Le volcan Villarrica, au Chili, fait partie des volcans dont l'activité est visible sur les carottes du plancher océanique. © M. Nicolai, Geomar
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Le début d'une glaciation augmente l'activité volcanique des îles

ActualitéClassé sous :Géologie , climatologie , Volcan

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Les éruptions volcaniques influencent le climat mais l'inverse serait aussi vrai d'après des découvertes faites ces dernières années. Les archives géologiques pointent du doigt une connexion entre éruptions et le début et la fin d'une période glaciaire.

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[EN VIDÉO] Géologie des systèmes volcaniques - une invitation au voyage  Entretiens datant de 2009 avec Georges Boudon, physicien à l'IPGP, et des membres de l'équipe étudiant le fonctionnement des volcans, depuis la génération des magmas jusqu'aux éruptions . La vocation des films de l'IPGP est d'ouvrir les portes des laboratoires et d'accompagner les scientifiques dans l'univers des géosciences. Ce film fait partie d'une série de 14 films de format court qui sont une invitation à un voyage du cosmos au centre de la Terre. Conception & réalisation : Medi@terre, IPGP - 2009 

La géophysique des éruptions volcaniques est l'un des sujets les plus passionnants de la géologie. Si, bien du chemin a été parcouru à son sujet depuis les temps héroïques des pionniers volcanologues comme Haroun Tazieff, menant par exemple aux fameuses équations de Dan McKenzie concernant la génération et le transport du magma dans les roches du manteau des planètes telluriques comme la Terre ou Vénus, il nous reste heureusement encore bien des découvertes à faire.

Comme toujours, elles sont le fruit d'un dialogue entre les observations de terrains, les expériences en laboratoire et les raisonnements et calculs des théoriciens, parfois soutenus par des simulations numériques ou analogiques.

Une équipe de chercheurs en géosciences, menée par des membres de l'Oxford Brookes University vient de publier un article intéressant au sujet des mécanismes derrière certaines éruptions volcaniques dans le célèbre journal Nature Geoscience.

La découverte s'est faite en étudiant la stratification des dépôts de téphras bien visibles dans la mythique caldeira de Santorin et qui entoure le volcan actif Néa Kamini. Elle est confortée par des simulations numériques des contraintes tectonophysiques pouvant s'exercer sur la chambre magmatique sous Santorin.

Santorin, aussi appelée Théra, est une île grecque située en mer Égée, la plus grande et la plus peuplée d'un petit archipel volcanique comprenant quatre autres îles. Elles sont les vestiges d'une ancienne île partiellement détruite vers 1600 av. J.-C. au cours de l'éruption minoenne. On pense que cette éruption est à l’origine du mythe de l’Atlantide de Platon. © Nat Geo France

Un ajustement isostatique piloté par les glaciations

Dans le précédent article ci-dessous, Futura avait expliqué que l'on avait des raisons de penser que la fin d'une période glaciaire s'accompagne d'une augmentation des éruptions volcaniques. C'est ce que l'on constate en étudiant des dépôts de cendres dans les carottes sédimentaires prélevées dans les océans et couvrant les derniers 460.000 ans environ de l'histoire de notre Planète bleue. Rappelons que l'on dénombre au moins 17 glaciations quaternaires, aussi nommées glaciations plio-quaternaires ayant une périodicité proche de 100.000 ans et survenant depuis au moins 2,58 millions d'années.

Les raisons de ce phénomène intriguant seraient simples. En fondant, les glaciers des continents supprimeraient des charges sur la croûte continentale laquelle flotte en quelque sorte sur le manteau supérieur comme une péniche. Pour des raisons d'équilibre mécanique à rétablir, décrit par la théorie de l'isostasie, les continents se mettent donc à remonter comme une péniche déchargée. On parle donc de rebond post-glaciaire (également appelé ajustement isostatique, rebond isostasique ou glacio-isostasie) pour décrire ce phénomène qui s'accompagne de fractures dans la croûte et de modifications des pressions facilitant la remontée du magma en surface dans les régions volcaniques.

Les données de Santorin suggèrent aujourd'hui que la réciproque du phénomène s'est produite aussi, au moins dans le cas de Santorin, au début des glaciations. Ainsi, les géologues voient maintenant une corrélation entre la baisse du niveau des mers causée par la formation d'Inlandsis sur les continents au début de chaque période glaciaire et les éruptions de Santorin. Pour être plus précis, au cours des quelques centaines de milliers d'années qui nous précèdent, dès que le niveau des mers passent en dessous des 40 m sous le niveau actuel des océans, l'activité volcanique débute dans l'île.

Ce résultat, d'abord établi dans le cas de Santorin, devrait être valable pour bien des îles et des volcans en bord des continents.

Pour en savoir plus

Si la glace fond, les volcans s'activent !

Article de Delphine Bossy publié le 22/12/2012

La glace fond, donc les éruptions volcaniques augmentent ! S'il est largement établi que l'activité volcanique influe sur le climat, la relation inverse n'est pas évidente. Pourtant, une étude a récemment montré que lorsque le climat se réchauffe, les volcans sont beaucoup plus actifs.

L'impact climatique des éruptions volcaniques peut être fulgurant. Si les émissions d'aérosols et de soufre issues d'une éruption atteignent la stratosphère et se dispersent sur une large étendue, alors la température de l'air peut diminuer. Les aérosols peuvent en effet renvoyer vers l'espace une grande quantité de l'énergie solaire. Par exemple, au cours de l'année qui a suivi l'éruption du volcan Pinatubo en 1991 aux Philippines, la température moyenne globale de l'atmosphère a baissé de 0,2 °C. 

S'il existe de nombreuses incertitudes sur l'impact des éruptions volcaniques sur le bilan radiatif, il est largement établi que des éruptions aussi importantes que celle du Pinatubo influencent directement le climat moyen. En revanche, l'idée que le climat puisse influencer l'activité volcanique n'était jusqu'alors pas réellement considérée. Pourtant, une équipe germano-américaine est parvenue à montrer que le climat modifiait la fréquence des éruptions volcaniques. Cette découverte est le fruit de la collaboration des chercheurs du Geomar du Helmholtz Centre for Ocean Research (Kiel, Allemagne) et de l'université de Harvard (Massachussetts, États-Unis). 

Carottes du plancher océanique en Amérique centrale. En noir, les couches de cendres volcaniques. Une nouvelle étude montre que les volcans sont plus actifs quand le climat se réchauffe. © S. Kutterholf, Geomar

Cette surprenante découverte est née de l'étude de carottes du plancher océanique au niveau de l'Amérique centrale. Pendant plus de 10 ans, les scientifiques se sont concentrés sur les volcans de cette région et ont reconstitué plus de 460.000 ans d'activité volcanique. À partir des carottes du plancher, ils ont examiné les couches de cendres. Certaines périodes sont clairement marquées par une activité volcanique plus intense. En comparant ces pics d'activités à l'histoire du climat, les chercheurs ont eu la surprise de découvrir une corrélation. Chaque hausse d'activité volcanique était précédée d'une augmentation de la température moyenne de l'atmosphère. 

Le réchauffement climatique dilate les roches

En vue d'étendre cette découverte, les scientifiques ont élargi leur champ d'étude. Ils ont analysé d'autres carottes du plancher de l'océan Pacifique (issues du programme IODP), ce qui leur a permis de diagnostiquer cette relation sur l'ensemble du bassin. Sur toutes les carottes, ils ont retrouvé cette même corrélation. À chaque réchauffement climatique global associé à la fonte des glaces, les éruptions volcaniques étaient plus fréquentes. Ces résultats sont publiés dans le Journal of Geology.

Une théorie pour expliquer ce lien de cause à effet a émergé des projections des modèles numériques. Lorsque le climat se réchauffe à l'échelle mondiale, les glaces fondent rapidement. Et donc, le niveau de la mer augmente. Les continents, allégés de la charge des glaciers perdus, voient leur masse diminuer, tandis que le poids sur les plaques océaniques augmente. De telles variations de masse provoquent des mouvements de la roche : c'est l'ajustement isostatique. Mais ces changements de pression induisent aussi la formation de failles, routes par lesquelles le magma peut remonter. C'est l'ascension facilitée du magma qui expliquerait alors l'augmentation des éruptions. 

« Si nous suivons les cycles climatiques naturels, nous sommes actuellement à la fin d'une phase très chaude. Par conséquent, les éruptions volcaniques sont plus calmes. Toutefois, avec notre compréhension actuelle du phénomène, nous ignorons l'impact du réchauffement d'origine anthropique », expliquent les chercheurs. L'étape suivante consiste à examiner les variations historiques, afin de mieux comprendre les implications du réchauffement climatique à court terme de nos jours.


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