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Les appareils de surveillance du Piton de la Fournaise

Réseau sismologique

Réseau géochimique

Réseau de surveillance visuelle

Réseau de pluviomètres

Réseau de déformation

Consigne : A partir de ces informations, crée une carte mentale qui réponde à la problématique : Comment l'Homme surveille-t-il un volcan pour réduire les risques volcaniques ?

Le Piton de la Fournaise est un volcan français de type effusif situé sur l’île de la Réunion dans l’océan indien.

Ce volcan rentre régulièrement en éruption, il est donc intéressant d’y placer des instruments de surveillance.
Avant l’éruption, de petits séismes sont souvent ressentis. Ils peuvent avoir lieu pendant plusieurs jours, cesser, puis reprendre.
D’autres phénomènes peuvent être annonciateurs d’une éruption volcanique.
- Des fumerolles sont émises et libèrent des gaz visibles pendant plusieurs jours.
- Des déformations du volcan peuvent exister, il gonfle, le cratère s’agrandit.

La surveillance d'un volcan :
Le Piton de la Fournaise

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Réseau sismologique

L'étude des séismes reste la principale méthode de surveillance des volcans.
La montée du magma fracture les roches, créant ainsi des séismes. Les mouvements des fluides magmatiques provoquent des phénomènes de résonance qui sont aussi enregistrés par les instruments.

Deux types de signaux sismiques sont émis par les volcans:
- Les signaux basse fréquence précédent le début de l'éruption. Ils correspondent à la montée du magma.
- Les signaux haute fréquence qui interviennent pendant l'éruption.

Ces signaux sont enregistrés par des appareils appelés sismomètres ou sismographes.

Fonctionnement d'un sismographe :

On peut ainsi prévoir une éruption volcanique.

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Un sismomètre permet de mesurer les mouvements du sol dans les trois directions de l'espace. Il se compose d'une lourde masse fixée à l'extrémité d'une barre qui pivote dans un plan vertical ou horizontal. La base du sismomètre est fermement fixée au sol et bouge donc avec lui. La masse, en raison de son inertie, reste pratiquement fixe. C'est le ressort qui s'étire. Quand le sol bouge, le tambour rotatif fixé au sol bouge de la même manière que celui-ci. Le stylo situé à l'extrémité de la masse écrit sur le tambour. On obtient un graphe appelé sismogramme.


Réseau de déformation

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.
A la surface, cette dilatation 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 :

Balises GPS

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Inclinomètres

Extensomètres

Mesurent les variations du relief

Mesurent la pente du volcan

Mesurent l'écartement d'une faille



Réseau de pluviomètres

Les eaux de pluie peuvent interragir avec les roches et les gaz volcaniques. Les équilibres peuvent être perturbés par la remontée vers la surface de magma qui pourrait générer une éruption en surface. Si la rencontre est faite avec une masse d'eau (nappe phréatique) une éruption explosive peut avoir lieu. Il est important de mesurer l'apport en eau, parfois massif dans cette région, grâce aux pluviomètres.

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Réseau géochimique

Le réseau géochimique permet l'analyse des fumerolles en prélevant manuellement des échantillons de gaz volcaniques grâce à des récolteurs de gaz (pH, température et composition chimique). L'analyse est complétée par l'étude systématique des produits éruptifs (lave, projections, émissions ...).
Les changements de composition de ces gaz permettent de prédire une éruption.

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Un volcanologue qui mesure la température des fumerolles

Une fumerolle est une émanation gazeuse qui s'échappe par un orifice de la paroi du volcan et qui correspond au dégazage tranquille et régulier d'un magma en profondeur. Elle se produit même hors période éruptive. Les gaz sont de natures variées mais on trouve surtout de l'eau (H2O), et des quantités importantes de dioxyde de carbone (ou gaz carbonique, CO2), de sulfure d'hydrogène (H2S), de dioxyde de soufre (SO2) et d'acide hydrofluorique (HF) ainsi que quelques composés de chlore et d'azote. Certains de ces gaz sont très dangereux voire mortels.

Il est important d'étudier l'évolution de ces productions de gaz. Elles sont une source d'informations précieuses sur l'activité du volcan. En effet, la quantité de dioxyde de soufre produite par un volcan est proportionnelle à son niveau d'activité.

Réseau de surveillance visuelle

Un réseau de caméras permet de visualiser directement et à distance des zones stratégiques du volcan comme certains cratères ou les points d'accès. On peut alors observer les émissions du volcan en direct comme les panaches de cendres, les coulées et les fumeroles et réaliser une évaluation immédiate du risque.

Télédétéction

Études géologiques

Caméras

Les satellites permettent d'observer (identification des volcans actifs, cartographie des risques) et de surveiller les volcans (mise à jour quasi continue des données, estimation de l'évolution temporelle de certains paramètres comme le dégagement gazeux ou la température du sol).

Lorsqu'une éruption se produit, les satellites permettent une surveillance des panaches éruptifs qui peuvent poser de graves problèmes de sécurité pour les transports aériens.

L'étude des dépôts volcaniques permet de mieux comprendre le fonctionnement d'un volcan. Ces études sont longues et difficiles car il faut parcourir à pied la totalité de l'édifice volcanique pour récolter des échantillons et en établir la carte géologique. Les échantillons sont datés et analysés afin d'en connaître la nature pétrologique et leur mode de mise en place (coulée de lave, retombées dues à une éruption strombolienne, téphra issus d'une nuée ardente, etc.) Toutes ces données permettent de reconstituer l'histoire du volcan.

Toutes ces données permettent de reconstituer l'histoire du volcan. La connaissance et la compréhension de cette histoire conduisent à l'élaboration d'une carte des risques volcaniques que les autorités civiles prendront en compte lors de phase de pré-alerte pour faire évacuer certaines zones ou lors de l'attribution de permis de construire par exemple.

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image satellite de l'éruption du Piton de la Fournaise.