La surveillance des volcans

L'imminence d'une éruption peut être aussi déterminée grâce aux déformations subies par le volcan. L'augmentation de la pression dans la chambre magmatique entraîne une dilatation du volcan. Elle diminue lors de l'éruption.


Shéma 1: La poussée du magma provoque un gonflement du volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et l'empilement de matériaux issus de la...)
Shéma 2: Avec l'éruption, la déformation disparaît généralement

A la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...), cette dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume et...) provoque des variations de pentes de l'édifice et souvent des ouvertures de fissures. Si des repères sont placés à différents endroits sur le volcan, on observe des variations de distance entre ceux-ci.

Pour observer ces déformations, on utilise différents instruments:
- Les extensomètres sont installés sur des fissures centimétriques. Ils mesurent en permanence l'écartement des bords de la fissure ainsi que le cisaillement et le décrochement. Ainsi des mesures dans les trois directions de l'espace sont effectuées.


Extensomètre permettant d'effectuer des mesures
dans les trois directions de l'espace (© IPGP)

- Une autre méthode consiste à mesurer une distance entre un théodolite (Un théodolite a d'abord désigné un instrument d'arpentage (1704). Le mot pourrait avoir été emprunté au latin scientifique theodolitus. L'instrument aurait été inventé en 1571 par un anglais, Thomas Digges qui l'aurait nommé...) et différents prismes réfléchissants appelés catadioptres. Le théodolite émet un rayon infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) en direction d'un catadioptre (Le catadioptre ou plus précisément un système optique catadioptrique est un dispositif rétro-réfléchissant, généralement placé sur un véhicule ou sur un obstacle...). Ce dernier réfléchit le rayon qui revient vers le théodolite. Il suffit alors de chronométrer le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de parcours aller/retour pour connaître la distance entre les deux appareils. Cette distance peut aller jusqu'à 4 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière...) et la précision de la mesure est de plus ou moins 5 mm. Ce système possède cependant un gros inconvénient: il ne fonctionne plus lorsque la visibilité (En météorologie, la visibilité est la distance à laquelle il est possible de distinguer clairement un objet, quelle que soit...) est réduite (nuages, brouillard (Le brouillard est le phénomène météorologique constitué d’un amas de fines gouttelettes ou de fins cristaux de glace, accompagné de fines...), ...)


A gauche: Théodolite - A droite: Catadioptre
© IPGP

- Lors de la montée du magma, la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) entraîne une inflation de la surface. Cette poussée disparaît lors de l'ouverture des fissures éruptives car la pression à l'intérieur de l'édifice diminue. Pour mesurer cette inflation, on utilise un inclinomètre (Un inclinomètre (ou clinomètre) est un instrument servant à mesurer des angles par rapport à la ligne d'horizon (ou horizontale). Là où le niveau à bulle (ou niveau) permet de...). Le plus utilisé est l'inclinomètre de type BLUM. Il se compose d'un pendule (Le mot pendule (nom masculin) nous vient d'Huygens et du latin pendere. Il s'agit donc à l'origine d'un système oscillant sous l'effet de la pesanteur. Parmi les célèbres pendules, c'est sans doute celui de Foucault qui...) horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers la droite »...) à suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de suspendre un objet En...) bifilaire avec une plaque en inox, équipée d'une fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres.), d'une association de deux photorésistances et d'une source lumineuse. Le rayon lumineux qui passe à travers la fenêtre de la plaque en inox éclaire la partie centrale des deux photorésistances. La suspension du pendule transmet tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) mouvement du sol à la plaque en inox, mais amplifié d'un facteur compris entre 50 et 1000. Lorsque le sol s'incline, le mouvement des deux photorésistances, solidaires du sol, est négligeable par rapport à celui de la plaque en inox. La zone éclairée des photorésistances se déplace et entraîne une variation de la tension (La tension est une force d'extension.) mesurée entre elles. Cette tension est fonction de la variation de l'inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence (généralement le plan de...). La raison pour laquelle le cadre, les fils et le pendule sont fabriqués en silice (La silice est constituée de dioxyde de silicium, un composé chimique qui entre dans la composition de nombreux minéraux ; sa formule est SiO2.) est la variation importante de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) aux abords d'un volcan. La silice possède en effet un coefficient de dilatation (Les coefficients de dilatation mesurent l'augmentation relative de volume d'un système lorsque l'on ne fait varier qu'un seul paramètre, en général la pression ou la température.) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents...) particulièrement faible. Il est important de noter que les fils de suspension des pendules ne font qu'une dizaine de microns de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le...). Un inclinomètre est à la fois fragile et particulièrement sensible.


Inclinomètre de Blum

- On peut surveiller la déformation d'un volcan en activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) grâce à l'utilisation de récepteurs GPS positionnés sur le cône. La position du point (Graphie), représentée par le récepteur GPS, est déterminée à l'aide de signaux émis par 28 satellites tournant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...). Seuls trois satellites sont nécessaires pour permettre de déterminer par triangulation (En géométrie et trigonométrie, la triangulation est une technique permettant de déterminer la position d'un point en mesurant les...) la position du point. Comme pour le distance-mètre, les conditions météorologiques et stratosphériques ont des influences sur la précision de la position.


Installation d'un système de GPS sur le Mont Redoubt, Alaska
© McGimsey, R. G., USGS

- Un autre outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises,...) de cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit...) des déformations a été récemment développé: l'interférométrie (L'interférométrie est une méthode de mesure qui exploite les interférences intervenant entre plusieurs ondes cohérentes entre elles.) radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un...) différentielle. Il se base sur des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) radar recueillies par le satellite (Satellite peut faire référence à :) ERS 1. Ces données contiennent, entre autres, des informations liées à la distance entre le sol et le satellite (Satellite peut faire référence à :).
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