Gaz volcaniques

victor.digiorgi · 07/08/2007, 14h09

La curiosité me pousse à me poser deux ou trois questions qui me trottent par la tête depuis quelques temps à propos de volcanologie.
Il est possible que la réponse à ces questions ait été déjà formulée quelque part, peut-être même dans un des fils de discussion de ce forum, mais je ne la trouve pas.

Voilà :

Nous savons que des gaz sont éjectés dans l’atmosphère par les volcans qui entrent en activité, alors :

- Quels sont ces gaz ?
- Quel est le volume de chacun des gaz éjectés ?
- A-t-on une idée du volume des gaz encore enfouis sous l’écorce terrestre et non éjectés jusqu’à présent ?

Merci d’avance !

Tawahi-Kiwi · 07/08/2007, 14h41

Citation:

Posté par victor.digiorgi

- Quels sont ces gaz ?

Principalement H₂O, CO₂, SO₂, H₂S

Citation:

Posté par victor.digiorgi

- Quel est le volume de chacun des gaz éjectés ?

Difficile a dire, tout cela est fonction du type de magma considere, de la taille de l'eruption, de la composition du magma. Ca va de pas grand chose comme des eruptions hawaiennes par exemple a un truc moitie gaz-moitie roche dans le cas d'eruptions phreato-magmatiques (meme si la, il s'agit principalement de vapeur d'eau).

A titre d'exemple, une grosse eruption comme celle du Pinatubo en 1992, a relache entre 15 et 18Mt de SO₂ dans l'atmosphere dans les quinze jours qui ont suivi l'explosion.

Citation:

Posté par victor.digiorgi

- A-t-on une idée du volume des gaz encore enfouis sous l’écorce terrestre et non éjectés jusqu’à présent ?

Dans la croute, pas beaucoup mais plus bas, la ou sont formes les magmas parents alimentant les volcans, il y a des quantites enormes.
Ainsi, il y a bien plus d'eau dans le manteau terrestre que dans tout les oceans reunis; des quantites importantes de CO₂, les gaz sulfures sont egalement potentiellement tres importants mais ils sont plutot sous forme solide.

Maintenant, les gaz relaches dans l'atmosphere ne s'y accumulent pas (a long terme) et finissent toujours par se retrouver stocker dans la roche a un moment ou a un autre et finalement, dans le manteau.

T-K

victor.digiorgi · 08/08/2007, 05h53

Merci pour la rapidité et la précision de ta réponse, T-K !

Mais cette réponse débouche sur une nouvelle interrogation de ma part :

Si les gaz éjectés dans l’atmosphère retournent dans le manteau après avoir été stockés dans la roche, de quelle roche s’agit-il ? De celle qui constitue les fonds marins revenant pas subduction dans le manteau ? Dans ce cas, qu’est-ce qui permet à une telle roche d’absorber les gaz en question ? Sa porosité ?

Cordialement.

Tawahi-Kiwi · 08/08/2007, 08h34

Citation:

Posté par victor.digiorgi

Dans ce cas, qu’est-ce qui permet à une telle roche d’absorber les gaz en question ? Sa porosité ?

Salut,

en fait il ne reste pas sous la forme de gaz; ils forment eux memes leur propres roches en se combinant a d'autres elements. le CO₂ formera des carbonates (Calcite : CaCO₃, Dolomite : CaMg(CO₃)₂, Siderite : FeCO₃...), SO₂ et H₂S, des sulfates (Gypse CaSO₄.2H₂O, Anhydrite, CaSO₄...) ou des sulfures (Pyrite : FeS₂, Sphalerite : ZnS....), l'eau forme egalement ces propres composes avec les groupements hydroxyles (Goethite FeOOH, beaucoup de silicates d'alterations (amphiboles, micas, serpentines, chlorites...)) ou elle hydrate directement certains mineraux, comme la formule du gypse ci-dessus.

Une faible partie du gaz est conservee sous forme gazeuse dans de petites inclusions mais c'est vraiment mineur, negligeable. Ensuite, en effet, le tout sera reinjecte a un moment ou a un autre, dans le manteau par la voie de la subduction. Si la roche en question est sur le continent, il faudra attendre un peu plus longtemps que l'erosion fasse son travail pour finalement tout ramener a la mer.

T-K

Skaro · 08/08/2007, 11h21

Salut victor,

C'est toujours difficile de compléter une réponse après T-K

On peut ajouter aussi d'autres gaz beaucoup moins importants en terme d'abondance (quelques dixièmes de % voire ppm le plus souvent) : CO (monoxyde de carbone), COS, CH4 (méthane), NH4, H2 (s'enflamme en produisant une flamme bleue), ou encore HCl (le Merapi en Indonésie en émet 250 tonnes par jour et l'Etna, 1700 !!!) ou HF (50 tonnes/jour pour le Merapi...), etc.

Citation:

Posté par victor.digiorgi

- Quel est le volume de chacun des gaz éjectés ?

Pour ça je peux te donner quelques chiffres estimatifs, mais tu vas le constater très vite, les marges d'erreur sont importantes :
- pour le CO2, les émissions annuelles sont de 34 +/- 24 millions de tonnes par an par dégazage passif, auxquelles il faut ajouter 31 +/- 22 millions de tonnes par éruptions. Au total, cela varie donc entre 19 et 111 millions de tonnes par an !
- pour le SO2, on pense que les volcans émettent environ 4 millions de tonnes par an.
Notons que ces valeurs sont nettement inférieurs aux rejets "anthropiques" de ces gaz qui dépassent plusieurs milliards de tonnes par an.

Je n'ai pas de valeurs exactes pour les autres gaz, mais les quantités de H2O émises par les volcans sont bien plus élevées puisque l'eau sous forme gazeuse représente au minimum 70 % des gaz volcaniques (sauf pour les volcans "carbonatitiques" comme le Lengai

).

Tawahi-Kiwi · 08/08/2007, 14h26

Citation:

Posté par Skaro

C'est toujours difficile de compléter une réponse après T-K

T'inquietes, c'est difficile de completer tes reponses egalement. Et tu as rajoute ci-dessus les infos quantitatives que je n'avais pas eu le temps de chercher.....donc c'est parfait.

T-K

RobinC · 10/08/2007, 14h45

Citation:

Posté par Skaro

Salut victor,

- pour le SO2, on pense que les volcans émettent environ 4 millions de tonnes par an.
Notons que ces valeurs sont nettement inférieurs aux rejets "anthropiques" de ces gaz qui dépassent plusieurs milliards de tonnes par an.

Puis je te demander d'où viennent tes sources pour les rejets de SO2???

Dans les publis que je lis, on estime ces rejets à entre 10 et 40 millions de tonnes par an, et ça reste probablement une sous estimation, vu qu'elles datent d'avant le lancement du satellite, OMI, qui mesure le SO2 avec une précision sans précedent. A titre de comparaison, les élissions humaines de SO2 se montent à 100-150 millions de tonnes.

Ref:
Le Guern F. (1982). Les débits de CO2 and SO2 volcaniques dans l’atmosphère. Bulletin of Volcanology 45: 197-202.
Andres R., Kasgnoc A. D. (1997). A time-averaged inventory of subaerial volcanic sulfur emissions. Journal of Geophysical Research 103: 25251-25261.
Halmer M, Schminke H.-U., Graf H.-F. (2002). The annual volcanic gas input into the atmosphere,
in particular into the stratosphere: a global data set for the past 100 years. Journal of Volcanology and Geothermal Research 115: 511-528

RobinC · 10/08/2007, 15h22

Citation:

Posté par Tawahi-Kiwi

Salut,

en fait il ne reste pas sous la forme de gaz; ils forment eux memes leur propres roches en se combinant a d'autres elements. le CO₂ formera des carbonates (Calcite : CaCO₃, Dolomite : CaMg(CO₃)₂, Siderite : FeCO₃...), SO₂ et H₂S, des sulfates (Gypse CaSO₄.2H₂O, Anhydrite, CaSO₄...) ou des sulfures (Pyrite : FeS₂, Sphalerite : ZnS....), l'eau forme egalement ces propres composes avec les groupements hydroxyles (Goethite FeOOH, beaucoup de silicates d'alterations (amphiboles, micas, serpentines, chlorites...)) ou elle hydrate directement certains mineraux, comme la formule du gypse ci-dessus.

Une faible partie du gaz est conservee sous forme gazeuse dans de petites inclusions mais c'est vraiment mineur, negligeable. Ensuite, en effet, le tout sera reinjecte a un moment ou a un autre, dans le manteau par la voie de la subduction. Si la roche en question est sur le continent, il faudra attendre un peu plus longtemps que l'erosion fasse son travail pour finalement tout ramener a la mer.

T-K

Encore quelques précisions sur le destin et l'origine des gaz volcaniques, qui restent un passionnant domaine de recherche à explorer.

Le temps de résidence des gaz volcaniques dans l'atmosphère est conditionné par leur réactivité avec les composants atmosphériques
Ainsi HCl et HF ont une demi-vie de quelques heures à quelques jours (très solubles dans l'eau)
H2S et SO2 sont oxydés et hydratés en H2SO4 (quelques jours à quelques mois.
La vapeur d'eau se condense lors du refroidissement du gaz dans l'atmosphère
Le CO2 a une demi-vie d'environ 100 ans (plus complexe à cause des multiples réservoirs)
Pour ce qui est du recyclage de ces gaz dans le manteau, c'est un processus très lent. Le CO2 et le SO2 volcanique sont essentiellement d'origine mantellique "primitive". CF leur composition isotopique bien particulière.

Skaro · 10/08/2007, 23h05

Citation:

Posté par RobinC

Puis je te demander d'où viennent tes sources pour les rejets de SO2???

Dans les publis que je lis, on estime ces rejets à entre 10 et 40 millions de tonnes par an, et ça reste probablement une sous estimation, vu qu'elles datent d'avant le lancement du satellite, OMI, qui mesure le SO2 avec une précision sans précedent. A titre de comparaison, les élissions humaines de SO2 se montent à 100-150 millions de tonnes.

Salut RobinC,

Je ne doute pas de ta bonne foi ni de la pertinence de tes sources... Pour le SO₂ j'ai trouvé ce chiffre dans le Bardintzeff (Volcanologie aux ed. Dunod) ... Ca fait quand même une grosse différence

T'es sur qu'il n'y a pas de confusion avec le CO₂ ?

RobinC · 11/08/2007, 12h55

Pas de risques que je confonde Les émissions de so2 c'est mon sujet de thèse. Je vois dans la biblio de Bardintzeff que tous les articles qu'il cite datent un peu et se concentrent sur le SO2 émis par les éruptions explosives, mesuré par le satellite TOMS par spectrophotométrie UV. Or ces éruptions représentent environ la moitié du SO2 émis par les volcans, le reste étant émis par dégazage passif. Le TOMS n'arrive à détecter que les grosses éruptions et "passe à côté" du dégazage passif et de beaucoup d'éruptions effusives, à cause de sa mauvaise résolution d'image (2500Km²/pixel)
Pour terminer, voici un petit calcul bête et méchant du tonnage de SO2 injecté actuellement par les plus gros émetteurs continus et non explosifs de SO2
Niyragongo (Congo) 10000-20000 T/Jour
Ambrym (Vanuatu) 5000-20000 T/j
Etna 2000-5000 T/j
Miyaje-Jima (japon) 2000-5000T/j
en sommant le tout sur une année on arrive à 10-15 millions de tonnes par an rien que pour le dégazage non explosif
un bon papier disponible en ligne sur les émission naturelles de SO2:
http://www.pmel.noaa.gov/pubs/outsta...bate1229.shtml

Skaro · 12/08/2007, 17h35

Désolé RobinC, je ne parlais pas d'une confusion de ta part mais éventuellement dans les sources où tu avais pris ces chiffres. Ne les connaissant pas je me suis permis... Mais bien sur je te fais davantage confiance qu'aux références assez peu récentes, il est vrai, du Bardintzeff.

Autant pour moi (enfin, surtout pour Jacques-Marie

)

adrish · 25/07/2008, 14h58

salut à tous... Une petite question pour la rédaction d'un livre, est ce que les volcans de types hawaien rejettent moins de GES que les autres?
par rapport au volume de lave on peut tabler sur combien? Je suis un peu dans le flou à ce niveau là...une fourchette meme large m'irait très bien...

en fait c pour la rédaction d'un bouquin de SF...toute contribution dinge de ce nom sera récompensée.

merci d'avance