La zone de destruction du 8 mai couvre une surface de 58 km2 dans la cartographie de Lacroix, celle du 30 août couvre 56 km2 supplémentaires. Description des nuées majeuresA la différence des nuées ordinaires de la rivière Blanche, les nuées majeures n’ont pas été directement observées par les scientifiques de l’époque. Les descriptions que l’on en connaît proviennent de témoignages rapportés pour la plupart par A. Lacroix (1904). Ces observations sont pour certaines tout à fait remarquables dans leur précision. A. Lacroix (1904) a finalement conclu que les phénomènes destructeurs de la période mai-août 1902 étaient des nuées ardentes, de même nature que les écoulements observés dans la vallée de la rivière Blanche, mais beaucoup plus violents et d’extension beaucoup plus grande. Cette analyse s’appuyait sur les descriptions fournies par les témoins, les effets thermiques indiquant des milieux de haute température, et d’autres observations comme par exemple les anisotropies directionnelles dans les destructions. Ainsi les arbres étaient couchés préférentiellement dans la direction du volcan. A St.Pierre, les murs orientés Nord-Sud, c’est à dire approximativement dans la direction du volcan, étaient moins détruits que les murs transverses par rapport à cette direction. Tous ces arguments suggéraient des écoulements de haute température venant de la zone sommitale.
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Vue non datée vers le sud-ouest, dans St.Pierre détruite. Les arbres couchés au premier plan sont alignés dans la direction du volcan. (Cliché Parfait) |
Vue de St. Pierre du Nord vers le Sud, approximativement dans la direction des nuées, depuis le Morne Abel. Au premier plan, le quartier du Centre, au fond le quartier du Mouillage. On note qu’il reste davantage de murs orientés Nord-Sud que de murs Est-Ouest. Cliché Lacroix d'octobre 1902 (1904, p.257) |
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Aujourd’hui, avec l’expérience acquise sur d’autres éruptions, les nuées majeures de mai-août 1902 peuvent être interprétées comme des déferlantes pyroclastiques, c’est à dire des écoulements pyroclastiques véloces, relativement dilués et dont le régime d’écoulement est turbulent. Dans les déferlantes, les particules sont réparties sur une hauteur de lame de plusieurs dizaines à centaines de mètres de hauteur. La concentration des particules dans un tel nuage est beaucoup moindre que dans l’avalanche basale décrite à propos des nuées ordinaires de la rivière Blanche. Les particules dans le nuage sont maintenues en suspension turbulente, ou en saltation pour les plus lourdes, par la vitesse de l’écoulement. Ce type d’écoulement pyroclastique se distingue par sa capacité à franchir les dénivelés topographiques et à remonter les pentes, ce qui a été le cas pour les nuées de 1902 qui pour atteindre St. Pierre ont franchi les vallées de la rivière Sèche et de la rivière des Pères. |
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Certaines observations faites par les témoins sont caractéristiques de la mise en place de déferlantes. Ainsi la nuée du 8 mai a été immédiatement suivie d’un fort vent de retour, venant de la mer. Ensuite sont retombés sur les alentours, des lapilli (fragments rocheux de quelques centimètres), puis de la boue chaude, enfin des cendres sèches. L’obscurité a été quasi totale dans un vaste périmètre pendant l’heure qui suivit. Une succession très similaire de phénomènes a été décrite lors d’une autre déferlante, le « blast » du Mt St. Helens aux USA en mai 1980. |
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Le « blast » du Mt.St.Helens le 18
mai 1980 a été photographié lors de sa mise en place. Il représente
l’analogue le plus proche documenté à ce jour des nuées de mai-août
1902 à la Montagne Pelée. cliché G. Rosenquist in Voight, 1982 Moyenne résolution ou Haute résolution
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Caractère latéralement
dirigé et direction des nuées
La vitesse et l’énergie exceptionnelles de ces nuées impliquent une forte décompression des gaz qui se sont brutalement libérés de la lave du dôme. Lacroix a le premier proposé, pour favoriser le transfert de l’énergie libérée vers l’écoulement, que la décompression à partir du dôme se développait latéralement plutôt que verticalement. Cette interprétation poursuivait simplement l’analogie faite avec les nuées ordinaires qu’il a observées plus tard dans la vallée de la rivière Blanche, et qui partaient latéralement du dôme. En cela également, les nuées majeures de 1902 sont analogues au « directed blast » du Mt. St. Helens en 1980. D'après les observations de A. Lacroix et F. Perret, les nuées ordinaires de 1902 comme de 1929 sont sorties du cratère par l'échancrure en V ouverte dans le rempart de celui-ci, au SW, ce qui les a dirigées vers la vallée de la rivière Blanche, qu'elles ont alors suivie. Les nuées majeures de mai-août 1902 ont également été dirigées vers le SW, à l'exception de la nuée du 30 août. Mais, vu leur énergie, elles n'ont pas pu être simplement canalisées par la topographie du cratère : l'énergie de la décompression initiale, qui a permis à ces écoulements de franchir plus loin des flancs de vallée de 300 m de haut, leur aurait permis de franchir les remparts du cratère dans n'importe quelle direction. Il faut donc envisager un contrôle structural au niveau du dôme, selon l'opinion de Lacroix (1904) : "Je ne comprends pas... ce trajet sans une projection initiale, dont la direction a été déterminée par celle de l'ouverture produite dans le flanc du dôme en voie de construction et orientée vis à vis de l'échancrure en V...". Franck Perret, à l'occasion de l'éruption de 1929, a apporté des arguments supplémentaires à l'idée de Lacroix, en décrivant très clairement une structure linéaire (un dyke) qui à la fois alimentait le nouveau dôme, était alignée avec l'échancrure du cratère, et dirigeait les nuées ardentes. Les études géologiques menées depuis ont révélé que les nuées ardentes péléennes ont eu cette direction préférentielle SW depuis plusieurs milliers d'années (voir "Place dans l'histoire du volcan"). C'est un argument de plus pour envisager un contrôle structural sur le long terme pour la direction des nuées péléennes sur le volcan. Vitesse des nuées majeures
Les estimations sur les vitesses des nuées majeures de 1902 sont très imprécises. Ces vitesses sont certainement très supérieures à celles des nuées de la vallée de la rivière Blanche, comprises entre 10 et 27 m/s (36 à 97 km/h) pour celles directement mesurées par Lacroix. Le temps mis par la nuée du 8 mai pour atteindre St.Pierre a été estimé de façon très discordante par les témoins, les chiffres fournis allant de 3 secondes à 3 minutes. Lacroix a analysé ces témoignages de façon critique et a cherché à estimer indépendamment la vitesse de la nuée du 8 mai, entre autre par des calculs de poussée sur des structures renversées comme le phare de la place Bertin ou la statue de la Vierge au Morne Orange. Il a conclu que la nuée du 8 mai avait une vitesse de l’ordre de130 à 150 m/s (470 à 540 km/h) et il s’agit alors d’une vitesse locale à St.Pierre, non d’une vitesse moyenne sur le parcours. Les calculs de Lacroix sont par ailleurs entachés d’une erreur de principe puisqu’ils assimilent la nuée à de l’air alors qu’il s’agit d’un écoulement chargé de particules, ce qui conduit à sur-estimer la vitesse.
A l’heure actuelle, on ne dispose pas de meilleur moyen d’estimer ces vitesses. Les calculs que l’on peut mener à partir des déformations de structures ou des modèles de transport de particules en suspension turbulente ne permettent pas d’estimer la vitesse de façon univoque, puisque la densité de l’écoulement est également une inconnue. Le « blast » du St.Helens en 1980 s’est expansé sur un angle supérieur à la nuée du 8 mai 1902 (180° contre 120°), ce qui suggère un taux de décompression plus important et donc probablement une vitesse plus élevée. En utilisant cette contrainte, on peut raisonnablement penser que les nuées de 1902 ont eu des vitesses moyennes inférieures à 100-110 m/s (360-400 km/h), la vitesse moyenne sur les 6 premiers kilomètres déduites pour le "blast" du St-Helens Température des nuées majeures
La température des nuées majeures est un autre paramètre mal connu et sur lequel des chiffres erronés circulent dans la littérature. Il faut rappeler à ce propos que le passage des nuées à St.Pierre, en particulier le 8 mai, a entraîné de nombreux incendies, par exemple dans les entrepôts de rhum. Les objets que l’on a retrouvé calcinés ou fondus, tels que du verre ou des métaux, rendent compte des températures atteintes dans ces incendies et ne doivent pas être mis en relation avec la nuée elle-même. Les déferlantes pyroclastiques comme les nuées majeures de 1902 sont des écoulements très dilués, où le fluide est essentiellement de l’air ingéré par l’écoulement au cours de sa progression, la part des gaz magmatiques dégagés par les particules étant subsidiaire. Les particules sont émises à des températures proches de la température magmatique initiale (950°C), et elles ne refroidissent que très partiellement pendant le trajet. Mais l’équilibre thermique avec l’air continûment incorporé est loin d’être réalisé. Le fluide gazeux est donc à une température bien inférieure aux particules. De ce point de vue, les incendies dans St.Pierre comme sur les ponts de bois des bateaux dans la rade, ont été provoqués par les particules déposées par les nuées, essentiellement des cendres, et à la haute température de celles-ci . On ne doit pas en tirer de conclusion directe sur la température des nuées elles-mêmes. De la même façon, le dépôt de la nuée du 8 mai, celle qui a détruit la végétation puisque étant la première, contient de nombreux débris de bois carbonisé. La température de carbonisation que l’on peut déduire de l’analyse de ces bois en laboratoire, reflète la température du dépôt, donc des particules et non celle des nuées. Lacroix a observé que le soufre des isolateurs de poteaux téléphoniques n’avait pas fondu (fusion du soufre à 117°C), à St. Pierre à son arrivée le 21 juin, comme à Morne Rouge après l'éruption du 30 août. Il est difficile d'estimer la durée de passage des nuées. La nuée du 8 mai ayant pratiquement atteint Le Carbet à 3 km au sud de St. Pierre, son passage sur St. Pierre a probablement duré des dizaines de secondes. Ces considérations suggèrent fortement que la température du milieu gazeux des nuées n'atteignait pas 117°C, ce qui reste compatible avec l'impression de nuage brûlant ressentie par les témoins situés sur les bateaux en rade de St. Pierre (voir la page "Sélection de témoignages"). Les dépôts
Références
Boudon G., Lajoie J. (1989). The 1902 Peléan deposits in the Fort Cemetery of St Pierre, Martinique : a model for the accumulation of turbulent nuées ardentes. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 38, 113-129. Bourdier J.L. Boudon G., Gourgaud A. (1989). Stratigraphy of the 1902 and 1929 nuée-ardente deposits, Mt Pelée, Martinique. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 38, 77-96. Hovey
E.O. (1902) Observations on the eruptions of 1902 of Soufriere, St.
Vincent and Mt Pelée, Martinique. American Journal of Science, 14,
319-358 Lacroix A. (1904) La Montagne Pelée et ses éruptions. Editions Masson, Paris, 662 p. Perret F.A. (1937) The eruption of Mt. Pelée 1929-1932. Carnegie Institution Washington Publications, 458, 126 p. Voight B. (1981). Time scale for the first moments of the May 1981 eruption. Geological Survey Professional Paper, 1250, 69-86.
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