Une équipe de chercheurs de l'Université de Cambridge a développé une nouvelle façon de mesurer la pression à l'intérieur des volcans, et a constaté qu'il peut être un indicateur fiable des futures éruptions.

En utilisant une technique appelée « interférométrie à bruit sismique » combinée à des mesures géophysiques, les chercheurs ont mesuré l'énergie se déplaçant à travers un volcan. Ils ont constaté qu'il existe une bonne corrélation entre la vitesse à laquelle l'énergie a voyagé et la quantité de gonflement et de rétrécissement observé dans la roche. La technique pourrait être utilisée pour prédire avec plus de précision quand un volcan entrera en éruption. Leurs résultats sont publiés dans la revue Avancées scientifiques .

Les données ont été recueillies par l'US Geological Survey à travers K?lauea à Hawaï, un volcan très actif avec un lac de lave bouillonnante juste sous son sommet. Pendant une période de quatre ans, les chercheurs ont utilisé des capteurs pour mesurer les changements relatifs de la vitesse des ondes sismiques se déplaçant à travers le volcan au fil du temps. Ils ont ensuite comparé leurs résultats avec un deuxième ensemble de données qui mesuraient de minuscules changements dans l'angle du volcan au cours de la même période.

Comme K?lauea est un volcan si actif, il se gonfle et se rétrécit constamment à mesure que la pression dans la chambre magmatique sous le sommet augmente et diminue. L'éruption actuelle du K?lauea a commencé en 1983, et il crache et crache de la lave presque constamment. Plus tôt cette année, une grande partie du volcan s'est effondrée et il a ouvert une énorme « cascade » de lave dans l'océan en contrebas. En raison de ce volume d'activité élevé, K?lauea est également l'un des volcans les plus étudiés sur Terre.

Les chercheurs de Cambridge ont utilisé le bruit sismique pour détecter ce qui contrôlait le mouvement de K?lauea. Le bruit sismique est une vibration persistante de faible niveau dans la Terre, causé par tout, des tremblements de terre aux vagues dans l'océan, et peut souvent être lu sur un seul capteur comme un bruit aléatoire. Mais en associant des capteurs ensemble, les chercheurs ont pu observer l'énergie passer entre les deux, leur permettant ainsi d'isoler le bruit sismique qui provenait du volcan.

« Nous étions intéressés par l'évolution de l'énergie circulant entre les capteurs, qu'il soit plus rapide ou plus lent, " a déclaré Clare Donaldson, un doctorant au Département des sciences de la Terre de Cambridge, et le premier auteur de l'article. "Nous voulons savoir si les changements de vitesse sismique reflètent une pression croissante dans le volcan, alors que les volcans se gonflent avant une éruption. Ceci est crucial pour la prévision des éruptions."

Un à deux kilomètres au-dessous du lac de lave de K?lauea, il y a un réservoir de magma. À mesure que la quantité de magma change dans ce réservoir souterrain, tout le sommet du volcan se gonfle et se rétrécit. À la fois, la vitesse sismique change. Alors que la chambre magmatique se remplit, il provoque une augmentation de la pression, ce qui conduit à la fermeture de fissures dans la roche environnante et à la production d'ondes sismiques plus rapides - et vice versa.

"C'est la première fois que nous avons pu comparer le bruit sismique avec la déformation sur une si longue période, et la forte corrélation entre les deux montre que cela pourrait être une nouvelle façon de prédire les éruptions volcaniques, ", a déclaré Donaldson.

La sismologie volcanique a traditionnellement mesuré les petits tremblements de terre sur les volcans. Quand le magma se déplace sous terre, il déclenche souvent de minuscules tremblements de terre, alors qu'il se fraie un chemin à travers la roche solide. La détection de ces séismes est donc très utile pour la prévision des éruptions. Mais parfois le magma peut couler silencieusement, par des voies préexistantes, et aucun tremblement de terre ne peut se produire. Cette nouvelle technique permettra toujours de détecter les changements causés par le flux de magma.

Le bruit sismique se produit en continu, et est sensible aux changements qui auraient autrement été manqués. Les chercheurs prévoient que cette nouvelle recherche permettra à la méthode d'être utilisée sur des centaines de volcans actifs dans le monde.