Chronique 7 : Les minéraux et les sables radioactifs

Un article de P. Thiran

 

Préambule

Les explications concernant la radioactivité ont été volontairement simplifiées et certaines valeurs comme celles relatives aux normes sont susceptibles d’être modifiées. Actuellement, la physique quantique intervient dans les explications de ce phénomène.

Certains minéraux et quelques sables sont dits radioactifs, parce qu’ils possèdent la propriété physique appelée Radioactivité. Sommairement, celle-ci consiste en la transformation ou la désintégration spontanée de certains atomes avec émissions de rayonnements spécifiques et énergétiques. On parle alors de radioactivité naturelle, la radioactivité artificielle étant due à l’intervention de l’homme. Dans la suite, il ne sera question que de la première. Bien que ce phénomène existe depuis la naissance de l’univers et est la source principale de la chaleur interne de notre planète, elle ne fut mise en évidence qu’à la fin du 19° et au début du 20° siècle.

La découverte de la radioactivité

C’est d’abord, le physicien français Henri Becquerel qui découvrit que des sels d’uranium émettaient des radiations inexplicables. Ensuite, Pierre et Marie Curie mirent en évidence l’origine atomique du phénomène. Sa compréhension plus précise fut apportée par le physicien néo-zélandais Ernest Rutherford lequel souligna le rôle du noyau de l’atome et qualifia les rayonnements émis. Ce sont ces derniers qui nous concernent directement, vu leur impact biologique. Pour leur compréhension, il est nécessaire de se référer à la structure de l’atome et à la composition du noyau, lesquelles sont expliquées sommairement dans la note 1.

Le noyau atomique d’un élément radioactif

Dans la plupart des noyaux atomiques, le nombre de neutrons est égal à celui des protons ; de tels noyaux sont dits stables. Toutefois, pour certains noyaux, ce nombre excède celui des protons, ce qui crée une instabilité au sein de celui-ci, en particulier pour ceux de l’uranium et du thorium, source principale des radioéléments naturels. La transformation ou désintégration d’un de ces noyaux se produit spontanément et statistiquement à tout moment. Elle se poursuit en cascade jusqu’à l’obtention d’un noyau stable. Un exemple est donné dans la note 2.

Les trois types de rayonnements émis

  • alpha : consiste en l’expulsion du noyau de deux protons et deux neutrons, soit un noyau d’Hélium (deuxième élément atomique),
  • bêta : est caractérisée par l’expulsion d’un électron suite à une mutation d’un neutron en proton,
  • gamma : est une émission d’ondes électromagnétiques de fréquence et d’intensité supérieures aux rayons X.

Ces rayonnements sont émis à grande vitesse et sont dotés d’énergie. Leur pouvoir de pénétration est propre à chacun de ceux-ci :

  • l’alpha ne pénètre que dans quelques cm d’air et est stoppé par du papier bristol blanc,
  • le bêta pénètre plus profondément, soit quelques m d’air, et est stoppé par quelques mm d’aluminium,
  • le gamma est le plus pénétrant et n’est stoppé que par une épaisseur minimum de 5 cm de plomb.

La durée de vie d’un élément radioactif

Une autre caractéristique importante de la radioactivité est le temps durant lequel un radioélément reste dangereux.

Celui-ci est mesuré par la demi-vie qui exprime le temps moyen au bout duquel la moitié des noyaux d’un radioélément sont transformés ou désintégrés, ce qui signifie que sa radioactivité décroit progressivement. Ce temps est une constante pour un radioélément donné ; il varie de quelques secondes à des millions d’années.

En résumé, l’activité radioactive d’une source est caractérisée par :

  • la nature du rayonnement émis,
  • son énergie,
  • sa durée de vie,
  • son intensité, soit le nombre de désintégrations par seconde.

En outre, l’intensité est aussi fonction de la distance par rapport à la source radioactive. Elle décroit en fonction du carré de celle-ci. Ainsi en s’écartant de 3 m, l’intensité est divisée par 9.

La mesure de l’impact radioactif

Tout ce qui précède n’a pour but que de comprendre comment arriver à mesurer l’impact d’une source radioactive sur le corps humain et d’indiquer les précautions à prendre pour s’en protéger, en particulier par ceux qui s’intéressent aux minéraux et sables radioactifs. Pour la mesure de cet impact, deux paramètres sont pris en considération : l’intensité et la dose. La dose est la quantité d’énergie absorbée par unité de masse, soit la dose absorbée.

Pour les tissus vivants, l’effet biologique est aussi fonction du type de rayonnement. Pour en tenir compte, on a introduit la notion de la dose équivalente, baptisée dose efficace, laquelle est utilisée pour définir les niveaux de radioactivité et les normes. Elle s’exprime en sievert, le nom de son inventeur, (en pratique en milli ou micro-sievert) tandis que l’intensité est mesurée par le Becquerel, (en pratique par ses multiples). L’appareil de mesure le plus couramment utilisé est le compteur Geiger.

Appareil compteur Geiger, photo de Ph. Thiran

L’appareil compteur Geiger

Celui de la photo permet le comptage des désintégrations, la mesure des doses efficaces, et la différentiation de ces mesures par type de rayonnement. Il est étalonné en coups/sec pour l’intensité et en micro-sievert/heure pour les doses reçues par le corps humain c’est à dire la mesure de la dose efficace. Les doses qui nous atteignent sont de l’ordre de quelques milli-sievert par an. Elles sont la somme de la radioactivité qui nous entoure, laquelle varie selon les régions de 1 à 4 mSv/an (dose naturelle) et est essentiellement due au radon (voir note 3), et de celle liée à l’activité humaine laquelle est principalement due aux examens médicaux, qui représente en moyenne 2 mSv/an. Pour les individus, la norme est généralement de 5 mSv/an plus la dose naturelle, tandis que pour les professionnels, la norme fixe une limite horaire de 10 micro-sievert et annuelle de 20 milli-sievert. A noter qu’une dose ne devient source de troubles dans le corps humain qu’à partir d’une valeur de 1 Sv.

La radioactivité des minéraux et sables

La radioactivité des minéraux et sables est intimement liée à la présence d’uranium (U) et/ou de thorium (Th). Ces deux éléments sont présents de manière diffuse dans la croûte terrestre (de l’ordre de 3 g/t pour le premier et 12 g/t pour le second). Ils se retrouvent dans tous les types de roches. Les minéraux radioactifs sont soit des composés chimiques de l’U et/ou du Th, soit des minéraux incluant un ou des radioéléments. La plupart sont de couleurs vives, de taille centimétrique ou millimétrique ; certains sont fluorescents.

Les uranifères

Les composés de l’uranium, appelés les uranifères, sont les plus nombreux. Ceci est dû à sa facilité de combinaison chimique avec l’oxygène, le carbone, le soufre, la silice, le phosphore, le vanadium…. Selon Mindat, il y aurait actuellement 281 minéraux uranifères considérés comme validés par l’I.M.A. (International Minéral Association).

Parmi ceux-ci, figurent des minéraux comme :

  • oxydes et hydroxydes : l’uraninite, le plus riche en U et de couleur noir, la becquerelite, la masuite, la schoepite, …
  • phosphates : l’autunite (fluorescente) et la torbernite, fréquemment rencontrés en France, …
  • vanadates : la carnotite, …
  • silicates : les cuprosklodowskite, kasolite, soddyite, urophane, …

Le thorium

Bien que le thorium soit présent dans de nombreuses roches et a une concentration plus élevée dans la croûte terrestre que l’uranium, les minéraux à base de thorium sont beaucoup moins nombreux : 25 seraient considérés comme validés par l’I M A.

Parmi ceux-ci :

  • oxydes : la thorianite,
  • phosphates : la monazite, source principale,
  • silicates : la thorite.

 Les photos ci-dessous illustrent certains de ces minéraux.

 

7- Becquerelite

Becquerelite, collection et photo de P. Louis

6- Géode d'uranifères

Géode d’uranifères, collection et photo de P. Louis

4- Torbernite

Torbernite, collection et photo de P. Louis

5- Cuprosklodowskite

Cuprosklodowskite, collection et photo de P. Louis

Autunite

Autunite, collection et photo de P. Louis

2- Uraninite

Uraninite, collection et photo de P. Louis

Modified by CombineZP

Cupro et Schoepite, collection et photo de P. Louis

 

L’uranium et le thorium se substituent aussi à des atomes de minéraux et rendent ces derniers radioactifs. Ainsi, dans le zircon (silicate de zirconium), certains atomes sont remplacés par celui d’uranium. Ceci explique le niveau relativement élevé de la radioactivité des granites en Bretagne, par exemple. Ces minéraux proviennent essentiellement de sites miniers fermés ou en exploitation.

Les sites miniers radioactifs

Parmi les sites qui ne sont plus exploités, deux sont célèbres :

  • Jachymov en Tchéquie, qui permit la découverte du radium par les Curie au départ de la pechblende,
  • Shinkolobwe en RDC, la plus riche mine d’U au monde avec l’uraninite comme minerai primaire, fut la source principale d’U pour les premières applications civiles et militaires de l’énergie nucléaire.

La France puisa son combustible nucléaire dans de multiples petits gisements situés dans le Massif Central, le massif Armoricain et les Vosges. Leurs installations d’exploitation ont été démantelées. Actuellement, c’est le Kazakhstan qui est le producteur principal. Il est suivi par le Canada, l’Australie et la Namibie. L’ensemble de ces producteurs représente environ 80% de la production mondiale dont environ 40% pour le Kazakhstan.

 

La radioactivité de certains sables

En ce qui concerne la radioactivité de certains sables, elle provient de l’érosion des roches contenant des minéraux radioactifs, de résidus d’exploitations minières, de contaminations des sols et des eaux suite à un accident nucléaire. Dans les plages des bords de mer, de lac et dans les rivières, on trouvera des grains de zircon, de monazite, de thorianite,… tandis que dans les stériles miniers, ce sera de la torbernite, de l’autunite (facilement détectable car elle est fluorescente), de l’urophane … Les plages reconnues sont celles Guarapari au Brésil, de Amritapuri dans le Kérala en Inde, de l’Espiguette dans les bouches du Rhône en France. Les sources thermales de Ramsar en Iran sont aussi reconnues comme ayant une radioactivité élevée.

Les deux images ci-dessous illustrent deux sables provenant de stériles miniers.

Sable d’Autinite collection Ph. Thiran, photo P.Louis.

 

Sable de Tobernite collection Ph. Thiran, photo P.Louis.

 

En conclusion

Il est faisable de s’intéresser aux minéraux et sables supposés radioactifs en tenant compte des facteurs suivants :

  • la diminution de l’intensité des rayonnements par la distance et par l’interposition d’écrans,
  • la durée de l’exposition, après avoir mesuré la dose efficace reçue par unité de temps, (micro-sievert par heure),
  • l’aération du stockage.

Et pour autant que l’on ait la possibilité de mesurer la radioactivité résiduelle, après avoir pris les mesures de protection.

 

Notes

Note 1. Tel que suggéré par des philosophes grecs 450 ans avant notre ère, l’atome était encore au début du XX° siècle considéré comme le plus petit élément de la matière. Le physicien danois Niels Bohr proposa le premier une structure de l’atome, dans laquelle, autour du noyau, gravitent des électrons sur différentes orbites. Le noyau lui-même est un agrégat de deux petites particules : le proton et le neutron et est chargé positivement. Les électrons étant chargés négativement, l’atome est électriquement stable. 92 atomes naturels ont été recensés et classifiés par le physicien russe Mendeleev dans son célèbre tableau. Le premier est l’hydrogène, suivi de l’hélium, et le 92° est l’uranium précédé du thorium (90°).

Note 2.  Ainsi, pour l’uranium, ce n’est qu’au bout d’une cascade de 14 désintégrations qu’est obtenu un noyau stable, celui du plomb. Le radium et le radon, deux éléments importants le premier médicalement, le second par sa nature gazeuse, sont produits dans cette cascade.

Note 3.  La nature gazeuse du radon le rend particulièrement dangereux. Inhalé, il attaque les poumons avec les particules alphas qu’il émet en se désagrégeant. Comme il émane spontanément du sol, il est donc essentiel d’éviter sa concentration, notamment dans les caves. D’où la nécessité d’aération de celle-ci.

Sources bibliographiques

  • Physique Nucléaire, extrait du cours de Physique de 6° Secondaire,  Y. Verbist, L. Nachtergaele et E. Thiran,  2018,
  • Articles sur la radioactivité, extraits de bulletins du GEST, Robert Six, 2009 à 2015,
  • Minéraux uranifères, hors-série 2009 de la revue Minéraux et Fossiles,
  • Data base de Mindat, site web <www.mindat.org>, novembre 2021,
  • List of Minerals recognized by I.M.A., site web <www.ima-mineralogy.org>, novembre 2021,

 

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Chronique 3 : Le nom des minéraux

Minéral Minéral Cuprosklodowskite - Kolwézi - Katanga - RDC

Un article de P. Thiran

Avant-Propos

L’objet de cette chronique est de jeter un peu de lumière sur l’origine du nom attribué à chaque minéral.

On peut, en effet, s’interroger à la lecture du nom du minéral aux fines aiguilles vertes transparentes, représenté ci-dessus : la Cuprosklodowskite, une terminologie plutôt réservée à une dictée de Bernard Pivot ou à un exercice d’élocution.

Les noms originaire de l’Antiquité

Certaines dénominations remontent à l’Antiquité, comme le Cinabre, minerai de mercure, auquel le philosophe grec Théophraste, au 3° siècle avant notre ère donna le nom de Kinnabaris. (note 1). Le naturaliste romain, Pline l’Ancien, donna le nom de Galena au minerai de plomb, lequel se nomme actuellement Galène, sulfure de plomb. Ultérieurement, le nom des minéraux découverts fut attribué pour toutes sortes de raisons, allant du patois de mineurs au patronyme d’une personnalité en rapport ou non avec la minéralogie.

L’I.M.A.

Heureusement, pour mettre de l’ordre dans cette nomenclature hétéroclite, fut créé en 1958 une institution internationale: l’International Minéral Association – I.M.A.

Sa mission est de revoir chaque dénomination, la modifier au besoin dans un but de cohérence, vérifier si le minéral est bien distinct des autres, attribuer un nom aux nouveaux soit découverts soit exhumés des caves d’un musée par exemple, retirer un nom erroné ou qui fait double emploi…

Ainsi, dans un souci de spécificité, toutes les terminaisons par le suffixe – ine – ont été remplacées par le suffixe – ite – afin d’indiquer clairement qu’il s’agit bien d’un minéral, ce suffixe provenant du grec – lithos – qui signifie  – pierre.

Il s’ensuit que le total des minéraux reconnus par l’IMA varie régulièrement. Au 1 mars 2021, le nombre publié  est de 5688  unités.

Pour y voir plus clair, certains spécialistes ont imaginé de trier les étymologies par catégorie.

Quelques exemples

Ce qui suit, donne un aperçu de ces travaux, en commençant, par exemple, par l’étymologie de quelques minéraux connus: le quartz, la calcite, le gypse, la fluorite, et la baryte.

– le Quartz provient de l’allemand quars , probable contraction d’un ancien terme de mineurs germaniques au 16° siècle: querertz .

– la Calcite, du latin calx, chaux, attribué en 1845 par Karl Haidinger minéralogiste autrichien,

– le Gypse, du latin gypsum signifiant plâtre,

– la Fluorite, du latin fluere, s’écouler, par allusion à son utilisation comme fondant en métallurgie, attribué en 1797 par le naturaliste italien Carlo Napione,

– la Baryte, du grec barus, lourd, par allusion à sa forte densité, attribuée en 1800 par Ludwig Karsten, minéralogiste allemand.

 

Minéral Calcite miel, Mont-Marchienne, Belgique
Calcite miel, Mont-Marchienne, Belgique, collection et photo de Philippe Thiran

 

Minéral Gypse aciculaire,Lublin,Pologne _ Philippe Thiran
Gypse aciculaire, Lublin, Pologne, coll. et photo de Philippe Thiran

 

Minéral Cristaux de Fluorine,Otavi,Namibie
Cristaux de Fluorine, Otavi, Namibie, coll. et photo de Philippe Thiran

 

 

 

Quelques noms éponymes de lieux situés en France et en Belgique

– l’Autunite (phosphate d’uranium), de la ville d’Autun  (Saône et Loire), minéral radioactif et  très fluorescent de couleur verte sous lumière U.V. Il fut exploité en plusieurs endroits de France, comme matière première des centrales nucléaires françaises,

– la Bauxite (oxyde d’aluminium), des Baux de Provence  (Bouches du Rhône), source principale d’aluminium,

– la Montmorillonite, silicate complexe, important constituant des sols, de la ville de Montmorillon  (Vienne),

– la Trimounsite, (silicate de titane), de la carrière de talc de Trimouns, la plus grande du monde, située à 1800 m au-dessus du village de Luzerac dans l’Ariège (Pyrénées).

 

Minéral Autunite, St.Priest-la-Prugne,Loire,France_Philippe Thiran
Eclairage naturel, Autunite, St.Priest-la-Prugne, Loire, France, coll. et photo de Philippe Thiran

 

Minéral Eclairage fluorescent Autunite, St.Priest-la-Prugne,Loire,France,
Eclairage fluorescent Autunite, St.Priest-la-Prugne, Loire, France, coll. et photo de Philippe Thiran

 

– l’Ardennite (silicate complexe), découverte à Salmchâteau dans les Ardennes belges,

– l’Ottrélite (alumino-silicate), du village de Ottré (Vielsalm) dans la province de Luxembourg, Belgique,

– la Kolwézite, (carbonate de cuivre et de cobalt) de la localité minière de Kolwési, province du Katanga, R.D.Congo.

 

Minéral Kolwésite fibro-radiée (verte) sur Calcite-cobaltifère (rose), Philippe Thiran
Kolwésite fibro-radiée (verte) sur Calcite-cobaltifère (rose), coll. et photo de Philippe Thiran

 

Quelques noms en rapport avec la personne qui a découvert ou analysé la première ou en l’honneur d’une personnalité

– la Becquerelite, hydroxyde d’uranium, dédié au chimiste et physicien français Henri Becquerel, qui découvrit par hasard la radioactivité,

(note 2)

– la Cuprosklodowskite, silicate d’uranium, dédié à Marie Curie, polonaise née Maria Sklodowska, qui découvrit le Radium et l’appliqua à la médecine. Elle fut aussi la première femme à recevoir le Prix Nobel en 1911,

– la Curite, hydroxyde d’uranium, dédié à Pierre Curie, physicien français, époux de Maria Sklodowska,  pionnier en radioactivité avec son épouse,

– la Carnotite, vanadate d’uranium, dédié à Marie-Adolphe Carnot, chimiste français, auteur du Traité d’analyses des substances minérales  en 1904,

– l’Haüyne, silicate complexe de roches volcaniques, dédié à René-Just  Haüy, célèbre scientifique français du 18° siècle, considéré comme le père de la cristallographie,

– la Lacroixite, phosphate anhydre, dédié à Alfred Lacroix, minéralogiste français du 19° siècle, célèbre pour son traité sur la Minéralogie de France et de ses colonies, paru à la fin du siècle.

 

Minéral Minéral Cuprosklodowskite - Kolwézi - Katanga - RDC
Cuprosklodowskite – Kolwézi – Katanga – RDC,  coll. et photo de Pierre Louis

 

Minéral Cristaux d'Haûyne sur Syénite,Laacher See,Eifel, Philippe Thiran
Cristaux d’Haûyne sur Syénite, Laacher See, Eifel, coll. et photo de Philippe Thiran

 

– la Buttgenbachite, nitrate de chlore, dédié à Henri Buttgenbach, éminent professeur de minéralogie à l’université  de Liège, qui publia en 1947 un ouvrage de référence les Minéraux de Belgique et du Congo Belge,

– la Cornétite, phosphate de cuivre, dédié au géologue belge Jules Cornet, qui s’illustra en découvrant à la fin du 19° siècle, l’immense richesse minérale du Haut-Katanga de la R.D.C. (note 3)

– la Césarolite, hydroxyde de plomb, dédié à Guiseppe Césaro, professeur à l’université de Liège au début du 20°siècle, qui s’illustra par des recherches et des descriptions de la cristallisation de centaines de minéraux, (note 4)

– la Deliensite, sulfate d’uranium, dédié en 1997 à Michel Deliens, docteur en minéralogie à l’Institut des Sciences Naturelles de Belgique, qui s’illustra par de nombreuses publications dont le recensement de 176 minéraux secondaires de l’uranium en 1993,

– la Vandenbrandéite, hydroxyde d’uranium, dédié en 1932 au géologue belge Pierre Van den Brand, qui mit en évidence les gisements de transition entre les uranifères et les cupro-cobaltifères comme le gisement de Kalongwe, région de Kolwézi, Katanga, R.D.C.

 

Minéral 8-Cornétite fibro-radiée, R.D.C, Pierre Louis
Cornétite fibro-radiée, R.D.C, coll. et photo de Pierre Louis

 

– la Valentinite, oxyde d’antimoine, dédié à Basil Valentin, alchimiste allemand du 16° siècle, qui découvrit les propriétés de l’antimoine.

 

 

 

Notes

Note 1: Ce minerai, sulfure de mercure, s’exploitait alors dans la région minière du Laurion, au sud d’Athènes, dont les ressources minérales en argent, cuivre et plomb, contribuèrent, à la puissance d’Athènes durant la période Classique de l’Antiquité (5° siècle BC).

Note 2: Becquerel rangea dans un tiroir des plaques photographiques et des sels d’uranium pour des recherches sur la fluorescence. Quand il voulut réutiliser ses plaques, il découvrit qu’elles étaient devenues inutilisables car impressionnées et, ce, à l’abri de la lumière. Il s’agissait d’un nouveau rayonnement: la radioactivité.

Note 3: Pour ce relevé, Jules Cornet était seulement armé d’un bloc-notes et d’une paire de jumelles. Il observa qu’aux endroits où les locaux exploitaient du minerai de cuivre, la végétation avait complètement disparu. Il rechercha alors des points hauts et de là repéra les endroits dénudés qu’il supposa recouvrir des gisements de cuivre. Ce fut bien le cas.

Note 4: Extrait du cours de cristallographie de G. Cesaro de 1902 tel qu’utilisé par ses étudiants.

 

Extrait du cours de cristallographie de G. Cesaro de 1902

 

 

Sources bibliographiques :

 – La grande Encyclopédie des Minéraux, Pierre Bariand, Grund, 1987,

 – Minerals with a French Connection, Fr. Fontain et R. Martin, Association Minéralogique du Canada,2017,

 – Les minéraux de Belgique, F. Attert, M.Deliens, A.Fransolet et E.Van Der Meersche, Institut des Sciences Naturelles de Belgique, 2002,

 – Minéraux, le guide des passionnés, J.Lebocey, Edition du Piat, 2019,

 – List of all Minerals recognized by I.M.A., site Web <www.ima-mineralogy.org>, mars 2021,

 – Data base de Mindat, site Web <www.mindat.org>, mars 2021,

 – Liste I.M.A. des Minéraux de Belgique 2018, J.Lapaire, contributeur I.M.A.

 

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Chronique 1 : Les volcans il y a 100 ans

sylvain chermette

Un article de P. Thiran

Avant – Propos

Cette première chronique se doit d’être consacrée aux volcans. Plus précisément que disait-on ou qu’enseignait-on sur ceux-ci, il y a 100 ans soit au début du XX° siècle. Mes références  sont les cours de géologie donnés par le géologue Jules Cornet, professeur de géologie à l’Ecole des Mines du Hainaut de 1897 à 1926. Auparavant Jules Cornet s’était distingué en déterminant l’extension du bassin cuprifère du Katanga, armé seulement d’une paire de jumelles et d’un bloc notes. Comme professeur, il publia différents ouvrages destinés aux élèves en géologie et aux ingénieurs des mines. Celui qui me sert ici, s’intitule “Géologie”, publié en 1910. Il s’adresse particulièrement aux candidats Ingénieurs des Mines.

Les volcans y sont traités dans un chapitre intitulé: “Phénomènes éruptifs”.

Semeru Java Indonésie Crédit : Philippe Thiran

 

Les croyances de la formation d’un volcan

Le volcan y est d’abord considéré comme une preuve de l’existence de “matières fondues” sous la croûte terrestre. Il est ensuite défini comme une montagne conique qui s’est construite autour de matériaux projetés. Le sommet de cette montagne est en forme de dépression, appelée cratère. Au fond de celui-ci, apparaît un conduit, appelé cheminée, d’où sortaient les  projections qui devaient provenir de ces masses fondues sous la croûte terrestre.

Concernant la provenance de celles-ci, appelées magmas, du latin masse épaisse de consistance pâteuse, deux théories s’affrontaient:

– soit d’un “grand réservoir” de roches liquides, sous l’écorce terrestre,

– soit de “foyers” de roches fondues d’étendue limitée.

Cette dernière avait la préférence de J.Cornet, car comment expliquer autrement les différences de produits éjectés par des volcans voisins?

Et qui de l’ascension de magmas dans  la cheminée? On supposait qu’elle était due à des explosions de gaz qui s’étaient dissous dans les magmas, lors de la formation de la Terre.

Les types de volcans

On distinguait alors trois types de volcans:

  •  “l’ordinaire”, qui débutait par une phase explosive qui commençait  en faisant sauter le bouchon  d’obturation de la cheminée en phase de repos. Cette première phase  se poursuivait par de la sortie de laves via la cheminée, ces laves débordant rarement les bords du cratère. Le Vésuve et l’Etna étaient cités comme exemples.
  • “l’explosif”, qui est dominé par les phénomènes explosifs parfois très puissants (le mont Pelé en Martinique, le Krakatau dans les Indes orientales,…) et pour lequel l’écoulement des laves est soit accessoire soit inexistant,
  • le “tranquille”, caractérisé par l’absence d’explosions et l’épanchement de laves dont les volcans des Iles Sandwich (Hawaï) : le Kilauea et le Mauna Loa, en étaient un parfait exemple.

Il était aussi question de “montagnes volcaniques” de structure “stratoïde” (les stratovolcans) et ceux dit “homogène ou massif” (les mono volcans), ainsi que d’“éruptions fissurales” qui consistaient en “déluges” de laves, la plupart datant du Tertiaire et ayant donné naissance notamment à ce que nous appelons les  Trapps de Deccan.

 

Semeru Java Indonésie

La répartition des volcans dans le monde

Leur répartition sur le globe terrestre était aussi examinée.

Un premier constat: ils ne sont pas distribués de manière uniforme, mais suivant des “zones de faible largeur et longueur importante”, les dites zones coïncidant avec les grandes “zones de dislocations” de l’ère tertiaire.

Second constat: le bord du Pacifique est jalonné de volcans. Il est appelé “le grand cercle de feu du Pacifique”.

On constate aussi de “grands alignements”, comme celui de la zone atlantique: Islande, Açores, Canaries, îles du Cap Vert, …

Les matériaux projetés d’un volcan

Quant à la nomenclature des matériaux projetés, elle  est essentiellement qualitative :

Ainsi les bombes volcaniques sont des “paquets de lave” prenant parfois une forme hélicoïdale par rotation dans l’air.

Les scories, aussi des paquets de lave, refroidis à l’air, de forme irrégulière.

Les lapilli, une “grenaille de lave” solidifiée dans l’air.

Les cendres ou “poussières volcaniques”, de la lave finement pulvérisée par les explosions.

 

Enfin, très étonnante compte tenu des moyens de communication de l’époque, est la connaissance de grandes éruptions avec leur date et le volume rejeté:

– l’explosion (cataclysmique) du Tambora sur l’île de Sumbava est renseignée comme ayant eu lieu en 1815 et ayant rejeté un volume de 150 km3 de cendres.

– celle du Krakatau, en 1883, dont 18 km3 de matériaux furent envoyés dans les airs.

Pour info, deux anecdotes

1) Sur quoi s’est basé J. Cornet pour repérer les gîtes de Cuivre au Katanga.

Il avait observé qu’à l’endroit où la population locale exploitait le minerai de Cu qui apparaissait en surface (comme la “Montagne Verte” à Tsumeb), la végétation avait disparu. Il en déduisit la relation avec la présence de cuivre. C’est ainsi que se plaçant sur des points élevés, il repéra les emplacements dénudés. Ce qui par la suite s’est bien avéré comme signalant la présence de minerais de Cu. C’est ce qui arrive aujourd’hui à ceux qui abusent de la bouillie bordelaise,(solution à base de Cu) qui est utilisée comme fongicide pour lutter contre le mildiou. Le sol se sature en Cu (très lentement absorbé) et la végétation dépérit puis disparait.

2) La fécondité scientifique de cette époque dont:

  • le “Photon” et la nature corpusculaire de la lumière par Albert Einstein,
  • le “Quantum d’énergie” et la naissance de la physique quantique par Max Planck,
  • la radioactivité par Marie Curie,
  • la relativité restreinte par A.Einstein.
Rinjani Lombok Crédit : Philippe Thiran

 

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