Volcans : une meilleure prévision des éruptions en Islande et Éthiopie ?

La Terre est recouverte de plaques tectoniques en perpétuels mouvementsmouvements. Certaines se percutent ou « subduisent » (l'une passe sous l'autre), tandis que d'autres s'écartent à des vitessesvitesses variables. Des fortes contraintes mécaniques apparaissent alors, causant l'apparition de fissures à la verticale des dorsales, ou rifts. Elles disparaissent durant les épisodes de « rifting », c'est-à-dire lorsqu'une augmentation de l'activité magmatique provoque une remontée de roches en fusionfusion dans la croûte terrestre, parfois jusqu'en surface. Ce phénomène participe activement à la croissance des plaques lithosphériquesplaques lithosphériques.

Les dorsales s'étendent sur plus de 60.000 km. Il est particulièrement difficile d'étudier la structure de la plomberie magmatique sous ces zones car 98 % d'entre elles se trouvent à plus de 2.000 mètres de profondeur. Seuls deux points du Globe permettent de réaliser des observations terrestres : l'Islande et le rift éthiopien. Pourtant, comprendre tous les processus en jeu est important à plus d'un titre, notamment pour améliorer la prédiction des éruptions volcaniques.

Deux études sur ce sujet, menées par des chercheurs de l'université de Leeds, viennent d'être publiées à ce sujet dans la revue Nature Geoscience. Elles fournissent de nouvelles données sur les mécanismes des épisodes de rifting. La position et la structure des chambres magmatiques, avec les facteurs que les régissent, sous les zones de divergences lentes sont également reprécisées. Les résultats obtenus vont à l'encontre de ce que l'on pensait jusqu'à présent. Par exemple, l'Afar abrite des chambres magmatiques à seulement 1 km de profondeur alors que les modèles antérieurs les situaient plutôt à plus de 4 km.

Les limites des plaques tectoniques impliquées dans l'étude sont présentées sur la figure A. Des agrandissements de l'Islande et l'Éthiopie sont respectivement présentés en B et en C. La couleur rouge indique les zones fragilisées par l'écartement des plaques lithosphériques et dans lesquels le magma peut s'insinuer. Les cercles et lignes noirs représentent des volcans et des failles. Le déplacement de chacune des plaques est indiqué par une flèche noire. Elle est accompagnée de la vitesse, exprimée en mm par an. © Wright et al. 2012, Nature Geoscience

Une chambre magmatique peu profonde

Carolina Pagli a exploité des données récoltées grâce à la technologie Insar (Interferometric synthetic aperture radar) du satellite Envisat pour étudier les déformations de la croûte terrestre avant, pendant et après l'éruption du volcanvolcan Alu-Dalafilla. Celle-ci est survenue en novembre 2008, au sein de la chaîne d'Erta AleErta Ale en Éthiopie.

Certains chiffres impressionnants doivent être cités. Entre juillet et septembre 2008, une zone circulaire de 3 km de diamètre, centrée sur le volcan, s'est élevée de 3 cm par mois suite à une augmentation de pressionpression ! Un phénomène inverse a été observé durant l'éruption. Alors que le volcan évacuait des millions de mètres cubes de laveslaves, deux zones l'entourant se sont affaissées de respectivement 1 et 1,5 mètre. Des modèles informatiques ont été développés pour expliquer ces données. 

La région ciblée abriterait un chambre magmatique étendue mais pouvant être divisée en deux parties. L'éruption aurait été causée par l'arrivée de magmamagma dans la sous-chambre nord. Il existe donc plusieurs sources de roches en fusion. Les affaissementsaffaissements observés pour une seule et unique éruption prouvent l'existence d'un réseau souterrain de canaux interconnectés pouvant transporter du magma (certains auraient un diamètre de 4,6 mètres).

Par ailleurs, la chambre magmatique se situerait seulement à 1 kilomètre de profondeur, ce qui est faible compte tenu du fait que les deux plaques tectoniques s'écartent de seulement 12 mm par an. La plupart des modèles prédisaient plutôt une profondeur supérieure à 4 km, négligeant probablement des paramètres importants comme, par exemple, l'absence d'eau dans le sol (ce qui refroidit les roches) ou une surproduction de magma.

Ce schéma représente la position relative des chambres magmatiques (ellipses) au sein du rift de Dabbahu en Éthiopie. Les flux de magma s'insinuant dans les fissures causées par l'écartement des plaques tectoniques sont indiqués par les flèches dans le plan rouge  La forme des chambres est tout à fait hypothétique. © Wright et al. 2012, Nature Geoscience 

La circulation de magma cause des tremblements de terre

De nouveaux paramètres à ne plus négliger lors de la conception des modèles sont présentés dans l'article de Tim Wright. Ce chercheur a exploité des données sismiques et géodésiques pour comparer les événements survenus avant et pendant des épisodes de « rifting » en Éthiopie et en Islande. De nombreuses similitudes ont été trouvées. 

Lors de l'écartement des plaques, le magma remonterait par intermittence et pourrait être stocké en plusieurs lieux et à différentes profondeurs, et ce durant de nombreuses années. Toutes les poches peuvent interagir grâce à des réseaux extrêmement complexes de canaux. Ces lieux de stockage permettraient alors au magma de s'étendre latéralement pour combler toutes les fissures apparaissant entre les deux plaques. Comment le sait-on ? Les déplacements de laves se traduiraient par des tremblements de terre (n'oublions pas que la majorité d'entre eux n'est pas perceptible par l'Homme).

Ces deux études apportent de nouveaux résultats qui devraient permettre d'acquérir un regard neuf sur les processus régissant le volcanismevolcanisme dans les zones de divergences lentes. De meilleurs modèles vont pouvoir être développés, tenant compte de nouvelles données sur les propriétés du manteaumanteau et de la croûte terrestre, ainsi que sur la dynamique du transport des roches en fusion. Une étape supplémentaire est franchie pour le développement d'outils de prédiction des éruptions volcaniqueséruptions volcaniques.