Volcans

Maars et éruptions phréatiques



Un maar est un cratère volcanique qui se forme lorsque le magma entre en contact avec les eaux souterraines pour produire une explosion de vapeur.

Ukinrek Maar: Vues du cratère East Ukinrek Maar, qui s'est formé en avril 1977 lors d'une éruption de 10 jours. Cette éruption a fourni aux chercheurs une occasion rare - et la plus récente - d'observer la formation d'un maar par l'activité volcanique. (UNE) Une vue verticale du cratère d'environ 300 mètres de diamètre. On ne voit pas un dôme de lave de 49 mètres de haut dans le cratère qui est maintenant recouvert d'eau. Le sol entourant le cratère est recouvert de téphra sur cette photo de juillet 1990 du Fish and Wildlife Service. Agrandir. (B) Photographie de l'éruption phréatomagmatique et du panache prises lors de l'éruption d'avril 1977. Image de la United States Geological Survey. Agrandir. (C) Une vue de la paroi du cratère sud-est montrant des dépôts stratifiés de téphra produits pendant l'éruption de 1977. Environ 15 mètres de tephra recouvrent une mince couche de till glaciaire qui recouvre les dépôts de cendres produits par une éruption antérieure à Ugashik Caldera. Image de la United States Geological Survey. Agrandir. 1

Diagramme de Maar: Vue en coupe à travers un maar montrant le diatrème creusé par les explosions phréatomagmatiques, l'anneau de tuf de téphra qui entoure le cratère, et comment la nappe phréatique a provoqué la formation d'un lac à l'intérieur du cratère.

Beaucoup d'éruptions explosives d'avant 1924 à Kilauea qui ont produit d'importants dépôts de cendres se sont probablement produites lorsque le cratère sommital du volcan était si profond que son plancher était sous la nappe phréatique, laissant les eaux souterraines s'infiltrer pour former un lac. Chaque fois que du magma a éclaté dans l'eau du lac, de violentes explosions de vapeur et de gaz volcaniques ont résulté, fragmentant le magma en minuscules particules de cendres et chassant des nuages ​​de vapeur rapides et extrêmement chauds chargés de cendres (ondes pyroclastiques) hors du cratère. Image et légende par USGS.

Qu'est-ce qu'un Maar?

Un maar est un cratère volcanique peu profond à parois abruptes entouré de dépôts de téphra. Les dépôts de téphra sont les plus épais près du cratère et diminuent avec la distance du cratère.

Un maar est formé par une ou plusieurs explosions souterraines qui se produisent lorsque le magma chaud entre en contact avec des eaux souterraines peu profondes pour produire une violente explosion de vapeur. Ces explosions écrasent les roches sus-jacentes et les lancent dans l'air avec de la vapeur, de l'eau, des cendres et des matériaux magmatiques. Les matériaux voyagent généralement directement dans l'air et retombent sur Terre pour former les dépôts de téphra qui entourent le cratère. Si le téphra se lithifie, il deviendra une roche ignée connue sous le nom de tuf.

Tuf: Si le téphra entourant un maar se lithifie, il deviendra un rocher appelé «tuf». Le tuf est composé de fragments de roche et de gros morceaux de téphra dans une matrice de cendres volcaniques. Image par Roll-Stone de Wikimedia.

Le fond du cratère d'un maar est généralement en dessous de la surface du sol d'origine. Après l'éruption, un afflux d'eau souterraine transforme souvent le cratère en un lac peu profond.

La plupart des maars mesurent de quelques centaines à mille mètres de diamètre et moins de cent mètres de profondeur. Les plus grands maars du monde sont les Espenberg Maars sur la péninsule de Seward en Alaska. Ces maars mesurent jusqu'à 8 000 mètres de diamètre et jusqu'à 300 mètres de profondeur. Ils se sont formés au Pléistocène lorsque le magma basaltique ascendant a rencontré du pergélisol gelé. On pense qu'un approvisionnement lent mais soutenu en eau du pergélisol a contribué à la taille énorme de ces maars. 2

Maars est-il courant?

Les Maars sont plus nombreux que la plupart des gens ne le pensent. Après les cônes de cendre, les maars sont le deuxième relief volcanique le plus courant. 3 Si vous effectuez une recherche dans la base de données du Global Volcanism Program de la Smithsonian Institution, vous pourrez trouver des centaines de maars. 4

Les Maars sont sous-représentés comme caractéristiques du paysage volcanique car ils sont de petite taille et n'ont pas de développement vertical rocheux qui les rendrait résistants aux intempéries et à l'érosion. Comme ce sont des dépressions relativement petites et peu profondes, elles peuvent être facilement remplies de sédiments et ne pas être reconnues comme des éléments volcaniques.

Maars près de Duan, Allemagne: Les premiers maars décrits sont situés près de Daun, en Allemagne, comme le montre cette photographie aérienne de Martin Schildgen. Image utilisée sous une licence Creative Commons. Agrandir.

Éruptions phréatiques

Les explosions qui forment un maar sont appelées explosions phréatiques. Ils sont entraînés en partie par le changement de volume énorme et instantané qui se produit lorsque l'eau se transforme en vapeur.

Lorsqu'il est soudainement chauffé, un mètre cube d'eau se transforme en 1 600 mètres cubes de vapeur. Si cela se produit sous la surface de la Terre, le résultat peut être une éruption verticale de vapeur, d'eau, de cendres, de bombes volcaniques et de débris rocheux. Les cônes volcaniques produits par ces éruptions sont principalement constitués d'éjectas et sont généralement de très faible relief - seulement quelques dizaines de mètres.

Crater Elegante: Image Landsat de Crater Elegante, Sonora, Mexique. Ce maar a été créé lorsqu'une éruption a explosé à travers le substratum rocheux de basalte dans une zone où la nappe phréatique n'est pas assez élevée pour inonder le cratère. Crater Elegante est le plus grand des dix maars dans le domaine du volcan Pinacate. Agrandir.

Éruptions phreatomagmatiques

Certains magmas contiennent d'énormes quantités de gaz dissous - parfois jusqu'à plusieurs pour cent de gaz en poids. Ce gaz est soumis à une pression de confinement très élevée car le magma est sous la surface de la Terre. Lors de la formation d'un maar, la roche au-dessus de la chambre magmatique est généralement dynamitée. Cela réduit soudainement la pression de confinement sur le magma et ses gaz dissous. La réduction soudaine de la pression permet une expansion immédiate et violente du gaz dissous. Le magma se dégrade alors comme une canette de bière secouée lorsque la languette est retirée. Lorsque le dégazage du magma ajoute à la force explosive, l'éruption est connue sous le nom de «phréatomagmatique».

Toutes les éruptions phréatiques et phréatomagmatiques ne se produisent pas à partir de l'interaction du magma chaud avec les eaux souterraines. Les autres sources d'eau comprennent les lacs, les ruisseaux, l'océan ou la fonte du pergélisol.

L'information de Maar
1 Volcans de la péninsule d'Alaska et des îles Aléoutiennes: recueil de photographies avec descriptions du United States Geological Survey, consulté pour la dernière fois en janvier 2017.
2 Les plus grands Maars connus sur Terre, péninsule de Seward, nord-ouest de l'Alaska: J.E. Beget, D.M. Hopkins et S.D. Charron; Arctic, Volume 49, Numéro 1, pages 62-69, 1996.
3 The Hopi Buttes Volcanic Field: Mallory Zelawski, article sur le site Web de l'Arizona Geological Survey, consulté en janvier 2017.
4 Volcans du monde: base de données en ligne gérée par le Global Volcanism Program de la Smithsonian Institution, consultée pour la dernière fois en janvier 2017.

Explosions multiples

Les Maars sont généralement formés par de multiples explosions. Initialement, il peut y avoir des explosions simultanées à plusieurs profondeurs. Après les explosions initiales, les eaux souterraines des terres environnantes commencent à s'écouler vers le cratère et alimentent des explosions supplémentaires. Ceux-ci continuent jusqu'à ce que l'approvisionnement en eau souterraine locale soit épuisé ou que la source de magma soit épuisée ou refroidie. L'éruption de 1977 au cratère East Ukinrek Maar, montrée sur les photos en haut de cette page, consistait en une série d'explosions qui ont persisté pendant une période de dix jours.

Le plus grand Maar connu

Le plus grand maar connu sur Terre est le lac Devil Mountain Maar, situé dans la partie nord de la péninsule de Seward en Alaska. Il a été produit par une éruption hydromagmatique qui s'est produite il y a environ 17 500 ans. L'explosion a propagé du téphra sur une superficie d'environ 2 500 kilomètres carrés. Le téphra a plusieurs dizaines de mètres d'épaisseur près du maar et diminue avec l'éloignement du maar. 2

Auteur: Hobart M. King, Ph.D.