Photo aérienne du lac Dziani qui est le vestige d'un des derniers cratères volcaniques de Mayotte (éteint il y a environ 500.000 ans). C'est à son pied, à une cinquantaine de kilomètres du rivage et 3,5 km de profondeur, qu'est apparu le nouveau volcan sous-marin début 2019, responsable de nombreux séismes. © Franck Bouttemy http://www.geodiversite.net/auteur197, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0
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Le nouveau volcan sous-marin de Mayotte est alimenté par un énorme réservoir magmatique

ActualitéClassé sous :Volcan , Mayotte , croûte terrestre

[EN VIDÉO] Interview : les mystérieux volcans sous-marins  Les volcans sous-marins sont plus nombreux que les volcans terrestres mais ils restent mal connus. Futura-Sciences a rencontré Jacques-Marie Bardintzeff, docteur en volcanologie, pour qu'il nous parle de ces surprenants volcans. 

Entre 2018 et 2019, un nouveau volcan sous-marin a vu le jour au large de l'île de Mayotte, dans l'océan Indien. Bien à l'abri des regards, il s'agit pourtant de la plus grande éruption sous-marine documentée à ce jour. Pour comprendre la dynamique de ce volcan, les équipes scientifiques multiplient les expéditions. Ils ont notamment découvert que le volcan serait alimenté par une énorme chambre magmatique, située à plus de 37 km de profondeur.

En mai 2019, les scientifiques découvraient avec étonnement la présence d'un nouveau volcan sous-marin, situé à 50 km à l'est de l'île de Mayotte. Résultat de deux années d'éruption silencieuse, ce géant, bien caché sous plus de 2.000 mètres d'eau, commence à livrer ses secrets.

Une équipe composée de chercheurs du Laboratoire Magmas et Volcans, de l'Institut de Physique du Globe de Paris, de l'Ifremer et du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) vient en effet de détailler l’évolution du système magmatique au cours de cette gigantesque et longue éruption. L'étude, publiée dans la revue Earth and Planetary Science Letters, se base sur des données pétrologiques et géochimiques issues de roches échantillonnées par dragages sur les flancs du volcan.

Roches volcaniques remontées par dragages lors de la campagne MayoBS15 © C. Charles, MayoBS15, Ifremer

Un volcan alimenté par une énorme chambre magmatique

Les résultats montrent que le magma proviendrait à l'origine de la fusion partielle du manteau, à une profondeur de 80 à 100 km. Cependant, la composition des basanites échantillonnées indique qu'elles ne sont pas les produits directs de ce processus de fusion. Autrement dit, le magma n'est pas remonté directement jusqu'à la surface. Il aurait d'abord séjourné dans une chambre magmatique située à une profondeur de 37 à 48 km, au sein de la lithosphère. Là, il aurait alors subi une première phase de différenciation, c'est-à-dire un refroidissement et un début de cristallisation, avant d'arriver en surface. Les scientifiques ont pu estimer le volume de ce réservoir à 10 km3, au minimum. Ce qui est énorme.

Les chercheurs estiment que le temps de transfert du magma entre ce réservoir et la surface aurait pris moins de 70 jours, ce qui est cohérent avec l'activité sismique enregistrée durant les 6 semaines ayant précédé le début de l'éruption.

Deux phases d’éruption marquées par un changement du trajet du magma

Durant la première année de l'éruption, le volcan aurait ainsi été alimenté par une remontée directe du magma à partir de cet énorme réservoir. Mais les dernières laves éruptées montrent que la dynamique de l'éruption s'est modifiée au cours de la deuxième année. Les données suggèrent en effet qu'il y a eu une interaction entre les magmas remontant du réservoir et des magmas résiduels déjà refroidis présents dans un second réservoir, situé à une profondeur de 17 km environ. Certaines données suggèrent également la présence d'une troisième chambre intermédiaire, localisée à 28 km de profondeur. Ce changement de configuration entre la première année et la seconde pourrait être lié à une modification du trajet des magmas au sein de la lithosphère. Durant cette deuxième phase de l'éruption, le magma est également remonté plus lentement, à une vitesse de 0,005 m/sec.

Tubes de laves observées lors de la première plongée du Victor 6000, campagne Geoflamme 2021. © Geoflamme 2021

Le début de l'éruption a en effet été brutal, avec une soudaine décompression et une remontée rapide d'un grand volume de magma. Les scientifiques pensent notamment que l'éruption aurait pu être provoquée par un mouvement tectonique (déplacement sur une faille ou séisme), ce qui est plutôt cohérent avec le contexte tectonique de la région. Actuellement, le volcan semble être dans une phase d'accalmie. Mais sa surveillance grâce au réseau Revosima continue.

L'étude de ce système magmatique, qui présente une grande chambre magmatique en profondeur, aide à mieux comprendre la dynamique éruptive de ce style de volcan, capable de produire de longues éruptions impliquant de très gros volumes de laves.

Des images inédites du volcan sous-marin de mayotte. © Le blob, l’extra-média, Universcience 2021 

Pour en savoir plus

Un immense volcan sous-marin est en train de se former à Mayotte

Depuis mai 2018, l'île de Mayotte, qui fait partie de l'archipel des Comores dans l'océan Indien, est le théâtre d'un événement magmatique de grande ampleur. Au large de la côte est de l'île, à l'abri des regards, est en train de se former un immense volcan sous-marin. Les volumes de lave émis en moins d'un an en font l'une des éruptions volcaniques les plus importantes jamais documentée.

Article de Morgane Gillard, publié le 13 septembre 2021

L’île de Mayotte et plus généralement tout l'archipel des Comores sont d'origine volcanique. Localisées au nord-ouest de Madagascar, dans l'océan Indien, ces petites îles se sont formées par une série d'éruptions volcaniques qui a débuté il y a 11 millions d'années.

Mayotte : le calme avant la tempête

L'origine de cette activité volcanique est encore mal comprise. Elle semblerait être associée à la remontée d'un panache mantellique chaud, peut-être en lien avec le super-panache africain. Une interaction avec des mécanismes tectoniques, comme de multiples systèmes de fracture, n'est cependant pas à exclure.

L'éruption volcanique la plus récente sur l'île de Mayotte remonte à 4 ou 6.000 ans. Aucune trace d'activité magmatique n'avait été relevée depuis et la région n'était d'ailleurs pas considérée comme à risque sismique ou volcanique.

Tout a changé le 10 mai 2018 avec une série de forts séismes à l'est de Mayotte. Dans les mois qui ont suivi, plus de 11.000 tremblements de terre ont ainsi été enregistrés, certains atteignant une magnitude (Mw) de 5,9. Un phénomène inédit pour l'archipel des Comores !

Une gigantesque éruption en cours à l’abri des regards

Les scientifiques se sont donc intéressés de plus près à ces manifestations sismiques. Lors d'une campagne de mesures géophysiques au large de Mayotte (MAYOBS1) en mai 2019, les chercheurs ont alors fait une découverte de taille. Les données des échosondeurs ont en effet révélé la présence d'un nouvel édifice volcanique haut de 820 mètres, situé à 50 kilomètres à l'est de Mayotte et dont la base se situe sur le plancher océanique, à 3.300 mètres de profondeur. La comparaison avec des données plus anciennes montre qu'en 2014 ce volcan n'existait pas, le fond océanique à cet endroit était totalement plat.

À partir du mois de mai 2018, un volcan a ainsi grandi à l'abri des regards sur le flanc sous-marin de l'île de Mayotte. En mai 2019, son sommet se situait à 2.580 mètres sous la surface de l'océan.

Morpho-bathymétrie de l’île de Mayotte (ancien volcan). L’emplacement du nouveau volcan est entouré. © MAYOBS, Ifremer, CNRS, IPGP, BRGM

Les données recueillies lors de la campagne montrent qu'un panache d'eau présentant une signature géochimique anormale s'élève au-dessus du volcan sous-marin sur environ 1.900 mètres de haut. Dans cette colonne d'eau, la concentration en H2, CH4 et CO2 est particulièrement élevée. Ces anomalies chimiques sont caractéristiques des éruptions sous-marines et résultent des interactions entre le magma et l'eau de mer, du dégazage progressif du magma, mais également de l'échappement de fluides hydrothermaux à travers la croûte océanique et les sédiments. Ce panache sous-marin contient également des particules solides engendrant une eau particulièrement turbide dans cette zone. L'ensemble des observations obtenues lors de la campagne MAYOBS1 montre donc qu'une éruption était en cours en mai 2019.

Dragage de roches pour l’échantillonnage du nouveau volcan au large de Mayotte, campagne MAYOBS à bord du Marion Dufresne. © Océane Foix, MAYOBS 2019, CNRS, IPGP-Université de Paris, Ifremer, BRGM

L’une des plus grandes éruptions sous-marines jamais documentée

Dans un récent article paru dans Nature Geoscience, les scientifiques estiment que la construction du volcan a débuté en juillet 2018, avec un important débit de lave d'environ 180 m3/s. Le matériel volcanique érupté en un an a ainsi été estimé à environ 5 km3. Ces volumes impressionnants sont 30 à 1.000 fois supérieurs à ceux estimés pour d'autres éruptions du même type, ce qui en fait la plus grande éruption sous-marine jamais documentée. Elle ne serait que six fois inférieure à l’éruption du volcan Laki en Islande (1783-1784), qui est considérée comme la plus grande éruption basaltique que l'humanité ait connue. Les volumes de lave émis par le nouveau volcan au large de Mayotte sont également comparables à ceux des plus grands points chauds terrestres, comme celui d'Hawaï et d'Islande. D'un point de vue écologique, le flux de CO2 émis lors de cette gigantesque éruption sous-marine est donc certainement considérable.

La mise en place de ce volcan résulterait d'interactions entre des processus tectoniques et magmatiques. La région est en effet soumise à des contraintes extensives décrochantes liées à la proximité du rift est-africain. La lithosphère est ainsi découpée par de grands systèmes de failles qui constituent des zones de forte perméabilité où de grands réservoirs magmatiques peuvent se développer. Ces grandes structures tectoniques ont également la capacité à chenaliser le magma et donc définissent l'emplacement du système éruptif.

L'évolution de ce volcan dans le futur proche est à surveiller mais il est probable que l'on assiste à un effondrement de sa caldera, à de nouvelles éruptions sous-marines voire à des éruptions à terre. Un observatoire a été d'ailleurs mis en place (Revosima) pour enregistrer et monitorer l'activité magmatique du volcan en temps réel.


Le volcan géant sous-marin de Mayotte livre ses secrets

L'année dernière, un nouveau volcan est apparu sur Terre au large de Mayotte, avec pour seul signe annonciateur, un essaim de séismes. Aujourd'hui, une nouvelle étude révèle que le volcan sous-marin est issu de la poche magmatique la plus vaste et la plus profonde jamais identifiée.

Article de Julie Kern, publié le 8 janvier 2020

En mai 2018, un essaim de milliers de séismes de faibles amplitudes secoue les environs de l'île de Mayotte dans l'océan Indien alors que sous l'océan, c'est un évènement de grande ampleur qui était en train de se jouer, la naissance d'un volcan à 3 kilomètres de profondeur. Il mesure 800 mètres de haut pour un diamètre de 4 à 5 kilomètres. À l'époque, beaucoup de questions sur la formation de ce géant sont restées sans réponses.

Grâce à une campagne d'étude menée par un centre de recherche allemand, le GeoForschungsZentrum, nous en savons plus sur la naissance de ce volcan sous-marin. Les mécanismes géologiques liés à son origine sont détaillés dans une étude publiée dans Nature Geoscience. Les scientifiques y décrivent la poche de magma la plus grande et la plus profonde jamais observée à ce jour dans le manteau supérieur terrestre.

Au premier plan, l’amas de points à la base du relief correspond au volcan sous-marin. Plus loin et au-dessus de l’eau, les iles Grande-Terre et Petite-Terre de Mayotte. © Équipe Mayobs, IPGP, CNRS, Ifremer, BRGM

Des drôles de signaux

La succession de tremblements de terre enregistrés au large de Mayotte, a été le premier indice de la naissance du volcan. Puis, un son inédit provenant des profondeurs de la Terre fut capté un mois plus tard. Le son était si fort que l'on pouvait l'entendre à 1.000 kilomètres à la ronde. D'une durée de 20 à 30 minutes, de longues vibrations de basses fréquences se sont produites, semblables au tintement d'une grosse cloche, baptisées signaux « VLP » pour Very Long Period.

Les signaux VLP sont dus à l'oscillation de la résonance dans la chambre magmatique cachée sous la croûte terrestre. Plus celle-ci est grosse, plus les signaux VLP sont bas. Le cœur de cette activité sismique a été localisé à 35 kilomètres à l'est de l'île de Mayotte. Ces sons étaient ceux de la croûte terrestre qui, au fond de l'océan, se déchirait vers l'est pour laisser s'échapper du magma et donner naissance à un nouveau volcan.

Ce schéma, tiré de la publication scientifique, récapitule la naissance du volcan. Plusieurs types de secousses sismiques induisent la montée du magma à partir de la chambre magmatique jusqu’au plancher océanique. © Cesca et al. 2019, Nature Geoscience

L’histoire de la formation du volcan sous-marin

Voici comment ce nouveau volcan sous-marin a émergé des entrailles de la Terre selon la publication scientifique. La montée rapide du magma provoque des tremblements de terre à répétition. Le magma, jusqu'alors contenu dans une chambre magmatique située à 30 kilomètres de profondeur se fraye un chemin à travers la croûte terrestre. Une fois la voie ouverte, la lave se répand dans une énorme éruption sur le plancher océanique. Le volcan est né. « C'est le plus profond (environ 30 kilomètres) et le plus vaste (plus de 3,4 kilomètres cubes) réservoir magmatique détecté dans le manteau supérieur de la Terre, » explique Eleonora Rivalta, coauteur de l'étude.

Même si cette énorme éruption a eu lieu dans les abysses, l'île de Mayotte pourrait encore en ressentir les conséquences. « Il y a toujours des risques pour l'île de Mayotte aujourd'hui. La croûte terrestre autour du réservoir pourrait continuer à s'effondrer, déclenchant des tremblements de terre importants », conclut Torsten Dahm, géophysicien au GeoForschungsZentrum.

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