Une preuve spectaculaire de l'activité de notre planète, les caldeiras sont d'immenses dépressions topographiques, semblable aux cratères à fond plat, d'un diamètre de plusieurs dizaines de kilomètres. Ils sont formés par de grandes éruptions volcaniques, et connaissent parfois un gonflement de leur plancher jusqu'à un kilomètre, causée par l'injection de magma. Ce procédé bien connu, surnommé « la résurgence de la caldeira, " a été observé plusieurs fois et reste pourtant l'un des moins compris en volcanologie. Mais pourquoi, après une éruption, l'arrivée de nouveau magma ne produit-elle pas une autre éruption majeure, mais plutôt résurgence ? Une équipe de chercheurs de l'Université de Roma Tre, Italie, et l'Université de Genève (UNIGE), La Suisse, montre que le magma non éclaté laissé après l'éruption formant la caldeira se comporte comme une "feuille de caoutchouc" qui inhibe la remontée à la surface du magma nouvellement injecté. La recherche est publiée dans Communication Nature .

Une caldeira se forme lorsqu'une chambre magmatique est partiellement vidée par une grande éruption et que son toit s'effondre, produisant une dépression à la surface. Après cet événement catastrophique, dans un processus lent qui peut durer des milliers d'années, le plancher de la caldeira peut commencer à se soulever de manière disproportionnée mais sans éruption. La résurgence ne suit pas immédiatement la formation de la caldeira, suggérant qu'il n'est pas entraîné par le magma résiduel laissé dans le réservoir après l'effondrement, mais plutôt par l'injection de nouveau magma.

Le magma se comporte comme une feuille de caoutchouc

"Le magma n'est pas entièrement retiré de la chambre magmatique lors de l'éruption de formation de la caldeira. Nous avons utilisé la modélisation thermique pour déterminer comment ce magma résiduel évolue au fil du temps, et quel rôle il joue dans le processus de résurgence, " explique Luca Caricchi, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre de la Faculté des sciences de l'UNIGE. Le magma, plus chaud que les roches entourant la chambre magmatique, se refroidit progressivement et sa viscosité augmente. La viscosité plus élevée du magma restant, par rapport au magma nouvellement injecté, le fait se comporter comme une feuille de caoutchouc, arrêter la propagation du nouveau magma à la surface.

Ces résultats ont été corroborés par des expériences. Le magma restant a été remplacé par une couche de silicone et le magma nouvellement injecté par une huile végétale moins visqueuse. Le contraste de viscosité entre ces deux matériaux est équivalent au contraste observé entre les deux magmas dans la nature. " Indépendamment de la profondeur de la couche de silicone, sa présence empêche toujours la propagation du magma nouvellement injecté à la surface, " dit Federico Galetto, chercheur au Département des Sciences de l'Université de Roma Tre.

Le modèle développé par les chercheurs fournit un cadre théorique pour rendre compte de la transition de l'éruption du magma à l'accumulation. Valerio Acocella, professeur agrégé au Département des sciences de l'art de l'Université de Roma Tre, ajoute, "Le processus dont nous discutons est essentiel non seulement pour développer la résurgence, mais aussi pour la formation des réservoirs de magma responsables des plus grandes éruptions sur Terre."