Dossier

Dans le ventre de la bête

Ils sont gros, ils sont beaux, ils sentent bon le magma chaud… Mais les volcans ont surtout beaucoup à nous apprendre sur eux-mêmes, sur la vie des planètes, et sur la vie dans des conditions extrêmes.

Le volcan Kilauea, à Hawaii, est en éruption permanente depuis 1983.
Le volcan Kilauea, à Hawaii, est en éruption permanente depuis 1983.

© Benoit ILDEFONSE / CNRS Photothèque

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Nos compatriotes d’outre-mer ont l’habitude de ces voisins bruyants et tumultueux, les métropolitains un peu moins. Si l’Hexagone ne compte pas actuellement de volcan actif, nous sommes nombreux à être fascinés par les images d’éruptions, parfois désastreuses mais toujours sublimes, qui nous parviennent de nos (quasi) voisins islandais ou du bout du monde. Car après tout, un volcan qui s’ébroue, c’est la Terre qui nous fait savoir qu’elle est bien vivante. Rassurant, de nos jours.

Pour les scientifiques, l’enjeu n’est pas esthétique – quoiqu’on les soupçonne de prendre un malin plaisir à côtoyer les entrailles bouillonnantes. Pour preuve, ils n’étudient les volcans que lorsqu’ils fulminent, explosent et vomissent leur lave à proximité des habitations ; d’ailleurs, ils ne les observent pas qu’à la surface de la Terre. Ils les scrutent aussi au fond des océans, et même sur d’autres planètes. Présents par exemple sur Mars et Vénus, d’âges et de profils très différents, ces volcans extraterrestres nous renseignent sur l’histoire des planètes, autant que les nôtres nous donnent le pouls de la Terre.

Et à l’image de son objet, la volcanologie évolue sans cesse, en se dotant de nouvelles technologies et méthodes qui permettent d’en apprendre toujours plus. On pense par exemple à la muographie, qui permet désormais aux scientifiques de cartographier l’intérieur d’un volcan sans y pénétrer, et donc de l’étudier de très près… à distance !

C’est le genre de problème qui ne concerne pas vraiment les êtres microscopiques – et kamikazes en apparence – qui vivent au cœur des sources hydrothermales, le long des dorsales océaniques et ailleurs au fond des océans, là où chaleur et pression atteignent des niveaux – en apparence là encore – incompatibles avec la vie. Ces bactéries extrêmophiles intéressent tout particulièrement les scientifiques, avides de comprendre ce qui leur permet de résister dans ces conditions.

Mais en disant tout cela, on n’a pas encore dit ce qui fait l’essentiel du travail des scientifiques : à savoir, comment fonctionne un volcan ? Et comment prévoir ses éruptions et éviter de nouveaux malheurs comme à Pompéi, ville figée pour l’éternité ?

Pour tout comprendre, plongez avec nous dans ce magma d’interrogations grâce à cette sélection de reportages aux côtés de scientifiques qui n’ont pas chaud aux yeux.

 

Pour en savoir plus via CNRS Le Journal

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Le mont Etna surplombant la ville portuaire de Catane, en Sicile, durant la campagne FocusX3. L’Italie connaît l’une des plus importantes activités sismiques d’Europe. Outre l’Etna, le volcan le plus grand et le plus actif d’Europe, Catane est impactée par la faille tectonique Nord Alfeo. Cette faille décrochante (dont les deux compartiments rocheux coulissent horizontalement l’un par rapport à l’autre) découverte il y a 12 ans s’étend sur 150 km sous la mer Méditerranée. Des scientifiques…

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Le mont Etna surplombant la ville portuaire de Catane, durant la campagne FocusX3
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Plateforme mobile de mesures atmosphériques Pegasus à bord du navire océanographique le Pourquoi pas ? en vue du volcan Stromboli, pendant la campagne PEACETIME. Le phytoplancton marin, en piégeant le dioxyde de carbone atmosphérique, est un des acteurs majeurs du cycle du carbone. En mer Méditerranée, son développement est fortement modulé par les importants dépôts de particules atmosphériques, qu’elles soient sahariennes ou volcaniques, comme on le voit dans cette image montrant le panache du…

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Une plateforme de mesures atmosphériques qui navigue en Méditerranée
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Opération de caractérisation des conditions de site près de la station sismologique Résif-Rap CGLR, au pied de la montagne Pelée, en Martinique. La caractérisation systématique des conditions de sites est un volet fondamental pour une meilleure utilisation des données dans les études d’aléa sismique et pour la prédiction du mouvement du sol. Le Réseau accélérométrique permanent (Rap) enregistre les mouvements forts du sol en cas de séisme, grâce à un réseau de stations situées dans les zones…

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Caractérisation des conditions de site près d’une station sismologique Résif-Rap, en Martinique
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Antenne GNSS installée sur un tripode près du glacier Vatnajökull, en Islande, lors d’une campagne de mesures géodésiques pour suivre l’impact du changement climatique. Ce phénomène induit un réajustement isostatique croissant (les masses rocheuses, comprimées par le poids de la couche de glace, se soulèvent lorsqu’elle fond) et des diminutions de contraintes sur les volcans chapeautés par une calotte glaciaire. Ce système de positionnement par satellites appartient au parc national Résif…

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Antenne GNSS du parc GPSMob durant une campagne de mesures géodésiques en Islande
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Forage dans un marais sur l'île de Nomuka, dans l'archipel des Tonga. Avec un tube en PVC, une carotte de sédiments de 1 m a été prélevée pour être ensuite analysée en laboratoire. Situé à environ 10 m d'altitude et non alimenté par un cours d'eau, ce marais ne présente aucun dépôt sableux. En revanche, il contient sans doute des cendres volcaniques dont l'analyse géochimique devrait permettre de déterminer de quels volcans elles proviennent. Des analyses au carbone 14 de la matière organique…

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Forage dans un marais sur l'île de Nomuka, dans l'archipel des Tonga
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Trou creusé pour repérer les dépôts de paléotsunamis, sur l'île de Nomuka, dans l'archipel des Tonga. Un dépôt de pierres ponces flottées après une éruption volcanique a été extrait. Ces ponces serait datées d'à peu près 4 000 ans, à un moment où le niveau de la mer était plus haut. L'hypothèse privilégiée expliquant ce dépôt est celui d'un évènement brutal : un tsunami ou un cyclone. Cette photographie a été réalisée en 2018 lors du programme TongaPAG financé par le labex DynamiTe dans le…

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Trou creusé pour repérer les dépôts de paléotsunamis, sur l'île de Nomuka, dans l'archipel des Tonga
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Le volcan Merapi, situé à Java en Indonésie, voit régulièrement des dômes de lave s’accumuler à son sommet. Afin de mieux comprendre les mécanismes de mise en place des dômes de laves et de leurs effondrements, des chercheurs ont développé des stations d’observations dédiées. Ces stations sont capables de prendre automatiquement des photographies dans les domaines du visible et de l’infrarouge thermique. Connectées au réseau de l’Observatoire du Merapi, elles déclenchent des acquisitions vidéos…

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Volcan Merapi, à Java en Indonésie
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Préparation de filtres d'échantillons marins, rapportés de la campagne TONGA, pour analyser leur activité diazotrophique. La diazotrophie fait référence à la fixation biologique de l'azote atmosphérique par divers micro-organismes diazotrophes. Les échantillons d’eau de mer rapportés de la campagne TONGA ont été prélevés à différentes profondeurs. Ils sont filtrés, puis les filtres sont ensuite pliés et placés dans de mini-capsules en étain via une presse. Les échantillons seront ensuite…

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Analyses chimiques de la fixation biologique de l'azote sur des échantillons marins, rapportés de la campagne TONGA
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Les échantillons marins rapportés de la campagne TONGA ont été prélevés à différentes profondeurs dans l'océan Pacifique. Les échantillons sont apposés sur des filtres, eux même ensuite placés et pliés dans de mini-capsules en étain via une presse. Les échantillons seront ensuite placés dans un pilulier et analysés au spectromètre de masse afin de mesurer leur quantité en carbone et en azote. La campagne TONGA a pour objectif d'étudier l’impact des volcans sous-marins sur l’activité biologique…

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Analyses chimiques des échantillons marins rapportés de la campagne TONGA
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Préparation de filtres d'échantillons marins, rapportés de la campagne TONGA, pour analyser leur activité diazotrophique. La diazotrophie fait référence à la fixation biologique de l'azote atmosphérique par divers micro-organismes diazotrophes. Les échantillons d’eau de mer rapportés de la campagne TONGA ont été prélevés à différentes profondeurs. Ils sont filtrés, puis les filtres sont ensuite pliés et placés dans de mini-capsules en étain via une presse. Les échantillons seront ensuite…

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Analyses chimiques de la fixation biologique de l'azote sur des échantillons marins, rapportés de la campagne TONGA
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Caravane de sel traversant la plaine de la Dépression du Danakil, sur le rift est-africain, dans la région Afar, Ethiopie. Le fond de la Dépression du Danakil (120 m sous le niveau de la mer) est constitué d'une croûte de sel épaisse de 1 à 2 km. Cette croûte de sel s'est formée à travers des épisodes d'évaporation d'un ancien bras de la mer Rouge, après sa fermeture au nord par l'activité volcanique et tectonique de la région. Le désert du Danakil est l'endroit de la planète où les…

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Caravane de sel traversant la plaine de la Dépression du Danakil
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Sable volcanique découvert sur le volcan de l’Hekla en Islande. Ce sable, dont l'origine est moderne, est analogue à une roche d'origine martienne. Il appartient à l'ISAR (International space analogue rockstore), une collection unique de roches "analogues" à celles trouvées sur Mars conservée au Centre de biophysique moléculaire (CBM) à Orléans. Composée d'une cinquantaine de roches, l'ISAR sert à tester et calibrer certains instruments des sondes spatiales, notamment pour l'étude des traces de…

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Sable volcanique découvert sur le volcan de l’Hekla en Islande
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Echantillonnage d'un volcan de boue dans la dépression de Danakil, en Ethiopie. Une sonde multi-paramètres permet de mesurer la température, le pH, la concentration en oxygène, la conductivité et le potentiel redox. L'analyse des échantillons va permettre de rechercher des microorganismes extrêmophiles adaptés aux conditions de ce site et d'étudier leurs adaptations moléculaires aux paramètres physico-chimiques extrêmes qui règnent dans cet environnement. En janvier 2016, les chercheurs ont…

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Echantillonnage d'un volcan de boue dans la dépression de Danakil, en Ethiopie
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Cônes volcaniques dans une zone de rift au sein du massif du Piton de la Fournaise, dans le paysage de la Plaine des Cafres, sur l’île de La Réunion. L’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF) dispose d’une centaine d’instruments en fonctionnement continu, répartis sur 54 sites du massif du Piton de la Fournaise. Les données sont envoyées en temps réel à l’observatoire, situé à 15 km du cratère principal. Les instruments appartiennent à quatre réseaux différents : le réseau…

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Cônes volcaniques du Piton de la Fournaise
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Volcan de la Soufrière, sur l'île de Montserrat. Des coulées de lave sont visibles de part et d'autre du volcan. L'objectif de la mission était d'évaluer l'impact de la fragmentation des forêts sur plusieurs espèces d'oiseaux forestiers de la zone Caraïbe. Souvent liée aux activités anthropiques, la fragmentation des habitats est impliquée dans le déclin voire la disparition locale de nombreuses espèces. A Montserrat, cette fragmentation est due en particulier à l'activité du volcan qui a…

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Volcan de la Soufrière, sur l'île de Montserrat
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Volcan de la Soufrière, sur l'île de Montserrat, vu depuis la mer des Caraïbes. L'objectif de la mission était d'évaluer l'impact de la fragmentation des forêts sur plusieurs espèces d'oiseaux forestiers de la zone Caraïbe. Souvent liée aux activités anthropiques, la fragmentation des habitats est impliquée dans le déclin voire la disparition locale de nombreuses espèces. A Montserrat, cette fragmentation est due en particulier à l'activité du volcan qui a littéralement coupé l'île en deux. Les…

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Volcan de la Soufrière, sur l'île de Montserrat
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Sismomètre fixé sur une dalle en béton profondément scellée dans la lave solidifiée du Piton de la Fournaise, sur l’île de La Réunion. Un réseau de quatorze sismomètres est installé sur le cône principal du volcan pour mesurer et suivre les éboulements qui ont lieu dans les cratères Dolomieu et Bory pour mieux les modéliser. L'Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF) dispose d’une centaine d’instruments en fonctionnement continu, répartis sur 54 sites du massif du Piton de la…

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Sismomètre installé sur le Piton de la Fournaise
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Moniteur de la salle de « crise » de l’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF) situé à Bourg Murat, sur l’île de La Réunion. Philippe Kowalski, volcanologue, surveille l’activité du Piton de la Fournaise grâce à cet écran. Il observe ainsi les enregistrements d’une centaine d’instruments en fonctionnement continu, répartis sur 54 sites du massif du volcan. Toutes les données enregistrées sont centralisées à l’observatoire et relayées sous forme de graphiques et de cartes…

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Moniteur de la salle "de crise" de l'OVPF
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Centre d'observation de la Soufrière, l'un des volcans les plus surveillés au monde, sur l'île de Montserrat. L'objectif de la mission était d'évaluer l'impact de la fragmentation des forêts sur plusieurs espèces d'oiseaux forestiers de la zone Caraïbe. Souvent liée aux activités anthropiques, la fragmentation des habitats est impliquée dans le déclin voire la disparition locale de nombreuses espèces. A Montserrat, cette fragmentation est due en particulier à l'activité du volcan qui a…

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Centre d'observation du volcan de la Soufrière
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Une équipe de l’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF) installe quatorze sismomètres sur le cône principal du Piton de la Fournaise, sur l’île de La Réunion. Ce réseau d'instruments va permettre de mesurer et de suivre les éboulements qui ont lieu dans les cratères Dolomieu et Bory pour mieux les modéliser. L’OVPF dispose d’une centaine d’instruments en fonctionnement continu, répartis sur 54 sites du massif du Piton de la Fournaise. Les données sont envoyées en temps réel…

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Installation de quatorze sismomètres sur le Piton de la Fournaise
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Antoine Protin participe à l’installation de quatorze sismomètres sur le cône principal du Piton de la Fournaise, sur l’île de La Réunion. Ce réseau d'instruments va permettre de mesurer et de suivre les éboulements qui ont lieu dans les cratères Dolomieu et Bory pour mieux les modéliser. L’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF) dispose d’une centaine d’instruments en fonctionnement continu, répartis sur 54 sites du massif du Piton de la Fournaise. Les données sont envoyées…

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Installation de quatorze sismomètres sur le Piton de la Fournaise
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Christophe Brunet, ingénieur d’étude, remplace les caméras installées au bord du grand cratère Dolomieu du Piton de la Fournaise, sur l’île de La Réunion. Ce cratère mesure 350 m de profondeur pour 1 km de diamètre. Les caméras permettent de suivre les éboulements, la météo et les éruptions au sein du cratère. L’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF) dispose d’une centaine d’instruments en fonctionnement continu, répartis sur 54 sites du massif du Piton de la Fournaise…

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Remplacement de caméras installées sur le Piton de la Fournaise
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Andrea Di Muro, volcanologue géochimiste, le long d’une zone de rift du massif du Piton de la Fournaise, sur l’île de La Réunion. Il y réalise deux types de mesures complémentaires des émissions gazeuses de CO2. La première mesure est très sensible aux perturbations extérieures, comme le vent, mais elle est très rigoureuse. La seconde mesure utilise une pompe pour aspirer les émissions de CO2. Elle permet de s’affranchir des contraintes du milieu mais est moins rigoureuse. Ces émissions…

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Zone de rift du massif du Piton de la Fournaise
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Boue étalée après l'explosion d'une bulle, volcan de boue de Bledug Kuwu, dans la province de Java centre en Indonésie. Ce phénomène n'est pas lié au volcanisme, si ce n'est la forme qui fait penser à un volcan, avec un petit cratère au milieu, et le fait que la matière soit expulsée depuis les couches géologiques de la Terre. La matière expulsée est de l’argile, parfois mêlée à du gaz naturel ou du pétrole.

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Boue étalée après l'explosion d'une bulle, volcan de boue de Bledug Kuwu
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Andrea Di Muro réalise des mesures d’émissions gazeuses de CO2, le long d’une zone de rift du massif du Piton de la Fournaise, sur l’île de La Réunion. Il utilise deux types de mesures complémentaires. La première mesure est très sensible aux perturbations extérieures, comme le vent, mais elle est très rigoureuse. La seconde mesure utilise une pompe pour aspirer les émissions de CO2. Elle permet de s’affranchir des contraintes du milieu mais est moins rigoureuse. Ces émissions gazeuses…

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Mesures d'émissions gazeuses de CO2 le long d'une zone de rift du massif du Piton de la Fournaise
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Andrea Di Muro parcourt en 4x4 la Plaine des Sables du Piton de la Fournaise, sur l’île de La Réunion, pour vérifier le bon fonctionnement de stations de mesures géochimiques automatiques. A l’approche d’une éruption, les émissions gazeuses augmentent. Andrea, volcanologue géochimiste à l’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF), collabore avec Météo France, l’ORA (Observatoire Réunionais de l'Air) et le VAAC (Volcanic Ash Advisory Center) notamment pour prévenir des…

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4x4 parcourant la Plaine des Sables du Piton de la Fournaise
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Boue étalée après l'explosion d'une bulle, volcan de boue de Bledug Kuwu, dans la province de Java centre en Indonésie. Ce phénomène n'est pas lié au volcanisme, si ce n'est la forme qui fait penser à un volcan, avec un petit cratère au milieu, et le fait que la matière soit expulsée depuis les couches géologiques de la Terre. La matière expulsée est de l’argile, parfois mêlée à du gaz naturel ou du pétrole.

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Boue étalée après l'explosion d'une bulle, volcan de boue de Bledug Kuwu
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Vue de l'île de Montserrat depuis sa pointe nord. L'objectif de la mission était d'évaluer l'impact de la fragmentation des forêts sur plusieurs espèces d'oiseaux forestiers de la zone Caraïbe. Souvent liée aux activités anthropiques, la fragmentation des habitats est impliquée dans le déclin voire la disparition locale de nombreuses espèces. A Montserrat, cette fragmentation est due en particulier à l'activité du volcan de la Soufrière qui a littéralement coupé l'île en deux. Les chercheurs…

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Vue de l'île de Montserrat depuis sa pointe nord
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Habitation abandonnée dans la zone à risque du volcan de la Soufrière sur l'île de Montserrat. L'objectif de la mission était d'évaluer l'impact de la fragmentation des forêts sur plusieurs espèces d'oiseaux forestiers de la zone Caraïbe. Souvent liée aux activités anthropiques, la fragmentation des habitats est impliquée dans le déclin voire la disparition locale de nombreuses espèces. A Montserrat, cette fragmentation est due en particulier à l'activité du volcan qui a littéralement coupé l…

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Habitation abandonnée près de la Soufrière, sur l'île de Montserrat
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Le volcan Yasur, sur l'île de Tanna au Vanuatu est de type strombolien. L'accroissement relativement important de l'activité explosive de ce volcan entraîne une augmentation des dépôts de cendres sur l'île, et notamment sur les cultures vivrières, que certaines ne supportent pas. C'est le cas de l'igname, du taro et du chou kanak, qui constituent la base de l'alimentation traditionnelle. Ce volcan, comme les autres volcans du Vanuatu, fait l'objet d'un suivi permanent par le centre Geohazards…

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Le volcan Yasur, sur l'île de Tanna au Vanuatu est de type strombolien. L'accroissement relativement
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Le volcan Yasur, sur l'île de Tanna au Vanuatu, de type strombolien, au milieu de sa plaine de cendres. L'accroissement relativement important de l'activité explosive de ce volcan a entraîné une augmentation des dépôts de cendres sur l'île, et notamment sur les cultures vivrières, que certaines ne supportent pas. C'est le cas de l'igname, du taro et du chou kanak, qui constituent la base de l'alimentation traditionnelle. Ce volcan, comme les autres volcans du Vanuatu, fait l'objet d'un suivi…

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Le volcan Yasur, sur l'île de Tanna au Vanuatu, de type strombolien, au milieu de sa plaine de cendr
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Chercheuse préparant du matériel avant d'embarquer pour prendre des mesures physico-chimiques dans le lac alcalin (pH 9) d'Alchichica, au Mexique. Il s'agit notamment de mesurer le pH du lac, la concentration d'oxygène, les concentrations d'ions dissous. L'objectif est d'étudier comment ces paramètres sont corrélés avec la diversité microbienne dans l'eau du lac et dans les microbialites. Ces mesures ont été réalisées dans le cadre d'une mission d'échantillonnage de microbialites vivants dans…

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Chercheuse préparant du matériel avant d'embarquer pour prendre des mesures physico-chimiques dans l
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Chercheuse collectant des sédiments calcifiants du lac alcalin (pH 9) d'Alchichica, au Mexique. Ces sédiments peuvent contenir une communauté microbienne présentant des similarités avec celle des stromatolites. En effet, les stromatolites son également des structures calcifiantes. Ces prélèvements ont été réalisés dans le cadre d'une mission d'échantillonnage de microbialites vivants dans le lac, en 2007. Ce lac est situé dans le cratère d'un volcan.

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Chercheuse collectant des sédiments calcifiants du lac alcalin d'Alchichica (pH 9), au Mexique. Ces
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Maillage triangulaire non-structuré autour du volcan Makushin (représenté par le trou dans le maillage) en Alaska. Le maillage est adapté en fonction de la bathymétrie afin de tenir compte du raccourcissement de la longueur d'onde lorsque la profondeur diminue. La bathymétrie mesure les profondeurs des océans pour déterminer la topographie de leur sol. Cela permet de concevoir des modèles numériques plus efficaces pour comprendre et anticiper les phénomènes hydrodynamiques.

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Maillage triangulaire non-structuré autour du volcan Makushin en Alaska
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Failles normales dans le rift de Thingvellir, zone volcanique ouest, Islande, étudiées dans le cadre du programme RIFTS (mesure et modélisation de la déformation récente et actuelle au nord de l'Islande : interaction point chaud - rift et paléo-rift - et zone transformante). Ce programme vise à comprendre les mécanismes de fonctionnement d'un rift océanique et d'une zone transformante, dans le temps et dans l'espace, dans le contexte du "point chaud" islandais, avec une lithosphère peu…

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Failles normales dans le rift de Thingvellir, zone volcanique ouest, Islande, étudiées dans le cadre
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Faille normale du rift de Thingvellir se terminant par des fissures ouvertes "en queue de cheval", zone volcanique ouest, Islande, étudiée dans le cadre du programme RIFTS (mesure et modélisation de la déformation récente et actuelle au nord de l'Islande : interaction point chaud - rift et paléo-rift - et zone transformante). Ce programme vise à comprendre les mécanismes de fonctionnement d'un rift océanique et d'une zone transformante, dans le temps et dans l'espace, dans le contexte du "point…

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Faille normale du rift de Thingvellir se terminant par des fissures ouvertes "en queue de cheval", z
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Soufrière de Guadeloupe : vue de la faille du 30 août depuis sa base. Cette faille, large d'environ 10 mètres, s'est brusquement ouverte le 30 août 1976 lors d'une éruption phréatique qui dura 13 minutes. Les blocs éjectés par la pression de la vapeur forment désormais un cône d'éboulis à la base du dôme volcanique. Cette faille est équipée d'inclinomètres et d'extensomètres permettant de mesurer les déformations du dôme.

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Soufrière de Guadeloupe : vue de la faille du 30 août depuis sa base. Cette faille, large d'environ
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Le volcan Misti (environ 6500 m) domine la ville d'Arequipa au sud du Pérou. La forme très régulière de cet appareil, évoquant le Mont Fuji au Japon, est typique d'un volcan formé le long d'une zone de subduction. Ici, il s'agit de la subduction de l'océan Pacifique (plaque Nazca) sous la bordure continentale de l'Amérique du Sud. Arequipa (sud du Pérou).

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Le volcan Misti (environ 6500 m) domine la ville d'Arequipa au sud du Pérou. La forme très régulière

CNRS Images,

Nous mettons en images les recherches scientifiques pour contribuer à une meilleure compréhension du monde, éveiller la curiosité et susciter l'émerveillement de tous.