Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé à la suite de l'éjection et de l'empilement de matériaux issus du manteau (sous forme de laves, cendres, etc). L'accumulation peut atteindre des milliers de mètres d'épaisseur formant ainsi des montagnes ou des îles. La nature des matériaux, le type d'éruption, leur fréquence et l'orogenèse donnent aux volcans des formes variées mais prenant en général l'aspect d'une montagne conique couronnée par un cratère ou une caldeira[1].
Le lieu principal de sortie des matériaux lors d'une éruption se situe dans la plupart des cas au sommet du volcan, là où débouche la cheminée volcanique, mais il arrive que des ouvertures latérales apparaissent sur les flancs ou aux pieds du volcan.
Deux grands types de volcans existent sur terre :
les « volcans rouges » aux éruptions effusives relativement calmes et émettant des laves fluides sous la forme de coulées. Ce sont les volcans de « point chaud » et les volcans sous-marins des dorsales océaniques.
les « volcans gris » aux éruptions explosives et émettant des laves pâteuses et des cendres sous la forme de nuées ardentes (ou coulées pyroclastiques) et de panaches volcaniques. Ils sont principalement associés au phénomène de subduction (par exemple les volcans de la « ceinture de feu du Pacifique »).
On compte environ 1 500 volcans terrestres actifs dont une soixantaine en éruption par an[2]. Les volcans sous-marins sont bien plus nombreux.
Le volcanisme est l'ensemble des phénomènes associés aux volcans et à la présence de magma. La volcanologie (ou vulcanologie) est la science de l'étude, de l'observation et de la prévention des risques des volcans.
Le mot « volcan » tire son origine de Vulcano, une des Îles Éoliennes nommée en l'honneur de Vulcain, le dieu romain du feu. Son équivalent dans le panthéon grec est Héphaïstos.
Un volcan est formé de différentes structures que l'on retrouve en général chez chacun d'eux :
une chambre magmatique alimentée par du magma venant du manteau et jouant le rôle de réservoir et de lieu de différentiation du magma. Lorsque celle-ci se vide à la suite d'une éruption, le volcan peut s'affaisser et donner naissance à une caldeira. Les chambres magmatiques se trouvent entre dix et cinquante kilomètres de profondeur dans la lithosphère[3].
une cheminée principale qui est le lieu de transit privilégié du magma de la chambre magmatique vers la surface.
un cratère sommital où débouche la cheminée principale.
une ou plusieurs cheminées secondaires partant de la chambre magmatique ou de la cheminée principale et débouchant en général sur les flancs du volcan, parfois à sa base. Elles peuvent donner naissance à des petits cônes secondaires.
des fissures latérales qui sont des fractures longitudinales dans le flanc du volcan provoquées par son gonflement ou son dégonflement. Elles peuvent permettre l'émission de lave sous la forme d'une éruption fissurale.
Suivant le type de lave qu'ils émettent et le type d'éruption, les volcans peuvent prendre différentes formes :
volcan bouclier : le diamètre est très supérieur à la hauteur à cause de la fluidité de leurs laves qui peuvent parcourir des kilomètres avant de s'arrêter. Le Mauna Kea, l'Erta Ale ou le Piton de la Fournaise en sont des exemples[4].
stratovolcan : le diamètre est plus équilibré par rapport à la hauteur à cause de la plus grande viscosité de leurs laves. Il s'agit des volcans aux éruptions explosives comme le Vésuve, le Mont Fuji, le Merapi ou le Mont Saint Helens[5].
volcan faille : il s'agit en général d'une ouverture linéaire dans la croûte terrestre ou océanique par laquelle s'échappe de la lave fluide. Les volcans des dorsales se présentent sous forme de faille tout comme le Laki ou le Krafla[6].
Le plus souvent, les matériaux volcaniques sont composés de tephras (ou éjectas) : cendres, lapilli, scories, pierres ponces, bombes volcaniques, blocs rocheux ou basaltiques, obsidienne, etc. Il s'agit de magma et de morceaux arrachés du volcan qui sont pulvérisés et projetés parfois jusqu'à des dizaines de kilomètres de hauteur dans l'atmosphère. Les plus petits étant les cendres, il leur arrive de faire le tour de la Terre, portées par les vents dominants. Les bombes volcaniques, éjectas les plus gros, peuvent avoir la taille d'une maison et retombent en général à proximité du volcan. Lorsque les bombes volcaniques sont éjectées alors qu'elles sont encore en fusion, elles peuvent prendre une forme en fuseau lors de leur trajet dans l'atmosphère, en bouse de vache lors de leur impact au sol ou en croûte de pain en présence d'eau[15]. Les lapilli, qui ressemblent à de petits cailloux, peuvent s'accumuler en épaisses couches et former ainsi la pouzzolane. Les pierres ponces, véritable mousse de lave, sont si légères et contiennent tellement d'air qu'elles peuvent flotter sur l'eau. Enfin quand de fines gouttes de laves sont éjectées et portées par les vents, elles peuvent s'étirer en de longs filaments appelés « cheveux de Pélé ».
lorsqu'un volcan commence à émettre des cendre, il se forme inévitablement un nuage. souvent de grande quantité de cendre sont émise et alors le nuage prend de l'ampleur, et selon les conditions météo, s'étale sois de façon stratiforme ou sois est convectivement instable.
dans le cas stratiforme les pluies de cendres volcaniques sont fine avec un diamètre généralement inférieur au mm et de faible à modérée intensité (parfois forte selon l'épaisseur et les quantités émises)
quand l'atmosphère est instable pendant une éruption, les cendres émises sont alors pris dans les courants ascendants et peuvent s'élever jusqu'a la tropopause comme pour les cumulo-nimbus. mais comme l'éruption volcanique alimente sans cesse le nuage de cendre, les particules s'agglomère entre eux jusqu'a qu'il deviennent assez lourde pour tomber au sol, générant des frootement avec les autres particules plus petite prise dans les mouvements convectif.
ce sont alors de véritables orages qui éclate avec une activité électrique qui serait le plus souvent intense a cause du potentiel energitique du volcan, de l'ordre d'un éclair par seconde (le pure bonheur pour les chasseurs d'orages, pouvant faire de belles photos)
les éclairs serait souvent du type intranuageux et rempant mais il n'est pas exclu que des coups de foudres puissent se produire, et même des éclairs boules peuvent apparaître sans connaitre la cause.
étant donné dans la cas de l'orage généré par un nuage de cendre, les précipitations y serait plus abondante avec des particules plus grosse supérieur au mm, les quantité seront variable de quelques dizaines de mm à plus de 1000 mm dans le cas d'émission majeur de cendre.
mais parfois il arrive que des orages voire des cyclones passe dans une région subissant une éruption volcanique, dans ce cas la cendre se mèle aux cumulo-nimbus des orages et cyclone, dans ce cas les pluies seront plus intense entrainant un risque d'inondation et de coulée de boue accru. l'éruption du pinatubo en juin 1991 aurait entrainé d'importante inondations et de coulées de boue car l'évènement a eu lieu pendant la saison des pluies.