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...)
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...), cette dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement,...) 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...) 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...) en direction d'un catadioptre (Le catadioptre ou plus précisément un système optique catadioptrique est un dispositif...). 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...) 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...) 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...) est réduite (nuages, brouillard (Le brouillard est le phénomène météorologique constitué d’un amas...), ...)


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...) 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...). 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...) horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la...) à suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de...) 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...), 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...) 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...). 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...) est la variation importante de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) 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...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) 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...). 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...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...). Seuls trois satellites sont nécessaires pour permettre de déterminer par triangulation (En géométrie et trigonométrie, la triangulation est une technique permettant de...) 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...) de cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le...) des déformations a été récemment développé: l'interférométrie (L'interférométrie est une méthode de mesure qui exploite les interférences intervenant entre...) radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la...) différentielle. Il se base sur des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) 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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