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Changements fondamentaux de ce que nous savons sur le fonctionnement des volcans

Volcan Fagradalsfjall en Islande en éruption la nuit.

Les découvertes récentes des éruptions islandaises du Fagradalsfjall modifient ce que nous savons du fonctionnement des volcans.

Apprendre quelque chose qui change fondamentalement la façon dont nous comprenons notre monde n’arrive pas très souvent. Mais pour l’Université de Californie, le scientifique de la Terre de Santa Barbara Matthew Jackson et les milliers de volcanologues à travers le monde, une telle révélation vient de se produire.

Lors de l’échantillonnage du magma du volcan Fagradalsfjall en Islande, Jackson et ses collègues ont découvert un processus beaucoup plus dynamique que quiconque ne l’avait supposé au cours des deux siècles où les scientifiques ont étudié les volcans.

“Juste au moment où je pense que nous sommes sur le point de comprendre comment fonctionnent ces volcans, nous avons une grande surprise”, a-t-il déclaré.

Fagradalsfjall est un volcan tuya formé lors de la dernière période glaciaire sur la péninsule de Reykjanes, à environ 40 km de Reykjavík, en Islande.

Les découvertes des géologues ont été publiées le 14 septembre dans la revue La nature.

10 000 ans en un mois

Grâce à un congé sabbatique, une pandémie et 780 ans de fonte de roche souterraine, Jackson était au bon endroit et au bon moment pour assister à la naissance de Fagradalsfjall, une fissure dans les basses terres du sud-ouest de l’Islande qui s’est fendue et a explosé avec du magma en mars 2021. À cette époque, tout le monde sur la péninsule de Reykjanes était prêt pour une sorte d’éruption, a-t-il déclaré.

“L’essaim de tremblements de terre a été intense”, a-t-il déclaré à propos des quelque 50 000 tremblements de magnitude 4 et plus qui ont secoué la terre pendant des semaines et tenu la plupart de la population islandaise en haleine.

Cependant, la privation de sommeil en valait la peine, et la mauvaise humeur s’est rapidement transformée en fascination alors que la lave bouillonnait et éclaboussait du trou dans le sol de la région relativement vide de Geldingadalur. Les scientifiques et les visiteurs ont afflué dans la région pour voir la nouvelle section de la croûte terrestre. Dès le départ, ils ont pu s’approcher suffisamment pour échantillonner la lave en continu, en raison de la lenteur de l’écoulement de la lave et des vents puissants qui ont soufflé les nocifs. loin des gaz.

Éruption volcanique de Fagradalsfjall en Islande

Éruption volcanique du mont Fagradalsfjall en Islande.

Dirigés par Sæmundur Halldórsson de l’Université d’Islande, les géologues tentaient de découvrir “à quelle profondeur dans le manteau le magma est né, à quelle distance sous la surface il était stocké avant l’éruption et ce qui se passait dans le réservoir avant et pendant”. l’éruption. Des questions comme celles-ci, bien que fondamentales, sont en fait parmi les plus grands défis pour ceux qui étudient les volcans. Cela est dû à l’imprévisibilité des éruptions, au danger et aux conditions extrêmes, ainsi qu’à l’éloignement et à l’inaccessibilité de nombreux sites actifs.

“L’hypothèse était qu’une chambre magmatique se remplit lentement au fil du temps et que le magma devient bien mélangé”, a expliqué Jackson. “Et puis il s’écoule au cours de l’éruption.” À la suite de ce processus en deux étapes bien défini, a-t-il ajouté, ceux qui étudient les éruptions volcaniques ne s’attendent pas à voir des changements significatifs dans la composition chimique du magma lorsqu’il s’écoule hors de la terre.

“C’est ce que nous voyons au mont Kīlauea, à Hawaï”, a-t-il déclaré. « Vous aurez des éruptions qui durent des années, et il y aura des changements mineurs au fil du temps.

“Mais en Islande, il y avait plus d’un facteur de 1 000 taux de changement plus élevés pour les indicateurs chimiques clés”, a poursuivi Jackson. “En un mois, l’éruption du Fagradalsfjall a montré une plus grande variabilité de composition que les éruptions du Kīlauea depuis des décennies. La gamme totale des compositions chimiques qui ont été échantillonnées lors de cette éruption au cours du premier mois couvre toute la gamme qui a jamais éclaté dans le sud-ouest de l’Islande au cours des 10 000 dernières années.

Éruption du volcan Fagradalsfjall la nuit

Vue nocturne d’une éruption volcanique au Mont Fagradalsfjall en Islande.

Cette variabilité est le résultat de lots ultérieurs de magma s’écoulant dans la chambre depuis les profondeurs du manteau, selon les scientifiques.

“Imaginez une lampe à lave dans votre esprit”, a déclaré Jackson. “Vous avez une ampoule chaude en bas, elle chauffe une goutte et la goutte monte, refroidit, puis s’enfonce. Nous pouvons penser au manteau terrestre – du haut du noyau jusqu’en dessous des plaques tectoniques – fonctionnant un peu comme une lampe à lave. Il a poursuivi en expliquant qu’à mesure que la chaleur fait monter des régions du manteau et que des panaches se forment et se déplacent avec flottabilité vers la surface, la roche en fusion de ces panaches s’accumule dans des chambres et se cristallise, des gaz s’échappent à travers la croûte et la pression augmente jusqu’à ce que le le magma trouve un moyen de s’échapper.

“Juste au moment où je pense que nous sommes sur le point de comprendre comment fonctionnent ces volcans, nous avons une grosse surprise.” — Matthieu Jackson

Comme décrit dans l’article, ce qui a éclaté pendant les premières semaines était le type de magma “appauvri” attendu qui s’était accumulé.g dans le réservoir, situé à environ 16 km sous la surface. Cependant, en avril, des preuves ont montré que la chambre était rechargée par des fontes plus profondes de type «enrichi» avec une composition différente. Ceux-ci provenaient d’une région différente du panache du manteau ascendant sous l’Islande. Ce nouveau magma avait une composition chimique moins modifiée, avec une teneur en magnésium plus élevée et une proportion plus élevée de gaz carbonique. Cela indiquait que moins de gaz de ce magma plus profond s’étaient échappés. En mai, le magma qui dominait le flux était du type plus profond et enrichi. Ces changements rapides et extrêmes dans la composition du magma à un point chaud alimenté par un panache, disent-ils, “n’ont jamais été observés auparavant en temps quasi réel”.

Cependant, Jackson a déclaré que ces changements de composition n’étaient peut-être pas si rares. C’est juste que les occasions d’échantillonner des éruptions à un stade aussi précoce ne sont pas courantes. Par exemple, avant l’éruption de Fagradalsfjall en 2021, les éruptions les plus récentes sur la péninsule islandaise de Reykjanes se sont produites il y a huit siècles. Il soupçonne que cette nouvelle activité signale le début d’un nouveau cycle volcanique, peut-être long de plusieurs siècles, dans le sud-ouest de l’Islande.

“Nous n’avons souvent pas de trace des premières étapes de la plupart des éruptions car celles-ci sont ensevelies par les coulées de lave des étapes ultérieures”, a-t-il déclaré. Ce projet, selon les chercheurs, leur a permis de voir pour la première fois un phénomène que l’on croyait possible mais qui n’avait jamais été observé directement.

Pour les scientifiques, ce résultat présente une “contrainte clé” dans la manière dont les modèles de volcans du monde entier seront construits. Cependant, on ne sait pas encore à quel point ce phénomène est représentatif d’autres volcans, ni quel rôle il joue dans le déclenchement d’une éruption. Pour Jackson, c’est un rappel que la terre a encore des secrets à révéler.

“Donc, quand je sors pour goûter à une ancienne coulée de lave, ou quand je lis ou écris des articles à l’avenir”, a-t-il dit, “ce sera toujours dans mon esprit : ce n’est peut-être pas l’histoire complète de l’éruption.”

Référence : “Déplacement rapide d’une source magmatique profonde au volcan Fagradalsfjall, Islande” par Sæmundur A. Halldórsson, Edward W. Marshall, Alberto Caracciolo, Simon Matthews, Enikő Bali, Maja B. Rasmussen, Eemu Ranta, Jóhann Gunnarsson Robin, Guðmundur H Guðfinnsson, Olgeir Sigmarsson, John Maclennan, Matthew G Jackson, Martin J Whitehouse, Heejin Jeon, Quinten HA van der Meer, Geoffrey K Mibei, Maarit H Kalliokoski, Maria M Repczynska, Rebekka Hlín Rúnarsdóttir, Gylfi Sigurðsson, Melissa Anne Pfeffer, Samuel W Scott, Ríkey Kjartansdóttir, Barbara I. Kleine, Clive Oppenheimer, Alessandro Aiuppa, Evgenia Ilyinskaya, Marcello Bitetto, Gaetano Giudice et Andri Stefánsson, 14 septembre 2022, La nature.
DOI : 10.1038/s41586-022-04981-x

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