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Tomographie sismique : au coeur de l'Etna en éruption

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Pour la première fois, grâce à une technique issue de l'imagerie médicale, des scientifiques ont pu suivre à la trace le magma s'écoulant dans les entrailles d'un volcan prêt à cracher sa lave. Prédire une éruption volcanique relève plus du miracle que de la science. Personne ne sait vraiment ce qui se passe sous la surface d'un volcan... avant qu'il ne soit trop tard.

Eruption de l'Etna en 2002, photographiée depuis la Station Spatiale Internationale. © NASA

Mais la technique employée par des chercheurs italiens de l'Institut National de Géophysique et de Volcanologie (INGV) pourrait devenir un outil efficace de prévision. A l'aide d'un réseau dense de stations de mesure, cette équipe de recherche a fait appel à la tomographie sismique pour sonder l'intérieur du Mont Etna avant, pendant et après une éruption.

Tomographie sismique du manteau terrestre. © GEOSCOPE. Département de Sismologie (CNRS-IPGP)

En médecine, on utilise cette technique (appelée CT, pour Computed Tomography), qui consiste en une reconstruction de certaines propriétés de l'intérieur d'un objet, pour créer une représentation tri-dimensionnelle du corps humain. La même idée s'applique pour scanner un volcan, sauf qu'à la place de rayons X, les géophysiciens enregistrent les ondes générées par les tremblements de terre. En comparant la vitesse à laquelle les ondes sismiques atteignent chacune des stations, représentative du type de roche traversé, on obtient une cartographie 3-D jusqu'à 5 km de profondeur.

Principe de la tomographie sismique. Les propriétés (ici la température) du matériau traversé influencent le temps de propagation des ondes. © CNRS - Sagascience

En analysant les données récoltées, pendant 18 mois, par 45 capteurs placés sur les versants de l'Etna, les scientifiques ont mis en évidence l'apparition de zones où les ondes se déplaçaient plus lentement qu'à l'habitude. Pour eux, ces zones lentes indiquent l'arrivée récente, sous la montagne, de magma, riche en dioxyde de carbone, qui produit des éruptions explosives. D'après Domenico Patanè, co-auteur de l'étude parue dans le journal Science, « cette découverte offrira potentiellement un outil puissant de surveillance intégrée, pour prédire des éruptions à moyen et à court terme, en particulier celles de nature fortement explosive ».

Bien qu'on soit encore loin de pouvoir suivre en temps réel l'activité d'un volcan, cette technique d'imagerie, qui n'avait jamais été appliquée auparavant à un volcan en éruption, montre ici tout son potentiel. En Californie du nord, une méthode similaire a été utilisée pour étudier l'impact, sur les réservoirs de vapeur souterrains, de la génération d'énergie géothermique.