Les éruptions explosives avec interaction de l'eau et du magma, et leurs produits

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Au cours de sa remontée vers la surface, le magma peut entrer en contact avec des corps rocheux saturés d’eau ou avec des masses d’eau superficielles. Dans certains cas, le contact entre le magma à haute température et l’eau produit d’énormes explosions, résultats directs d’un mécanisme de vaporisation immédiate. A la pression atmosphérique, la transformation de l’eau en vapeur à une température le plusieurs centaines de degrés, engendre une énorme augmentation île volume (expansion explosive). L’énergie produite par l’explosion provoque alors une fragmentation ultérieure du fuseau magmatique.
L’activité explosive qui découle de l’interaction entre le magma et l’eau présente dans le sous-sol est dite activité phréatomagmatique. Celle qui provient de l’interaction entre les eaux superficielles (mers peu profondes, lacs ou glaciers) est dite activité hydromagmatique.
Au cours de l’interaction avec l’eau le magma cède une partie de sa chaleur et, en refroidissant rapidement, forme un verre volcanique fragile zébré par des fractures de contraction produites par le choc thermique. Ce mécanisme, lorsqu’il est combiné avec l’expansion explosive de l’aérosol, provoque l’expulsion de nuées particulièrement riches en échardes de verre très fines (la cendre volcanique; et de vapeur d’eau. En sortant de la bouche éruptive,
les nuées se dispersent dans tous les sens et forment une série d’ondes qui se propagent en anneau autour de la bouche du volcan (base surge). L’expansion de ces nuées et leur mélange avec l’air produit le refroidissement et par conséquent la condensation de la vapeur. En présence avec de la vapeur condensée, la cendre s’agglomère spontanément et forme des billes sphériques dites lapillis accrétionnés. En s’éloignant du centre de l’émission, celles-ci se transforment en boulettes et pluies de boue. L’agglomération de la cendre, favorisée par la présence de vapeur d’eau, génère un alourdissement et par conséquent une retombée prématurée, ce qui provoque la formation d’importants dépôts de matériaux fins dans les environs du volcan. Des expériences en laboratoire ont démontré que dans le mécanisme d’interaction de l’eau et du magma, l’énergie explosive maximale est obtenue lorsque le rapport entre les masses d’eau et le magma est compris entre 0,1 et 1. Quand ce rapport est inférieur à 0,1 (avec peu d’eau disponible), l’énergie explosive redescend brusquement. Lorsque, au contraire, il est supérieur à 1, la force d’explosion diminue graduellement au fur et à mesure de l’augmentation de la quantité d’eau.
En ordre croissant d’interaction, on distingue les cônes de scories, les anneaux de tuf, les cônes de tuf et les dépôts de lave en coussins. Les cônes de scories (cinder cone) sont produits par l’explosivité du magma et mi interaction éventuelle avec de très petites quantités d’eau provenant de l’extérieur. Les anneaux de tuf (tuff ring) sont générés par des éruptions très chargées énergétiquement et avec un rapport eau/magma compris entre 0,1 et 1.
L’énergie des explosions cause une dispersion importante des produits volcaniques et la formation d’un vaste cratère creusé en partie dans les roches souterraines. Les anneaux de tuf dont le cratère est occupé par un lac sont désignés par le terme maar. Les cônes de tuf (tuff cone) résultants principalement de l’interaction avec des eaux superficielles, ont des cratères plus petits et plus escarpés. Lorsqu’il y a une grande quantité d’eau (eaux très profondes) l’explosion est complètement bloquée et l’on assiste à la formation d’une simple accumulation de lave en coussins (pillow lava). Les éruptions hydropliniennes et phréatopliniennes surviennent lorsque la bouche éruptive s’ouvre dans un lac ou une mer peu profonde. Le principal résultat est, encore une fois, la simple vaporisation de masses d’eau considérables et, en conséquence, leur condensation engendrant la formation de pluies boueuses torrentielles.