Les scientifiques utilisent les dernières technologies 4-D pour prédire le comportement des coulées de lave et ses implications pour les éruptions volcaniques.

Les résultats expliquent pourquoi certaines coulées de lave peuvent parcourir des kilomètres en quelques heures, tandis que d'autres voyagent plus lentement lors d'une éruption, mettant en évidence l'aléa posé par les flux rapides qui représentent souvent le plus de danger pour les populations civiles proches des volcans.

La recherche, qui est dirigé par l'Université de Manchester, étudie les processus qui se produisent lors de la cristallisation dans les magmas basaltiques à l'aide de la microtomographie à rayons X synchrotron 4D. C'est la première fois que ce type de technologie de balayage 4D est utilisé pour étudier la cristallisation lors d'éruptions volcaniques et pour simuler le comportement d'une coulée de lave naturelle. L'étude a été publiée dans Rapports scientifiques sur la nature .

L'équipe, dirigé par le professeur Mike Burton, Chaire de volcanologie à l'Université, cristallisation surveillée dans les magmas, un processus fondamental qui entraîne les éruptions et contrôle différents types d'activité volcanique. En utilisant cette approche et cette technologie nouvelles et novatrices, ils peuvent, pour la première fois, regarder les cristaux pousser en 3D en temps réel, simuler le comportement des coulées de lave une fois qu'un volcan est entré en éruption. Le processus est similaire aux scènes récemment observées à Kilauea à Hawaï.

Le professeur Burton explique :« Pendant les éruptions volcaniques, de petits cristaux se développent dans le magma. Ces cristaux peuvent considérablement changer la façon dont le magma s'écoule. En termes simples, plus il y a de cristaux, plus l'éruption sera lente, ce qui réduit également la vitesse et la distance parcourue par les coulées de lave."

"Le moins de cristaux présents dans la lave signifie que l'éruption va s'accélérer, devenir potentiellement plus puissant et dévastateur. Nos recherches et cette nouvelle approche ouvrent une toute nouvelle frontière dans l'étude des processus volcaniques."

Pour étudier le taux de croissance cristalline, l'équipe a mis en place un échantillon d'une éruption réelle dans une cellule à haute température, avant d'effectuer des tomodensitogrammes aux rayons X tout en contrôlant la température du magma. Cela a permis à l'équipe de visualiser la formation et la croissance des cristaux, et mesurer à quelle vitesse ils ont grandi.

En utilisant cette méthode et cette technologie, les chercheurs peuvent collecter des centaines d'images 3D au cours d'une seule expérience. Ces données sont ensuite utilisées dans des complexes, des modèles numériques pour caractériser plus précisément le comportement des éruptions volcaniques.

Dr Margherita Polacci, de l'École des sciences de la terre et de l'environnement de Manchester, et auteur principal de l'étude, a déclaré:"Être en mesure de prédire avec plus de précision le comportement des coulées de lave pourrait également nous permettre d'aider les agences de sécurité compétentes à concevoir et à développer de nouvelles stratégies et actions de sécurité face aux éruptions dans les zones peuplées."

Ce n'est pas la seule utilisation d'une telle technologie en géosciences. Le professeur Burton a ajouté :« Il existe de nombreuses autres applications de cette approche en science des matériaux, l'extraction minière et d'autres processus géologiques. Nous sommes très enthousiastes à l'idée d'étendre nos études aux hautes pressions, ce que nous ferons dans d'autres expériences en 2018."