En analysant la dynamique de 12 explosions consécutives survenues en 2018, les chercheurs décrivent un nouveau type de mécanisme d’éruption volcanique. Les explosions ont été provoquées par une augmentation soudaine de la pression lorsque le sol s'est effondré, ce qui a projeté des panaches de fragments de roche et de gaz chauds dans l'air, un peu comme une fusée classique.

Des chercheurs de l'Université de l'Oregon, de l'United States Geological Survey et de l'Université chinoise du Sichuan rapportent leurs découvertes dans un article publié le 27 mai dans Nature Geoscience. .

La série particulière d'explosions au sommet du Kīlauea faisait partie d'une séquence d'événements comprenant des coulées de lave jaillissant du bas du flanc du volcan. Ces coulées de lave ont détruit des milliers de maisons et déplacé des habitants sur l'île d'Hawaï pendant des mois.

Comprendre exactement ce qui s'est passé lors des éruptions volcaniques passées, communément appelé « analyse rétrospective », permet aux volcanologues de faire de meilleures prévisions sur les éruptions futures et de donner des avertissements plus précis aux personnes se trouvant sur le chemin d'une éruption.

Pour la plupart, les éruptions volcaniques explosives sont principalement provoquées par la montée du magma, la vaporisation des eaux souterraines ou une combinaison des deux, selon Josh Crozier, qui a mené cette recherche en tant que doctorant à l'UO. Mais ces éruptions ne correspondaient pas tout à fait au moule.

"Ces éruptions sont assez intéressantes dans la mesure où elles ne semblent vraiment impliquer ni l'un ni l'autre", a déclaré Crozier. "La matière éruptive contenait très peu de choses qui ressemblaient à du magma frais qui aurait été expulsé, mais il n'y a aucune preuve non plus d'une implication significative des eaux souterraines."

L'Observatoire des volcans hawaïens, qui fait partie de l'US Geological Survey, surveille de près le Kīlauea. Le volcan est couvert d'instruments scientifiques, depuis des capteurs au sol qui mesurent les secousses de la terre jusqu'aux outils qui analysent les gaz libérés par le volcan.

"Ce qui est intéressant à propos de ces éruptions, c'est qu'il y en avait plusieurs en séquence qui étaient remarquablement similaires; c'est relativement inhabituel", a déclaré Leif Karlstrom, volcanologue à l'UO. "En général, les éruptions volcaniques ne se produisent pas avec autant de régularité."

L'équipe disposait donc de plus de données que d'habitude avec lesquelles travailler, et elle a pu approfondir la dynamique spécifique des éruptions.

En mettant toutes ces données dans une variété de modèles atmosphériques et souterrains, les scientifiques ont reconstitué une nouvelle histoire sur ce qui s'est passé au Kīlauea lors de la série d'événements de 2018.

Avant chaque explosion au sommet, le magma s'écoulait lentement d'un réservoir souterrain. (Ce magma alimentait des coulées de lave à 40 kilomètres de là, sur le flanc est du volcan.) À mesure que le réservoir s'épuisait, le sol au-dessus – le cratère dans la caldeira au sommet du volcan – s'est soudainement effondré.

Cela a rapidement fait augmenter la pression dans le réservoir. Et comme il y avait une poche de gaz magmatique accumulé au sommet de ce réservoir, l'augmentation de la pression a fait passer le gaz magmatique et les morceaux de décombres à travers un conduit et les a projetés hors d'un évent dans le cratère du Kīlauea.

Les chercheurs comparent la dynamique de l'éruption à un jouet-fusée, où marcher sur un airbag connecté à un tuyau lance un projectile dans les airs.

"Le 'stomp' est ce morceau de roche d'un kilomètre d'épaisseur qui tombe, pressurisant la poche, puis forçant le matériau directement vers le haut", a déclaré Crozier. "Et la "fusée" est, bien sûr, le gaz et les roches sortant du volcan."

L’effondrement de la caldeira est assez courant, note Crozier. Ainsi, même si c'est la première fois que des scientifiques expliquent spécifiquement ce mécanisme spécifique de la fusée-piétine, ce n'est probablement pas la seule fois où cela se produit.

L'étude a pu relier les observations géophysiques aux propriétés du panache volcanique dans l'atmosphère.

"Ce lien est très rare", a déclaré Joe Dufek, volcanologue à l'UO. "Cela nous indique de nouvelles façons d'observer les éruptions et de combiner les mesures des capteurs avec des simulations informatiques pour mieux évaluer les risques liés aux éruptions."

Le fait qu'il s'agisse d'une série d'éruptions plus petites a peut-être permis de mieux comprendre le mécanisme sous-jacent, a déclaré Dufek. D'autres processus complexes n'éclipsaient pas le composant piétineur.

Mais cela ne veut pas dire que le Kilauea est simple. Un dessin typique d'un volcan montre un magma se déplaçant vers le haut à travers des chambres à différentes profondeurs. Mais c'est rarement aussi simple, et un volcan comme le Kīlauea, orné d'instruments scientifiques, offre l'occasion d'approfondir les détails.

"Il s'agit d'un exemple, et il y en a un nombre croissant, où les voies d'ascension du magma sont assez géométriquement complexes", a déclaré Karlstrom. "Cela nous donne une image beaucoup plus nuancée de ce à quoi ressemblent les systèmes de plomberie volcaniques."