Le volcan Eyjafjallajokull. © klikk, Adobe Stock
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Explosion ou coulées de lave ? La réponse au style éruptif d'un volcan est au cœur de la chambre magmatique

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[EN VIDÉO] Interview : les différents types de volcans, avec Jacques-Marie Bardintzeff  Les volcans jouent un rôle très important pour la planète et ce depuis des milliards d'années. Quand certains sont considérés comme sacrés, d'autres présentent des caractéristiques extraordinaires... © Futura 

Les éruptions volcaniques peuvent être très dévastatrices, comme nous le montre l'activité du Cumbre Vieja en ce moment même. Mais, si les coulées de lave créent surtout des dégâts matériels, les éruptions explosives sont bien plus dangereuses pour les vies humaines, car imprévisibles et impactant une vaste zone. Comprendre le style éruptif d'un volcan et pouvoir estimer le risque d'un comportement explosif est donc essentiel. Avant de pouvoir prévoir le comportement d'un volcan, encore faut-il comprendre les processus qui influencent le style de l'éruption.

Le style éruptif d'un volcan dépend majoritairement de la capacité des gaz à s'échapper ou non du magma durant sa montée dans les conduits magmatiques.

Coulées de lave ou explosion, une histoire de bulles de gaz

En effet, la remontée du magma s'accompagne d'une baisse de pression, ce qui engendre une expansion des bulles de gaz. Si une grande quantité de gaz est prisonnier du magma, ce phénomène physique d'expansion engendre une fragmentation du liquide magmatique, créant ainsi une explosion. À l'inverse, lorsque le gaz peut s'échapper du liquide lors de la remontée, ce dégazage neutralise le potentiel explosif et résulte dans le style effusif qui va plutôt créer des coulées de lave. La question est de savoir quels paramètres, en amont d'une éruption, contrôlent la capacité du magma à dégazer ou pas lors de sa remontée.

Coulée de lave générée par l'Etna. © Luciano Gaudenzio, Wildlife Photographer of the Year 2020

La plupart des volcans sont d'ailleurs connus pour avoir déjà manifesté les deux types de comportements : explosif et effusif, parfois de manière simultanée. Il arrive également souvent qu'une éruption débute avec un comportement effusif générant des coulées de lave et que le comportement du volcan change brutalement, générant une violente explosion.

Un article paru récemment dans Nature Geoscience s'est donc focalisé sur les questions suivantes : quelles conditions au sein de la chambre magmatique prédéterminent le style de la prochaine éruption ? Et quels sont les paramètres que l'on peut contraindre afin d'anticiper le style d'une future éruption ?

Découvrez l'histoire de l'éruption de la montagne Pelée, racontée par le volcanologue Jacques-Marie Bardintzeff. © Futura

Tout se joue au cœur de la chambre magmatique

Les chercheurs ont ainsi étudié les conditions régnant au cœur des chambres magmatiques des volcans, en amont des éruptions. Ils ont notamment tenté d'évaluer la température dans la chambre magmatique, la quantité d'eau contenue dans le magma et sa cristallinité (quantité de cristaux par rapport à la quantité de verre non cristallisé). Ces propriétés, déterminées par l'analyse d'échantillons de roches magmatiques, ont été ensuite corrélées avec le style de l'éruption.

Les résultats montrent que le style d'une éruption est déterminé à l'avance par l'état du magma dans le réservoir magmatique. Les principaux paramètres à considérer sont la cristallinité du liquide magmatique avant l'éruption et sa saturation en eau. Il apparaît que le style explosif se produit pour une fenêtre de saturation en eau relativement précise et pour une cristallinité plutôt faible.

Éruption explosive du Pinatubo aux Philippines, en 1991. La quantité de matière propulsée a provoqué un refroidissement général de 0,5 °C sur Terre. © AFP, Arlan Naeg

Le style effusif, avec génération de coulées de lave, est à l'inverse déterminé par une cristallinité forte, qui permet notamment un dégazage efficace à travers le réseau poreux des cristaux lors de la remontée du magma. De plus, des magmas contenant déjà beaucoup de cristaux sont plus visqueux et ont donc une vitesse de remontée plus lente. Ainsi, le gaz contenu dans le magma a plus de temps pour s'échapper. Le style effusif est également observé pour des cristallinités faibles, avec un taux de saturation en eau soit inférieur, soit supérieur à la fenêtre de valeur correspondant au style explosif. En effet, une faible saturation en eau empêche le processus de fragmentation du magma et une forte saturation engendre un dégazage efficace. Il existe cependant un champ de transition pour lequel aucun de ces paramètres ne contrôle réellement le style de l'éruption. Sa détermination est alors associée à la dynamique du conduit, et non de la chambre magmatique. Pour ces conditions magmatiques, les deux styles éruptifs sont possibles.

La connaissance de ces paramètres pourrait donc aider à anticiper le style d'une prochaine éruption. Certains outils géophysiques, comme l'imagerie magnéto-tellurique, pourraient permettre notamment d'estimer en temps réel la cristallinité du magma et d'estimer sa saturation en eau.

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