Qu'est-ce qui cause une éruption? Pourquoi certains volcans entrent-ils régulièrement en éruption, tandis que d'autres restent en sommeil pendant des milliers d'années ? Une équipe de géologues et géophysiciens, dirigé par l'Université de Genève (UNIGE), La Suisse, a passé en revue la littérature sur les mécanismes internes et externes qui conduisent à une éruption volcanique. Analyser la thermomécanique des processus volcaniques profonds et la propagation du magma à la surface, avec la chimie du magma, les géologues ont déterminé que la majeure partie du magma s'élevant des profondeurs ne provoque en fait pas d'éruption volcanique. Ils montrent également que les volcans plus anciens ont tendance à produire moins fréquemment, mais des éruptions plus importantes et plus dangereuses. leurs découvertes, Publié dans Nature Avis Terre et Environnement , aidera à affiner les modèles de processus volcaniques afin de réduire l'impact des éruptions volcaniques sur les plus de 800 millions de personnes vivant à proximité de volcans actifs.

L'activité volcanique reste difficile à prévoir même lorsqu'elle est étroitement surveillée. Pourquoi le mont Fuji n'est-il pas entré en éruption après le fort tremblement de terre de Tohoku, Japon? Pourquoi l'éruption d'Eyjafjallajökul a-t-elle généré une si grande quantité de cendres volcaniques ? Afin de déterminer les causes des éruptions volcaniques, géologues et géophysiciens dirigés par Luca Caricchi, professeur au Département des Sciences de la Terre de la Faculté des Sciences de l'UNIGE, ont repris la littérature existante et analysé toutes les étapes qui précèdent une éruption.

Le chemin du magma des profondeurs de la Terre

Le magma est une roche en fusion qui provient de dizaines de kilomètres de profondeur et remonte à la surface de la Terre. "Au cours de son voyage, le magma peut être piégé dans des réservoirs dans la croûte terrestre, où il peut stagner pendant des milliers d'années et potentiellement ne jamais entrer en éruption, " explique Meredith Townsend, chercheur au Département des sciences de la Terre de l'Université de l'Oregon (États-Unis). Spécialisé dans la modélisation thermomécanique, le chercheur américain s'est concentré sur le calcul de la pression nécessaire au magma pour briser les roches entourant le réservoir et remonter à la surface.

Éléonore Rivalta, chercheur au Potsdam Research Center for Geosciences (Allemagne) et à l'Université de Bologne (Italie), a étudié la propagation du magma à mesure qu'il remonte à la surface :« S'il est assez coulant, c'est-à-dire s'il ne contient pas trop de cristaux, le magma peut monter très rapidement par une sorte de fracturation automotrice, " poursuit-elle. Si le magma cristallise à plus de 50 %, il devient trop visqueux et sa marche vers la surface s'arrête. Le magma peut aussi emprunter des chemins différents, verticale, horizontale ou inclinée. Luca Caricchi est spécialisé dans la chimie du magma, qui fournit des informations vitales sur l'état du magma avant qu'une éruption volcanique ne se produise. "La chimie du magma et les cristaux qu'il contient fournissent des informations vitales sur la séquence des événements conduisant à une éruption volcanique, ce qui est précieux pour mieux interpréter les signaux de surveillance des volcans actifs et anticiper si une éruption pourrait se produire, " explique le chercheur genevois. Enfin, Atsuko Namiki, chercheur à la Graduate School of Environmental Studies de l'Université de Nagoya (Japon), a analysé les déclencheurs externes d'une éruption, comme les tremblements de terre, marées ou pluie :"Ceux-ci seuls ne peuvent pas provoquer une éruption, le magma doit être prêt et en attente d'un déclencheur."

"Pour qu'une éruption ait lieu, plusieurs conditions doivent être remplies simultanément. Le magma avec moins de 50% de cristaux doit être stocké dans un réservoir, " commence Luca Caricchi. Ensuite, ce réservoir doit être surpressurisé. La surpression peut être le résultat de phénomènes internes comme une nouvelle injection de magma ou l'exsolution de gaz magmatiques ou elle peut atteindre des valeurs critiques en raison d'événements externes comme des tremblements de terre. Enfin , une fois que la pression est suffisante pour que le magma commence à monter, il existe encore de nombreux obstacles qui peuvent empêcher le magma d'entrer en éruption.

L'âge du volcan comme critère principal

Cette analyse complète met en lumière le comportement des volcans qui peut changer au cours de leur vie. "Quand un volcan commence tout juste à être actif, son réservoir est assez petit (quelques km ³ ) et la croûte environnante est relativement froide, ce qui conduit à de nombreux fréquents, mais de petites éruptions plutôt prévisibles, " explique Luca Caricchi. C'est une autre histoire avec les anciens volcans. " Leur réservoir est plus grand et les roches qui les entourent sont plus chaudes. Lorsqu'un nouveau magma est injecté, il ne génère pas beaucoup de surpression car les roches autour du réservoir se déforment et la croissance continue, " dit le géologue. À titre d'exemple, le mont St. Helens (États-Unis) a commencé à entrer en éruption il y a 40'000 ans (un laps de temps selon les normes géologiques) et sa dernière éruption en 2008 était petite et non dangereuse. Au contraire, Toba (Indonésie) a commencé à éclater de façon explosive il y a environ 1,2 million d'années et sa dernière éruption il y a 74000 ans était cataclysmique. Il a totalement détruit les environs et a eu un impact sur le climat mondial.

Finalement, l'accumulation de grandes quantités de magma conduira à de grandes éruptions. "De plus, les signes avant-coureurs sont très difficiles à détecter car les températures élevées diminuent l'activité sismique et l'interaction entre les gaz et le magma modifie leur composition, ce qui rend plus difficile de comprendre ce qui se passe en dessous, " dit-il. Plus le taux d'apport de magma est élevé, plus le volcan « vieillit » vite.

Connaissant l'âge du volcan, qui peut être datée en analysant le zircon dans les roches, permet aux géologues de comprendre le stade de vie des volcans. "Il y a actuellement 1, 500 volcans actifs, et environ 50 d'entre eux éclatent chaque année. Savoir s'il faut ou non évacuer la population est crucial et nous espérons que notre étude contribuera à diminuer l'impact de l'activité volcanique sur notre société, " poursuit Luca Caricchi. " Espérons que nos découvertes seront testées sur des volcans qui ont été largement étudiés, comme ceux de l'Italie, États-Unis et Japon, et transféré vers d'autres volcans pour lesquels il existe moins de données, comme en Indonésie ou en Amérique du Sud."