Le mystère des éruptions volcaniques les plus violentes pourrait avoir été résolu par les scientifiques
Une expérience sur le magma de La Palma montre pourquoi des éruptions similaires peuvent se transformer en fontaines de lave très différentes
En 2021, à La Palma, la lave a tout emporté devant elle : champs, maisons, rues, cours, murs, pans entiers de la vie quotidienne. L'éruption du Tajogaite, aux îles Canaries, a débuté le 19 septembre et s'est poursuivie jusqu'au 13 décembre, pendant 85 jours. Les coulées ont couvert 12,19 kilomètres carrés, ont touché plus de trois mille bâtiments et ont atteint des températures allant jusqu'à 1 140 °C. Vu de l’extérieur, c’était une scène immense, presque irréelle. Mais vue de l’intérieur, cette fureur pourrait aussi dépendre de quelque chose de très petit : les cristaux qui se forment ou disparaissent dans le magma.
Une nouvelle étude publiée dans Communications naturelles il essaya de regarder là, à l'intérieur de la roche en fusion. Le problème est simple, du moins dans sa conséquence : des magmas très similaires peuvent donner des éruptions très différentes. Parfois la lave descend lentement, lourdement, presque « ordonnée ». D’autres fois, il se précipite, retient le gaz et se transforme en fontaines de lave, avec des jets incandescents explosant vers le haut. La composition du magma compte bien sûr. Mais maintenant, un autre détail apparaît : la température du magma avant de monter.
La chaleur change tout
Les chercheurs parlent de surchauffe du magma. Traduit sans chemise : la roche en fusion passe par une phase si chaude qu'elle fait fondre les petits cristaux présents à l'intérieur. Ils ressemblent à des détails de laboratoire, des éléments invisibles à l’œil nu. Pourtant, ils peuvent modifier la façon dont une éruption atteint la surface.
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En fait, lorsque le magma contient de nombreux cristaux, il devient plus dense. Il monte avec plus d'effort, ralentit, laisse plus de temps aux gaz de se libérer avant le dégagement final. Cependant, lorsque ces cristaux manquent, la roche en fusion reste plus fluide. Il coule mieux, coule plus, transporte plus de gaz avec lui. Et lorsqu’il arrive au sommet, il peut le faire avec beaucoup plus d’énergie.
Pour comprendre ce mécanisme, l’équipe de recherche a utilisé des échantillons de l’éruption du Tajogaite et les a remis aux conditions volcaniques en les chauffant et en les refroidissant en laboratoire. Il les a ensuite observés avec des rayons X très puissants, capables de montrer ce qui se passe à l'intérieur du magma au moment où les cristaux commencent à se former.
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Le résultat est assez clair. Dans les échantillons n’ayant pas subi de forte surchauffe, les premiers cristaux sont apparus au bout d’environ 20 minutes. Cependant, dans les échantillons portés à environ 90 °C au-dessus de la température de stabilité des cristaux, le magma est resté « propre » pendant plus de 8 heures. Pas de cristaux. Ou presque. Et quand ils sont finalement apparus, ils étaient moins nombreux et plus gros.
Huit heures peuvent suffire
Huit heures, pour nous, c'est une journée de travail avec une pause café et des jurons silencieux devant le mauvais email. Pour le magma remontant du sous-sol, ils peuvent suffire à modifier le type d’éruption.
À l’intérieur de la roche en fusion se trouvent de minuscules traces qui permettent à de nouveaux cristaux de naître, une sorte de cale microscopique. La surchauffe semble effacer précisément ces poignées. Le magma perd la mémoire des cristaux précédents et reste plus uniforme, plus fluide, moins prêt à s'épaissir.
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Les chercheurs ont ensuite introduit ces données dans des modèles qui simulent la montée du magma sur environ 13 kilomètres de la croûte terrestre. Le scénario qui se dessine est très concret : si le magma reste suffisamment longtemps sans cristaux, il peut remonter plus vite et remonter à la surface avec le gaz encore piégé. L'explosion peut alors devenir plus violente, avec des jets incandescents similaires à ceux observés à La Palma.
Cependant, lorsque les cristaux commencent à se former plus tôt, le magma s’épaissit en cours de route. La remontée ralentit, les gaz peuvent s'échapper plus progressivement et l'éruption peut adopter un comportement plus paisible, principalement constitué de flux. Même famille de magmas, résultat très différent. La différence réside peut-être aussi dans ce passage chaud qui s’est produit plus tôt, dans l’obscurité de la croûte.
Un indice supplémentaire pour les volcans
Cette étude ne transforme pas les éruptions volcaniques en quelque chose de facile à prédire. Les volcans restent des systèmes complexes, pleins de pression, de gaz, de fractures, de réservoirs profonds, de pauses et de redémarrages soudains. Mais il ajoute un indice important : la température passée du magma pourrait avoir plus de poids qu’on ne le pensait auparavant.
Habituellement, ceux qui surveillent les volcans regardent la composition du magma, les gaz, la pression, les tremblements de terre, les déformations du sol. A partir d’aujourd’hui, l’histoire thermique du magma mérite plus d’attention. Si la roche en fusion arrive très chaude des zones profondes et ne passe pas suffisamment de temps dans des réservoirs moins profonds pour se refroidir et former des cristaux, elle pourrait monter plus rapidement et alimenter plus facilement les fontaines de lave.
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Pour les systèmes d’alerte, cela signifie disposer de davantage de données à croiser avec les gaz, les tremblements de terre, les déformations du sol et la composition du magma. Si la roche en fusion arrive très chaude des zones profondes et monte sans s'arrêter suffisamment longtemps pour se refroidir et former des cristaux, elle peut rester plus fluide et atteindre la surface avec plus d'énergie. La lave ressort déjà chargée de ce qu'elle a subi en dessous : trop de chaleur, peu de cristaux, du gaz encore à l'intérieur. Alors trouvez un moyen. Et il prend ce qu'il trouve.
Source : Nature – Université de Manchester
