Situé près de Naples, en Italie, le Vésuve a connu pour la dernière fois une violente éruption en 1944, vers la fin de la Seconde Guerre mondiale. Il pourrait s'écouler quelques centaines d'années avant qu'une autre éruption dangereuse et explosive ne se produise, selon une nouvelle étude d'experts en volcanologie de l'ETH Zurich.

Le Vésuve est l'un des volcans les plus dangereux d'Europe. Plus de trois millions de personnes vivent dans son voisinage immédiat, et à l'époque historique et préhistorique, il y a eu des éruptions explosives qui ont détruit des colonies et des villes entières dans la région.

Donc, la question pressante est :quand le Vésuve éclatera-t-il à nouveau et quelle pourrait être la force de l'éruption ?

Pour répondre à cette question, un groupe de recherche de l'ETH Zurich, en collaboration avec des chercheurs italiens, a examiné de près les quatre plus grandes éruptions du Vésuve au cours des 10 000 dernières années afin de mieux évaluer si un événement dangereux pourrait être attendu dans l'avenir prévisible.

Les quatre éruptions étudiées comprennent l'éruption d'Avellino il y a 3 950 ans, qui est considérée comme un "pire scénario" possible pour les futures éruptions, et l'éruption de l'an 79 qui a enseveli les villes romaines de Pompéi et d'Herculanum. Ce dernier a été documenté par l'écrivain romain Pline le Jeune, et donc toutes les éruptions de ce type sont appelées éruptions " pliniennes ". De plus, les volcanologues ont étudié les éruptions de 472 après JC et 8890 avant JC. L'éruption sous-plinienne de l'an 472 est la plus petite des éruptions étudiées, mais sa taille est toujours similaire à celle de la récente éruption des Tonga.

Les grenats permettent une datation précise

Dans leur étude qui vient d'être publiée dans la revue Science Advances , les chercheurs travaillant avec l'auteur principal Jörn-Frederik Wotzlaw et le professeur de l'ETH Zurich Olivier Bachmann ont déterminé l'âge des cristaux de grenat présents dans les dépôts volcaniques. Ce minéral se développe à partir du magma lorsqu'il est stocké dans la chambre magmatique de la croûte supérieure sous le Vésuve. Connaître l'âge de ces minéraux permet de déduire combien de temps le magma a résidé dans cette chambre avant que le volcan ne le crache.

Le grenat est un choix inhabituel pour déterminer l'âge des éjectas volcaniques. Les chercheurs utilisent généralement des zircons, qui sont de minuscules minéraux accessoires trouvés dans de nombreuses roches ignées. Le magma du Vésuve, cependant, est trop alcalin pour cristalliser les zircons, mais il est riche en grenat.

Pour déterminer l'âge des grenats, les chercheurs ont utilisé les éléments radioactifs uranium et thorium. La structure cristalline du grenat incorpore les deux en petites quantités mais mesurables, avec une préférence pour l'uranium. En utilisant le rapport des isotopes de l'uranium-238 au thorium-230, les chercheurs peuvent calculer l'âge de cristallisation des minéraux.

Les grenats de cette étude proviennent tous de matériel que l'équipe de l'ETH a collecté sur place avec l'aide de collègues des universités de Milan et de Bari. À cette fin, ils ont recherché des sites correspondants où les dépôts volcaniques des quatre éruptions mentionnées ci-dessus sont exposés à la surface et sont accessibles pour l'échantillonnage.

Les intervalles deviennent plus courts

En utilisant les âges de cristallisation des grenats, les chercheurs peuvent maintenant montrer que le type de magma le plus explosif du Vésuve (appelé magma "phonolitique") est stocké dans un réservoir de la croûte supérieure pendant plusieurs milliers d'années avant l'afflux de plus primitif, et plus chaud, le magma de la croûte inférieure déclenche une éruption.

Pour les deux événements préhistoriques, les chercheurs ont déterminé que le magma phonolitique résidait dans la chambre pendant environ 5 000 ans. Avant les éruptions de la période historique, il n'a été stocké dans ce réservoir que pendant environ 1 000 ans.

Pour toutes les éruptions, le temps de résidence du magma phonolitique dans la chambre crustale supérieure coïncide avec les périodes de repos du Vésuve.

"Nous pensons qu'il est probable qu'un grand corps de magma phonolitique dans la croûte supérieure ait bloqué la remontée de magma plus primitif et plus chaud provenant de réservoirs plus profonds", a déclaré Bachmann. "Le Vésuve a un système de plomberie assez compliqué", ajoute-t-il avec un sourire.

Sous le volcan se trouvent plusieurs chambres magmatiques reliées par un système de tuyaux. La chambre supérieure, qui est essentielle pour les éruptions, se remplit de magma provenant de l'une des chambres inférieures en un temps assez court. Dans cet environnement plus froid, le magma se refroidit et cristallise, entraînant des modifications chimiques de la fonte résiduelle (un processus appelé "différenciation magmatique"). Les experts appellent le magma "différencié" la phonolite du Vésuve. À un moment donné (probablement à des intervalles relativement réguliers), un magma plus primitif ou "mafique" s'écoule dans la chambre supérieure à partir de plus grandes profondeurs. Cette recharge entraîne une augmentation de la pression dans la chambre, ce qui peut forcer le magma phonolitique vers le haut, potentiellement jusqu'à la surface, déclenchant une éruption.

Un réservoir de magma phonolitique semble avoir presque toujours existé sous le Vésuve au cours des 10 000 dernières années. Cependant, la question est de savoir si une aujourd'hui pourrait alimenter une éruption dangereuse comme celle d'il y a 3 950 ans ou celle de l'an 79.

L'accumulation de magma est plutôt improbable

Les relevés sismiques indiquent qu'il existe en effet un réservoir à une profondeur d'environ six à huit kilomètres sous le Vésuve. Cependant, la composition du magma qu'il contient, c'est-à-dire s'il est phonolitique ou plus mafique, ne peut être déterminée à l'aide de la technologie sismique. Mais comme le Vésuve produit principalement du magma mafique depuis 1631, les chercheurs pensent qu'il est peu probable que la phonolite différenciée s'accumule actuellement. "La dernière éruption majeure de 1944 remonte à près de 80 ans, ce qui pourrait bien être le début d'une période de repos prolongée au cours de laquelle du magma différencié peut s'accumuler. Pourtant, une éruption dangereuse comparable à celle de l'an 79 a probablement besoin de la période de repos pour durer beaucoup plus longtemps », déclare Wotzlaw.

Si du magma majoritairement mafique est éjecté dans les prochaines décennies, cela pourrait indiquer que le corps magmatique détecté par les levés sismiques n'est pas composé de magma différencié et qu'aucun n'est actuellement présent sous le Vésuve. "C'est pourquoi nous pensons qu'il est plus probable qu'une grande éruption explosive du Vésuve ne se produise qu'après une période de repos de plusieurs siècles", a déclaré Bachmann. Wotzlaw ajoute:"Cependant, des éruptions plus petites mais toujours très dangereuses comme celle de 1944 ou même celle de 1631 peuvent se produire après des périodes de repos plus courtes. Une prévision précise de la taille et du style des éruptions volcaniques n'est jusqu'à présent pas possible. Cependant, le réveil des réservoirs de magma sous les volcans sont désormais reconnaissables par surveillance."

Surveillance étroite

Pour éviter toute mauvaise surprise, le Vésuve et son activité, ainsi que son grand frère à l'ouest, les Champs Phlégréens, sont surveillés 24h/24. Par exemple, l'Institut national italien de géophysique et de volcanologie mesure chaque tremblement de terre autour des volcans, analyse les gaz émis par les fumerolles et observe les déformations du sol, qui sont des indicateurs de l'activité souterraine. Il existe également un plan d'urgence décrivant comment évacuer la grande région de Naples si la surveillance conclut qu'une éruption est imminente.