Un volcan n'enverra pas d'invitation officielle lorsqu'il est prêt à entrer en éruption, mais une équipe de chercheurs suggère que les scientifiques qui écoutent et observent attentivement peuvent être en mesure de détecter des signes indiquant qu'une éruption est sur le point de se produire.

Dans une étude du volcan Kīlauea à Hawaï, les chercheurs ont rapporté que les changements de pression dans les réservoirs du sommet du volcan ont aidé à expliquer le nombre de tremblements de terre - ou de sismicité - dans la zone supérieure du Rift Est. Cette zone est une région très active où plusieurs éruptions se sont produites au cours des dernières décennies, dont une spectaculaire en 2018.

"Nous nous intéressons aux mécanismes qui déclenchent la sismicité sur un volcan très actif et dynamique, comme le volcan Kīlauea à Hawaï, " a déclaré Christelle Wauthier, professeur assistant de géosciences et co-embauche de l'Institute for CyberScience, État de Penn. "Il existe plusieurs processus physiques qui peuvent entraîner la sismicité et, dans cette étude, nous essayions de savoir lequel était le plus probable."

Selon Wauthier, les changements de pression qui se produisent dans le réservoir sommital - une chambre souterraine contenant du magma chaud - provoquent des contraintes dans les roches et le sol qui entourent le magma, même pas à sa proximité immédiate. Ces changements de contraintes peuvent déclencher des séismes volcano-tectoniques de faible magnitude, la plupart du temps imperceptibles pour les humains mais qui sont captés par les équipements sismiques sensibles qui surveillent le volcan. Cette activité sismique, alors, peut mieux prédire les mouvements du magma et les éruptions qui en résultent.

Le travail du chercheur remet en question une théorie antérieure qui suggérait que l'activité sismique dans la zone de faille était déclenchée par le glissement progressif du volcan vers la mer. Le flanc sud du Kīlauea se déplace progressivement vers l'océan à raison d'environ six centimètres par an.

Alors que la plupart des gens imaginent des volcans en éruption violente à leurs sommets, Le Kīlauea est différent car son système tentaculaire de tunnels souterrains et de chambres où le magma s'écoule entraîne des éruptions qui peuvent se produire à divers points à des kilomètres de son sommet. Lorsque le magma sort de ces chambres et arrive à la surface de la Terre, ça s'appelle de la lave.

"Sous, il y a un système de conduits qui est extrêmement long—nous parlons d'environ 20 milles, " dit Wauthier. " Et c'est comme la plomberie dans une maison. Le système de plomberie d'un volcan peut être bouché ou bloqué et cela pourrait conduire à une éruption."

En comprenant mieux les forces qui déclenchent la sismicité, les scientifiques surveillant l'activité sismique sur d'autres volcans pourraient prédire les éruptions futures avec plus de précision, selon les chercheurs, qui ont fait part de leurs découvertes dans un récent numéro de Géologie . Parce que le Kīlauea est l'un des systèmes volcaniques les plus étroitement et densément surveillés au monde, il sert de laboratoire vivant pour étudier l'activité volcanique qui peut être appliqué pour étudier d'autres volcans, a ajouté Wauthier, qui a travaillé avec Diana C. Roman, scientifique du personnel, Institut Carnegie pour la science, et Michael P. Pologne, scientifique en charge, Laboratoire du volcan de Yellowstone, Enquête géologique des États-Unis.

"Bien qu'il n'y ait que quelques volcans aussi bien instrumentés que le Kīlauea, qui dispose d'un réseau sismique super dense et d'un GPS, donc c'est très bien surveillé, mais d'autres volcans ne sont pas surveillés comme ça, " dit Wauthier. " Cependant, pour les volcans qui ont de bons réseaux sismiques - et ils sont nombreux - vous pouvez appliquer exactement la même approche que celle-ci pour voir si votre sismicité volcano-tectonique - ces petits tremblements de terre - est due à l'injection de magma dans un réservoir de magma, ou à cause d'autre chose."

L'équipe a utilisé à la fois des données d'imagerie sismiques et satellitaires de la mi-2007 à la fin de 2007 pour l'étude. L'analyse sismique a été menée avec des données collectées sur la zone supérieure du Rift oriental à partir de l'observatoire du volcan hawaïen (HVO) de l'U.S. Geological Survey. En utilisant les informations des satellites de positionnement global, également collectés par le HVO, les chercheurs ont également pu analyser les changements physiques de la forme de la montagne et porter une attention particulière aux déformations de la surface du sol au sommet. Ils ont ensuite examiné la corrélation entre ces facteurs et les modèles des changements de contraintes causés par les inflations et les déflations du réservoir sommital.

En analysant soigneusement les mouvements vers le réservoir du sommet d'un volcan, les chercheurs peuvent être en mesure de mieux prédire quand et où les éruptions sont susceptibles de se produire, alors, selon les chercheurs. Cependant, il reste du travail à faire, dit Wauthier. Les futurs plans de recherche incluent l'examen des données d'activité sismique et de déformation du sol d'autres périodes du volcan.

"Nous avons regardé la période en 2007, mais ce n'est qu'un sous-ensemble, " a déclaré Wauthier. "Nous pourrions imaginer simplement regarder une période plus longue où nous avons d'autres événements d'inflation-déflation et voir si nous concluons toujours la même chose que le gonflement du réservoir de magma qui déclenche la sismicité. Il est probable qu'au cours d'une éruption de longue durée comme celle de 1983-2008, les choses changent."