Mont Tarawera, Nouvelle-Zélande. Une éruption il y a 700 ans a créé ces dômes de lave, et ramené à la surface des cristaux de zircon qui révèlent l'histoire des changements dans la chambre magmatique en dessous. Comprendre ce qui se passe dans la chambre magmatique pourrait permettre de mieux comprendre quand et comment les volcans entrent en éruption. Le volcan a été divisé par une autre éruption en 1886. Crédit :Kari Cooper, UC Davis.
Les volcanologues acquièrent une nouvelle compréhension de ce qui se passe à l'intérieur du réservoir de magma qui se trouve sous un volcan actif et ils trouvent un endroit plus froid, endroit plus solide qu'on ne le pensait auparavant, selon une nouvelle recherche publiée le 16 juin dans la revue Science . C'est une nouvelle vision du fonctionnement des volcans, et pourrait éventuellement aider les vulcanologues à avoir une meilleure idée du moment où un volcan présente le plus de risques.
"Notre conception de ce à quoi ressemble un réservoir de magma doit changer, " a déclaré Kari Cooper, professeur de sciences de la terre et de la physique à l'Université de Californie, Davis et auteur correspondant sur le papier.
Il est difficile d'étudier directement le magma. Même sur les sites volcaniques, il se trouve à des kilomètres sous la surface de la Terre et alors que les géologues ont occasionnellement foré dans le magma par accident ou intentionnellement, la chaleur et la pression détruisent tout instrument que vous pourriez essayer d'y mettre.
Au lieu, Cooper et ses collègues ont collecté des cristaux de zircon à partir de débris déposés autour du mont Tarawera en Nouvelle-Zélande par une éruption il y a environ 700 ans. Cette éruption, environ cinq fois la taille du mont St. Helens en 1980, fait remonter à la surface la lave qui avait résidé dans le réservoir, exposé à sa température et à sa chimie. Une fois en surface, cet enregistrement du passé était figé.
Les cristaux sont comme un enregistreur de vol "boîte noire" pour étudier les éruptions volcaniques, dit Cooper. "Au lieu d'essayer de reconstituer l'épave, les cristaux peuvent nous dire ce qui se passait alors qu'ils étaient sous la surface, y compris la course jusqu'à une éruption."
En étudiant les oligo-éléments au sein de sept cristaux de zircon, ils ont pu déterminer quand les cristaux se sont formés pour la première fois et combien de temps au cours de leur vie dans le réservoir de magma ils ont été exposés à une chaleur élevée (plus de 700 degrés Celsius). Les cristaux renseignent sur l'état de la partie du réservoir magmatique dans laquelle ils résidaient.
Un cristal de zircon provenant d'une éruption au mont Tarawera, Nouvelle-Zélande, il y a environ 700 ans. Le trou en haut à droite est l'endroit où une pièce a été retirée avec un laser. Le profil chimique à travers le cristal révèle les conditions dans lesquelles il s'est formé et a survécu dans la chambre magmatique. Crédit :Allison Rubin
Les chercheurs ont découvert que tous les sept cristaux sauf un avaient au moins des dizaines de milliers d'années, mais n'avait passé qu'un faible pourcentage (moins d'environ quatre pour cent) exposé au magma en fusion.
Un cône de neige pas un lac en fusion
L'image qui se dégage, Cooper a dit, est moins une masse bouillonnante de roche en fusion qu'une sorte de cône de neige :principalement solide et cristallin, avec un peu de liquide qui s'y infiltre.
Pour créer une éruption, une certaine quantité de ce solide, le magma cristallin doit fondre et se mobiliser, éventuellement en interagissant avec un liquide plus chaud stocké ailleurs dans le réservoir. Le magma pré-éruptif tire probablement de la matière de différentes parties du réservoir, et cela se produit très rapidement dans le temps géologique - sur des décennies voire des siècles. Cela implique qu'il peut être possible d'identifier les volcans les plus à risque d'éruption en recherchant ceux où le magma est le plus mobile.
De façon intéressante, tous les cristaux étudiés étaient restés non fondus dans le réservoir de magma du mont Tarawera à travers une gigantesque éruption qui s'est produite vers 25, il y a 000 ans, avant d'être soufflé dans la plus petite éruption il y a 700 ans. Cela montre que la mobilisation du magma doit être un processus complexe.
"Pour comprendre les éruptions volcaniques, nous devons être capables de déchiffrer les signaux que le volcan nous envoie avant qu'il n'entre en éruption, " dit Jennifer Wade, un directeur de programme à la Division des sciences de la Terre de la National Science Foundation, qui a financé la recherche. "Cette étude sauvegarde l'horloge à l'heure avant une éruption, et utilise des signaux dans les cristaux pour comprendre quand le magma passe d'être stocké à être mobilisé pour une éruption."
