'un bon nombre de volcans canadiens. Nous possédons maintenant une solide base de données nous indiquant l'emplacement des volcans, comment ils ont tendance à entrer en éruption et lesquels sont actifs. Le catalogue des volcans canadiens est la liste d'une petite partie de cette base de données. Malheureusement, nous n'en savons pas encore assez au sujet de la fréquence des éruptions pour prédire quels sont les volcans qui seront les prochains à entrer en éruption et quelles sortes d'impact en seront la conséquence. Les travaux dans ce domaine sont en cours et vous pourrez trouver plus d'information dans la section La volcanologie à la CGC.

Actuellement, aucun des volcans canadiens n'est suffisamment surveillé pour nous permettre de savoir quelle est l'activité de leurs systèmes magmatiques. Le réseau de sismographes, établi pour surveiller et comprendre les séismes tectoniques, est trop éloigné de nos volcans pour nous fournir une figure précise de ce qui se passe en dessous d'eux. Si un volcan canadien donne des signes d'une activité importante, le réseau sismique existant enregistrera probablement l'augmentation de l'activité; mais, dans la plupart des régions, cette détection ne se fera à l'avance que dans le cas d'éventuelles grosses éruptions, quand une éruption sera à la veille de commencer -ou sera déjà commencée.

La menace provenant de volcans hors du Canada semble beaucoup plus grande que celle des volcans canadiens. Cette situation est en partie due à l'absence de données de surveillance pour nos volcans. Cependant, il est certain que les volcans d'Alaska, du Washington, de l'Orégon et de la Californie sont entrés en éruption infiniment plus souvent dans les temps historiques que ceux du Canada. La commission géologique des États-Unis surveille de près les volcans américains et il existe un plan pour alerter les autorités canadiennes dans le cas d'éruptions qui enverraient des cendres au Canada.

Les signes les plus typiques d'une éruption imminente sont des seismes peu profonds, des déformations de terrain, un échappement accru de gaz volcaniques, un accroissement de l'intensité et des températures des fumerolles, des glissements de terrain et des éboulements mineurs. La plupart de ces signes commencent à se faire sentir des mois ou des semaines avant l'éruption. Quelques jours avant le début de l'éruption, d'autres activités sont perceptibles comme de petites explosions de vapeur et l'apparition de fissures près de la cheminée éruptive.

Il existe de nombreuses méthodes permettant une détection anticipée de phénomènes prééruptifs. Un réseau d'au moins trois sismographes (Figure 52 et Figure 53) autour du volcan sont nécessaires pour localiser précisément les petits secousses souterraines. Les sismographes servent aussi à détecter, à distance, des événements tels ques des éboulements, des glissements de terrain, des coulées de boues résultant de la fonte de neige, ou de petites explosions de vapeur. En localisant précisément les secousses, il est possible de tracer grossièrement le chemin du magma vers la surface.

Figure 52. Sismographe et station de surveillance video surveillance Un sismographe et une station de surveillance vidéo à Montserrat (Antilles). À gauche, la caméra vidéo avec son antenne, et vaguement visible à l'extrême gauche, une boîte noire contenant le sismomètre. Les données sont transmises par radio à l'observatoire. La station est alimentée par une rangée de panneaux solaires (premier plan) que le pilote de l'hélicoptère Jim McMann est en train de nettoyer d'un fin dépôt de cendre. Quand la cendre bloque les rayons solaires, la station perd de sa puissance. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 27.6 ko, 400 X 260, avis]

Figure 53. Sismogramme Un sismogramme sur son cylindre à l'observatoire de volcan de Montserrat. Le cylindre et le rouleau de papier tournent sous le stylet à encre bleue; celui-ci bouge en fonction des mouvements du terrain subis par le sismomètre qui lui transmet les données. Les signaux de grande amplitude visibles sur l'enregistrement sont pour la plupart des vibrations du terrain résultant de coulées pyroclastiques et d'éboulements du dôme de lave, et non pas des séismes. De tels enregistrements sur papier sont catalogués comme enregistrements visuels, mais les données sont également recueillies, conservées et analysées en format numérique. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 22.8 ko, 400 X 262, avis]

À mesure que le magma s'approche de la surface, il doit tasser la roche et cela entraîne le déplacement et le gonflement de la surface. Normalement, l'ampleur de la déformation du terrain varie entre des millimètres et des mètres, particulièrement à proximité du site de l'éruption. La déformation du sol peut être mesurée à l'aide de méthodes traditionnelles d'arpentage comme les relevés au niveau et au théodolite ou à l'aide d'une station totale (par mesure électronique de distance à l'aide d'un laser infrarouge et mesure d'angle précise) aussi bien qu'à l'aide de clinomètres (Figure 48, 49, 50, 51). Une méthode relativement nouvelle, largement utilisée, est le relevé grâce aux méthodes très précises du système de positionnement global (GPS) (Figure 49). On développe également une méthode encore plus moderne pour enregistrer les déformations de terrain; elle utilise les mesures par satellite appelé "InSAR" (Interférométrie par radar à synthèse d'ouverture).

Figure 48. Théodolite optique Théodolite optique utilisé à Montserrat en 1996 pour mesurer l'expansion du dôme de lave (à distance, partiellement couvert de nuages météoriques et de cendre). Un théodolite mesure les angles horizontaux et verticaux de manière très précise et c'est un instrument courant de relevé. En relevant des points du dôme depuis au moins deux bases, on peut les situer précisément en trois dimensions. Des mesures répétées permettent d'enregistrer le mouvement du dôme. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 33.7 ko, 250 X 390, avis]

Figure 49. Système de positionnement global Un instrument de positionnement par satellites (GPS) de haute précision est utilisé en Dominica en 1999 pour surveiller l'activité volcanique. Ces instruments peuvent fournir des données de localisation avec des précisions d'environ un demi centimètre, et peuvent détecter la déformation du sol, ou le gonflement du volcan, causée par des changements de pression à l'intérieur du volcan. (Photo par L. Millar) image agrandie [JPEG, 35.6 ko, 260 X 390, avis]

Figure 50. Un relevé en cours Rob Watts (Université de Bristol) à Montserrat (Antilles) effectuant un relevé du dôme de lave en expansion (hors de vue) à l'aide de jumelles à télémètre laser infrarouge. Les jumelles permettent de mesurer des emplacements situés dans un rayon de trois kilomètres avec une précision de quelques mètres, ce qui est suffisant pour évaluer l'expansion du dôme. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 21.6 ko, 400 X 259, avis]

Figure 51. Utilisation d'un télémètre électronique George Skerritt, de l'observatoire de volcan de Montserrat, utilisant un télémètre électronique couplé à un théodolite numérique, pour mesurer la déformation du terrain près du dôme de lave en expansion à Montserrat (Antilles). Le télémètre électronique utilise un rayon laser infrarouge et exige des réflecteurs spéciaux comme cibles, qui doivent être mis en place. Si on peut en faire l'installation, on peut prendre des mesures avec une précision millimétrique sur une portée de 5 km. Cette technique nécessite du temps clair et que les réflecteurs cibles soient exempts de cendres et de débris, une lourde tâche quand ils sont placés près d'une cheminée en éruption. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 24.3 ko, 400 X 261, avis]

Figure 73. Le COSPEC CGC-Resonance Simon Young utilisant le COSPEC CGC-Resonance à Montserrat, Antilles. L'instrument mesure la quantité de dioxyde de soufre dans le panache volcanique (en haut). Le dioxyde de soufre absorbe certaines longueurs d'ondes de lumière et l'instrument peut mesurer la quantité de cette absorption en observant la lumière du soleil passant au travers du panache. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 35.1 ko, 400 X 300, avis]

On surveille normalement les températures des fumerolles avec des thermocouples et on analyse des échantillons d'eau des sources chaudes pour vérifier les changements brusques de leur composition chimique. Les émissions de grande magnitude de gaz volcaniques sont enregistrées à l'aide d'un instrument nommé COSPEC, une invention canadienne dont le nom signifie spectromètre de corrélation et qui mesure la quantité de dioxyde de soufre dans les panaches de gaz volcaniques (Figure 73). Le magma produit, de manière caractéristique, de grandes quantités de dioxyde de soufre; sa présence dans un panache de vapeur est donc une bonne indication que le magma est proche de la surface.

Une fois que le volcan est entré en éruption, la surveillance doit continuer parce que la grande majorité des éruptions ne sont des événements ni courts ni simples. Habituellement, une éruption comprend plusieurs événements ou épisodes éruptifs, séparés par des jours, des semaines, des mois, des années, voire des décades. Par exemple, l'éruption qui a commencé sur l'île antillaise de Montserrat en 1995 perdure presque sans interruption et ne donne aucun signe qu'elle va cesser. Pendant une éruption prolongée, l'activité évolue ou passe par des périodes de comportement plus marquées –-et plus dangereuses. La surveillance continuelle de l'activité permet aux volcanologues d'enregistrer ces cycles ou ces évolutions; ils peuvent ainsi développer leur capacité à fournir des prévisions à court terme de la croissance de l'activité, ce qui permet de sauver des vies. Si c'est possible, toutes les méthodes décrites ci-dessus sont utilisées en permanence pendant les éruptions; une grosse part du travail consiste à maintenir ces instruments en opération en dépit de l'activité volcanique (Figure 52 et Figure 55). De plus, chaque fois qu'ils le peuvent, les scientifiques recueillent des échantillons du magma le plus récemment rejetés pour surveiller ses caractéristiques physiques et chimiques (Figure 54). Ces caractéristiques changent souvent durant les éruptions et aident à mieux comprendre le comportement du volcan.

Figure 54. Volcanologues recueillant des échantillons Volcanologues recueillant des échantillons dans le delta de matériau pyroclastique (voir Fig. 6), sur la côte à Montserrat (Antilles), en 1996. Des effondrements du dôme de lave envoient régulièrement des coulées pyroclastiques sur quelques kilomètres jusqu'à la côte. Savoir quelles sont les propriétés physiques et la chimie de la lave en éruption, peut nous fournir une information importante sur la direction que l'éruption va prendre. Il est donc important de recueillir de tels échantillons quand c'est possible et c'est l'endroit le plus sécuritaire pour le faire, même si le matériau est à une température de quelques centaines de degrés Celsius à seulement quelques centimètres sous la surface. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 15.7 ko, 400 X 258, avis]

Figure 55. Volcanologues installant leurs instruments Volcanologues examinant le bord du cratère, au début de l'éruption de Montserrat (Antilles) en 1996, pour installer les instruments qui transmettront, par radio à l'observatoire, des informations sur la déformation du terrain. Le brouillard est un gaz volcanique acide émis par la cheminée. Près de la cheminée, la concentration de ces gaz est suffisante pour tuer toute végétation; les «tiges verticaux» sont en fait des troncs de palmiers morts encore enracinés. Au premier plan, le scientifique Jean-Christophe Komorowski. (Photo M. Stasiuk (Commission géologique du Canada)) image agrandie [JPEG, 12.4 ko, 400 X 257, avis]

Il est aussi difficile de dire quand l'éruption d'un volcan a cessé que de prédire quand elle va commencer. Pendant une éruption, l'activité du volcan peut souvent faire des pauses qui durent des jours ou des mois durant lesquelles rien ne semble se passer. Mais l'activité peut reprendre, ce n'est donc pas une bonne idée d'arrêter la surveillance et de laisser les gens rentrer chez eux à l'instant où le volcan semble calme. Même après plusieurs mois d'accalmie, quand les gens ont été autorisés à rentrer chez eux, la surveillance continue généralement à un niveau minimal (sismicité) juste en cas de regain d'activité. Dans les périodes postérieures à l'éruption, la surveillance permet de différencier les dangers caractéristiques des volcans d'activité récente; les avalanches de roches brûlantes et les nouveaux dômes de lave, les explosions de vapeurs et les dépôts brûlants, ou les soudaines coulées de lave ou les inondations de rivières endiguées par de nouveaux dépôts volcaniques. Aux Philippines, la région autour du Pinatubo continue d'être soumise à des coulées de boue extrêmement dangereuses quand la pluie et les rivières charrient à nouveau les énormes volumes de cendres de l'éruption de 1991. Il est nécessaire de conserver au moins un certain niveau de surveillance permanent des volcans à cause de la persistance des risques post-éruptifs pendant des décades.