Les gaz volcaniques

Les "gaz volcaniques" les composés volatils rejetés par les processus volcaniques. On appelle improprement ainsi car il s'agit en général d'un mélange de différents gaz qui ne sont pas spécifiques aux volcans (ils se rencontrent dans la nature suite à d'autres processus).

Les principaux constituants sont les suivants (en ordre décroissant de concentration moyenne):

• La vapeur d'eau (H₂O) est le composant le plus abondant.
• Le dioxyde de carbone (CO₂), anciennement appelé "gaz carbonique" ou "anhydride carbonique", est un gaz incolore, inodore (pression et température courante). C'est l'un des gaz responsable de "l'effet de serre" qui maintient la température de la planète à un niveau acceptable pour les organismes vivants. Le CO₂ si dissout dans l'eau et, en formant de l'acide carbonique (H₂CO₃), la rend plus acide. C'est le composant utilisé pour rendre les boissons pétillantes. Il est utilisé par les plantes pour leur croissance (photosynthèse). Le CO₂ est dangereux lorsque la concentration est trop importante (plus de 5%). Plus dense que l'air, il peut se créer des poches de ce gaz qui sont des pièges mortels (voir par exemple de cas du lac Lwi, connu sous le nom de "Nyos", Cameroun).
• Le dioxyde de soufre (SO₂), est un gaz incolore, dense et très toxique. A faible concentration, il est utilisé comme désinfectant et conservateur en agro-alimentaire sous l'appellation E220 (vin, fruits secs, viande… ). L'oxydation donne les acide sulfuriques (H₂SO₄) et sulfureux (H₂SO₃). Avant les réglementations visant à réduire sa concentration dans l'air, il était le principal responsable des "pluies acides". Dans l'air, il est irritant. Le seuil d'alerte est fixé à 300 µg/m³ (300 microgrammes par mètre cubes). ). L'OMS recommande une concentration moyenne sur 24 heures inférieure à 0,5ppm (partie par million). Si le gaz est injecté dans la stratosphère, il peut entrainer une diminution (réversible) de la température de la terre.
•  Le monoxyde de carbone (CO), est un gaz incolore, inodore (pression et température courante) et très toxique. Il est connu comme responsable d'accidents domestiques (suite à une mauvaise combustion).
• Le sulfure d'hydrogène (H₂S), est un gaz très toxique, inflammable, à odeur forte d'œuf pourri. A faible concentration, il irrite les yeux et à plus forte concentration les voies aériennes supérieures. L'attaque du nerf olfactif est insidieuse, car elle rend la détection du gaz impossible. Les autres effets sont les maux de têtes jusqu'à la perte de connaissance. Il peut causer en œdème pulmonaire suite à une exposition prolongée.
• Le chlorure d'hydrogène (HCl) est un gaz irritant. Il peut causer des pluies acides en se mélangeant à l'eau (HCl est un acide fort).
• Le fluorure d'hydrogène (HF) est un gaz incolore toxique. En présence d'eau, il forme de l'acide hydrofluorique, très corrosif. L'exposition peut entraîner une conjonctivite avec destruction de la cornée. Il cause aussi une irritation de la peau. Bien qu'une quantité faible soit bénéfique, une forte concentration en fluor cause une dégénérescence osseuse. Le fluor (F₂) est lui un gaz jaune pale.

Les autres gaz présents sont l'hydrogène (H₂) et l'hélium (He).

Les gaz sont l'un des moteurs principaux des éruptions. L'exemple qui va suivre est adapté du site de l'USGS (et basé sur Sparks et al^[1]).

Supposons que nous suivions un bloc d'un mètre cube de rhyolite à la température de 900ºC, sous forte pression (due à la profondeur) et contenant seulement 5% d'eau dissoute (en poids). Ramenons – le brusquement à la surface, donc à la pression atmosphérique. Le magma ne peut plus contenir l'eau, qui forme des bulles, et ceci entraîne une forte augmentation de taille du bloc. Celui-ci occupe alors un volume de 670 m³. Le cube voit sont arrête multipliée par 8,75.

Dans ces cas extrêmes, il se forme une "mousse", qui, même une fois refroidie, a une densité moindre que celle de l'eau, et qui donc flotte. Un exemple type est la pierre ponce.

Ce mécanisme est – toutes proportions gardées – semblable à ce qui se produit lors de l'ouverture des bouteilles de certaines boissons gazeuses ou des Champagnes. La baisse de pression entraîne aussi l'apparition de bulles qui s'échappent violemment.

---

[1] Sparks, R.S.J., Bursik, M.I., Carey, S.N., Gilbert, J.S., Glaze, L.S., Sigurdsson, H., and Woods, A.W., 1997, Volcanic Plumes: John Wiley & Sons, Inc., England, 574 p.