Scientifiques travaillant sur le Mont Etna. © Nikola Rogic, imaggeo.egu.eu
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Affiner notre compréhension des volcans explosifs : les leçons de l’Etna

ActualitéClassé sous :Volcan , Nuage de cendres , Eruption

[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 

Les volcans explosifs sont caractérisés par de fréquentes éruptions volcaniques, de faible ampleur mais ayant un impact significatif sur l'environnement et notamment la population vivant à proximité. Comprendre la dynamique de l'éruption et la façon dont elle affecte les propriétés des téphras (taille, distribution, morphologie, texture) est capital car ces paramètres contrôlent le transport de ces particules dans l'atmosphère.

Les retombées de matériel volcanique (téphras) généré au niveau des volcans explosifs dits « à conduit ouvert », comme l'Etna, peuvent être très importantes même dans le cas de petites éruptions. Les nuages de cendres peuvent ainsi avoir un fort impact sur l'aviation ou les activités commerciales. Mais les processus magmatiques et les paramètres contrôlant ce style éruptif sont encore mal compris, en particulier la dynamique lors de l'éruption et le transport des particules dans le nuage volcanique.

L’Etna, laboratoire naturel par excellence pour comprendre la formation des nuages de cendres

L'Etna, avec ses éruptions explosives fréquentes, représente donc un parfait laboratoire naturel pour affiner la compréhension de ce type de volcan. Les manifestations explosives des volcans à conduit ouvert sont en général caractérisées par des intensités faibles à modérées mais peuvent être très fréquentes et durer plusieurs jours, voire plusieurs semaines. La particularité de l’Etna est qu'il produit des téphras (ensemble du matériel éjecté lors d'une éruption explosive) très riches en cendres, qui représentent la fraction la plus fine du matériel volcanique éjecté (particules de moins de deux millimètres de diamètre).

Dépôts volcaniques (téphras) du volcan Haleakala (Hawaï). © Martin Mergili, imaggeo.egu.eu

Dans une étude parue récemment dans la revue Frontiers in Earth Science, des chercheurs suisse, français et italien se sont intéressés à la morphologie et à la texture des cendres émises par l'Etna et à la façon dont les différents types de particules se distribuent spatialement lors d'une éruption.

Les chercheurs ont étudié une éruption récente datant de mai 2016 durant laquelle ont eu lieu des manifestations effusives (coulées de lave) et explosives, menant à un dépôt de téphras tout autour du volcan. Ces derniers sont caractérisés par une grande variabilité de morphologies et de textures des particules.

Les téphras créés par des interactions complexes lors de la remontée du magma

Les résultats de l'étude montrent que les cendres se forment par fragmentation complexe d'un magma hétérogène, processus qui débute à l'intérieur même du conduit volcanique et qui se poursuit durant l'explosion et l'éjection. Chaque nouvelle injection de magma interagit avec un magma plus froid déjà présent dans le conduit et issu de la précédente éruption. Les processus de fragmentation du magma, qui vont produire les téphras, sont hétérogènes et principalement contrôlés par la remontée rapide d'un magma riche en gaz qui se mélange au magma résiduel, déjà en partie cristallisé et dégazé. Les particules qui résultent de ces processus de fragmentation montrent une grande variabilité de formes, de densité et de textures, avec notamment une grande quantité de cendres fines. Ces particules très diverses contenues dans le nuage de cendres vont ensuite se distribuer non-uniformément au moment du dépôt.

Nuage de cendres généré par l’Etna. © Daniele Andronico, imaggeo.egu.eu

La densité est le paramètre contrôlant principalement le dépôt des particules. Mais les auteurs montrent que la forme des particules joue également un rôle important : les particules très allongées seront plus facilement transportées dans le nuage de cendres et peuvent ainsi être dispersées sur des dizaines de kilomètres.

Les hétérogénéités des textures et des morphologies des particules sont des caractéristiques fondamentales des téphras générés par les volcans explosifs entrant fréquemment en éruption. L'étude de ces dépôts volcaniques permet de mieux comprendre les processus qui ont lieu au moment de l’éruption volcanique. Une connaissance capitale pour l'estimation du risque volcanique d'une région.  

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