Le volcanologue: le volcanologue expérimental et le physico-mathématicien

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Le volcanologue expérimental

Le travail du volcanologue expérimental est de reproduire en laboratoire et à petite échelle, quelques-uns des mécanismes volcaniques importants qui caractérisent le mouvement du magma, la libération des gaz magmatiques, la dispersion des pyroclastes dans l’atmosphère, l’affaissement des caldeiras, et ainsi de
nulle. Le but est de simuler le processus naturel dans des conditions qui permettent une observation continue, de manière à comprendre quand et comment ces mécanismes surviennent, et ainsi obtenir des relations mathématiques entre quelques unes des données enjeu: les résultats sont ensuite étendus au volcan réel lui-même. L’importance
de ces expériences va de pair avec les difficultés qu’elles présentent. En effet, avec les technologies dont on dispose aujourd’hui, il est extrêmement difficile, pour ne pas dire souvent impossible, de reproduire à échelle réduite un grand nombre des mécanismes déjà décrits. Il suffit de penser à la géométrie d’une cheminée volcanique qui mesure plusieurs km de long mais ne fait que quelques dizaines, ou au maximum, quelques centaines de cm de large, ou encore à la durée des plus importants processus volcaniques, pour comprendre la difficulté de les produire en laboratoire. En outre, l’énergie qui pourrait se libérer lors de la simulation d’une éruption explosive suffirait pour détruire le laboratoire tout entier. L’on a pourtant obtenu beaucoup de très bons résultats dans le domaine expérimental. Par exemple, beaucoup de ce que nous savons des modalités de déformation et d’écoulement de la lave ou de libération des gaz magmatiques provient en fait d’expériences conduites dans des laboratoires très modernes. En ce moment, des scientifiques conduisent, en laboratoire, des expérience;; très audacieuses au cours desquelles ils essaient de simuler le mécanisme de fragmentation du magma dans une cheminée volcanique, ou encore l’interaction explosive entre le magma et l’eau.

Le physico-mathématicien

La tâche du physico-mathématicien est de décrire à l’aide d’équations adéquates les mécanismes qui prennent place avant, pendant et après une éruption, et de résoudre ces équations pour connaître la distribution des paramètres physiques et par conséquent la dynamique des mécanismes volcaniques. Les disciplines scientifiques utilisées sont multiples et comprennent la dynamique des fluides, la thermo dynamique, la cinétique chimique, la mécanique structurale, la rhéologie qui étudie la déformation du magma et des roches qu’il traverse, etc. A ceci il faut ajouter des connaissances informatiques car les modèles physiques capables de représenter des processus aussi complexes que les processus volcaniques sont caractérisés par des formulations mathématiques tout aussi complexes et qui nécessitent donc l’utilisation d’un ordinateur.
De tous les types de volcanologues décrits jusqu’ici, le physico mathématicien est certainement le plus d’avant-garde et celui dont la tâche se développe parallèlement avec l’expansion des ordinateurs qui sont toujours plus performants. Le physico-mathématicien est généralement physicien ou ingénieur, parfois mathématicien et plus rarement géologue, mais toujours un spécialiste des matières physiques. La remontée du magma depuis le manteau jusqu’à la croûte terrestre, la formation d’une chambre magmatique et les processus physiques et chimiques qui y prennent place, la fracturation des roches qui ouvre la route à une autre remontée de magma vers la surface, la dynamique de l’éruption, l’éventuelle fragmentation du magma, la dynamique de libération des gaz, l’interaction explosive avec l’eau du sous-sol ou de surface, la formation d’une colonne plinienne ou son effondrement, la dynamique des fluides pyroclastiques, la modalité du parcours d’une coulée de lave et l’évolution d’un champ de lave etc., causent tous des énormes problèmes au physico-mathématicien.
Par contre, il est à même de restituer beaucoup d’informations sur la dynamique des mécanismes volcaniques, informations que l’on ne peut |i.is obtenir d’une autre façon et qui contribuent de manière décisive à notre compréhension des volcans et des éruptions volcaniques.