Un modèle mathématique démontre que des volcans peuvent se réveiller en quelques mois

Jusqu'à présent, la plupart des volcanologues pensaient qu’une fois la chambre magmatique d'un volcan avait refroidi, il restait en sommeil durant plusieurs siècles avant d'être réactivé par du magma frais. Un modèle théorique développé par Alain Burgisser de l'Institut des sciences de la Terre d'Orléans (Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - CNRS / Universités d'Orléans et de Tours) en collaboration avec un chercheur américain, a été testé sur deux éruptions majeures et a complètement remis en question cette hypothèse couramment admise jusqu'à présent. Selon La réactivation d'une chambre magmatique pourrait avoir lieu en quelques mois. Cette recherche devrait donc conduire à une réévaluation de la dangerosité de certains volcans endormis. L’article a été publié dans la revue « Nature » le 3 mars 2011.

 Une chambre magmatique est un plus moins vaste réservoir de roche fondue (magma) situé à plusieurs kilomètres sous un volcan se nourrissant avec ce magma. Mais que se passe-t-il dans la chambre magmatique quand le volcan n'est pas en éruption? Selon la plupart des volcanologues, il se refroidit pour finir par constituer une bouillie extrêmement visqueuse jusqu'à ce du magma frais plus profond vienne la fluidifier par contact thermique. La grande dimension des chambres magmatiques (variant de quelques dixièmes à quelques centaines de kilomètres cubes) explique pourquoi, selon cette théorie, il faut plusieurs centaines, voire milliers, d'années pour que la chaleur se propage à l'ensemble du réservoir et puisse alors permettre le réveil du volcan.

Toutefois, selon le modèle mathématique développé par Burgisser et son collègue américain, George Bergantz, du Ministère es Sciences de la Terre et de l’Espace à Seattle, le réchauffement se déroule en trois étapes. Lorsque du frais magma chaud monte des profondeurs et parvient sous la chambre, il fait fondre le magma visqueux à la base du réservoir. Par conséquent, ce magma fraîchement en fusion devient moins dense et commence à monter dans la chambre, forçant le reste de la bouillie visqueuse à se mélanger avec ce magma frais. C'est ce processus de mélange qui permet à la chaleur de se répandre à travers la chambre magmatique cent fois plus vite que les volcanologues l’avaient prédit. Selon la taille de la chambre et la viscosité du magma qu'elle contient, quelques mois peuvent suffire à relancer son activité.

Les deux chercheurs ont testé la validité de leur modèle à la fois lors de l'éruption du Mont Pinatubo aux Philippines en mars 1991, qui a provoqué la mort de 1000 personnes et l'évacuation de deux millions d’autres, et l'éruption en cours du volcan de Soufrière Hills situé sur l’île de Montserrat dans les Caraïbes. Dans les deux cas, les secousses sismiques qui précèdent l'éruption signale l'arrivée de magma frais sous le réservoir en voie de refroidissement. En tenant compte de différents paramètres physiques connus des deux volcans (température du magma, la taille de la chambre magmatique, la concentration de cristaux déduit de l'étude des magmas, etc), les deux scientifiques ont réussi à reproduire approximativement les intervalles de temps entre ces signaux d'avertissement et les éruptions de ces deux volcans. Par exemple, pour le Pinatubo, le modèle mathématique prédit que 20 à 80 jours ont été suffisants pour remobiliser la chambre sous-jacente, tandis que la théorie classique a fourni une période de 500 ans. En réalité, il y a eu un écart de deux mois entre les premiers tremblements de terre et l'éruption du Pinatubo.

Cette recherche est de nature à encourager la communauté de la volcanologie à considérer plus attentivement les paramètres physiques des chambres magmatiques. En déterminant ces paramètres, il pourrait un jour être possible d'utiliser ce nouveau modèle afin d’estimer l’intervalle de temps entre les secousses initiales sous un volcan et ses éruptions.

Référence: a rapid mechanism to remobilize and homogenize highly crystalline magma bodies. Burgisser A., Bergantz, G.W. Nature, March 3, 2011.

Nouvel instrument RADAR pour la surveillance de l'Etna  :

 VOLDORAD (Volcano Doppler Radar)

Un équipement français composé d'un radar Doppler Voldorad fait partie, depuis 2009, des instruments de surveillance de l'INGV. « Le radar est installé à 2.700 mètres d'altitude, à 3 km des cratères du volcan, et surveille tout ce qui en sort, apportant des informations que les autres instruments n'apportent pas », explique Franck Donnadieu, physicien au laboratoire Magmas et volcans de Clermont. « La surveillance par Doppler est permanente depuis 2009. Il est relié au centre de Catane avec qui nous avons passé un contrat de partenariat. Ce sont d'ailleurs eux qui nous ont commandé ce matériel dont nous avions déjà testé un premier exemplaire au début des années 2000. Il est le seul à apporter des données aussi précises sur la quantité de matériaux émis lors d'une éruption : cendres, poussières, lave... Ce sont des données essentielles pour la prévention des populations ». Pour en savoir plus sur le site de l'Observatoire du Physique du Globe de Clermont-Ferrand !

Eruption du Mt St Helens (VEI = 5) il y a 30 ans

Le 18 mai 1980, il y a exactement 30 ans aujourd'hui, se produisait l'éruption du Mont St Helens sur la côte ouest (Etat de Washington) des Etats-Unis, une des éruptions les plus puissantes (VEI = 5) du 20è siècle qui a coûté la vie à 57 personnes et remodelé le paysage d'une région d'environ 600 km² jusqu'à une distance de 27 km au N.O. du cratère. C.V.O. pour plus d'infos !

Résumé de l'éruption en chiffres

L'éruption a produit le plus vaste glissement de terrain jamais enregistré, réduisant la hauteur du sommet de 400 mètres et déclenchant à 8h32 un mécanisme de "blast" (souffle) latéral. En 3 minutes, le souffle latéral s'est déplacé à près de 500 km/h et a détruit 52000 hectares de forêt. En 15 minutes, un panache éruptif vertical s'est élevé jusqu'à 24 km de hauteur. Le nuage de cendre volcanique a dérivé vers l'est en traversant les Etats-Unis en 3 jours et en enveloppant la terre en 15 jours. Les coulées de boue (lahars) associées à cette éruption cataclysmale ont rempli les rivières drainantes du massif de rochers, de sable et de boue endommageant 27 ponts et 200 habitations.

Crédit USGS Cascades Volcano Observatory - Page de photos

Illustration, réalisée par ordinateur, du gigantesque glissement de terrain (en vert) du 18 mai enveloppé progressivement par la première coulée pyroclastique (en rouge) de l'éruption. Le glissement de terrain a exposé le magma dacitique, localisé au sein de la cheminée du St Helens,  à une pression lithostatique beaucoup plus faible en provoquant l'explosion du magma, chargé en gaz et en vapeur d'eau, quelques secondes après le déclenchement du glissement de terrain. A noter que la vitesse de la gigantesque coulée pyroclastique, issue du blast latéral, a atteint ~ 1080 km/h alors que la vitesse du glissement de terrain initial était de ~ 350 km/h.

Animation illustration la modification du relief (< DEM) du Mt St Helens avant et après le 18 mai 1980.

Paradoxalement, des magmas visqueux peuvent remonter vite ! - Le cas du Chaiten (Sud Chili)

Image en couleurs naturelles captée par le satellite Earth Observing-1  de la NASA

L'éruption du Chaiten en mai 2008 s'est produite sans signe précurseur au cours des mois et semaines la précédant. Ce n'est que 24 heures avant son déclenchement que des séismes volcano-tectoniques ont fait leur apparition.

Le dôme actif du Chaiten photographié le 26 mai 2008 (photo  © J.N. Marso, USGS)

Les magmas riches en silice, les plus visqueux, ont la réputation de donner lieu à des éruptions dont on peut détecter des semaines, des mois, voire des années auparavant les nombreux signes avant coureurs. Toutefois, le 1er mai 2008 le volcan Chaitén (Chili) a surpris les volcanologues, tout comme la population, par la soudaineté de son éruption. Par une expérimentation en laboratoire, des chercheurs de l'Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (INSU-CNRS, Université d'Orléans-Tours), de l'Université de Munich (Allemagne) et du Smithsonian Institute (EU) ont pu déterminer certaines caractéristiques de l'éruption, en particulier la vitesse d'ascension rapide du magma pourtant visqueux, expliquant par là même l'absence de détection précoce. Un résultat paru récemment dans la revue Nature qui conduit à reconsidérer l'aléa lié au volcanisme des magmas riches en silice.

Cette éruption fût la première éruption rhyolitique qui ait jamais été observée par l'homme et enregistrée par des méthodes sismiques. Autre fait exceptionnel, les premiers signaux précurseurs, principalement des séismes liés à l'ascension du magma par fracturation de la croûte, n'ont été détectés par la population locale mais également par les instruments géophysiques, à peine 24 heures avant le déclenchement du paroxysme éruptif lui-même. Cet intervalle de temps très court entre séismes annonciateurs et éruption a rendu très difficile la mise en place de tout plan d'évacuation de la zone aux alentours immédiats du volcan. L'absence de signaux précurseurs de l'éruption a, dans un premier temps, été attribuée à une couverture imparfaite du réseau géophysique de surveillance, étant donné l'éloignement de l'appareil volcanique de tout grand centre urbain mais également de l'absence d'activité récente. Un des facteurs essentiel contrôlant les régimes éruptifs, c'est-à-dire le type d'éruption volcanique, est la viscosité du magma, ou sa capacité à s'écouler plus ou moins facilement dans le conduit qui relie le réservoir profond au cratère sommital. La viscosité d'un magma dépend tout à la fois de : sa température, sa teneur en silice, sa teneur en eau dissoute, la quantité de cristaux et de bulles. Une augmentation de la température et de la teneur en eau rend le magma plus fluide, alors que l'augmentation de la silice et de la quantité en cristaux/bulles le rend plus visqueux, plus épais. Le dégazage, quant à lui produit des bulles de gaz qui rendent le magma plus léger, donc plus apte à monter vers la surface, mais ce même phénomène augmente sa viscosité ce qui ralentit sa vitesse d'ascension. La vitesse d'ascension d'un magma est donc le résultat d'un réglage subtil entre les effets contraires liés à sa densité et à sa viscosité, tous deux dépendant fortement de la teneur en éléments volatils dissous qui diminue quand la pression baisse.

Ainsi, il est de coutume de considérer que les magmas riches en silice, les rhyolites, sont très visqueux et montent lentement dans la croûte vers la surface, tandis que les magmas pauvres en silice, les basaltes, se propagent vers la surface rapidement. Selon cette vision, les magmas rhyolitiques relâchent leur bulles de gaz soudainement et produisent généralement des éruptions explosives alors que leurs équivalents basaltiques forment des coulées de lave car leur faible viscosité permet aux bulles de s'échapper de façon plus ou moins continue et donc d'arriver en surface virtuellement dégazé avec un potentiel explosif amoindri ou nul.

Le point essentiel est que, du fait de leur viscosité élevée, l'ascension des magmas rhyolitiques dans la croûte est annoncée par des signaux précurseurs, détectés notamment par la séismicité induite, plusieurs semaines, voire plusieurs mois avant l'éruption elle même. Ce schéma général opposant magmas rhyolitiques montant lentement dans la croûte aux magmas basaltiques à mobilité élevée, est maintenant battu en brèche à la suite de l'éruption du volcan Chaitén de 2008. Jonathan Castro et ses collègues ont appliqué la méthodologie utilisée précédemment par d'autres chercheurs de l'ISTO pour reconstituer l'histoire éruptive du Vésuve (Scaillet et al., 2008, Nature). Il s'agit de reproduire en laboratoire, au moyen d'expériences hydrothermales, l'analogue des conditions de stockage pré-éruptif du magma. Cette approche permet de localiser le réservoir à l'aplomb du Chaitén à environ 5 km de profondeur, et la température du magma rhyolitique qu'il contenait à 800±20°C.

Dans un deuxième temps, les chercheurs ont réalisé des expériences simulant l'ascension du magma dans le conduit, expériences au cours desquelles la pression imposée dans l'autoclave est progressivement diminuée, selon des vitesses variables, afin d'induire ou non la formation de cristaux.

En effet, une vitesse d'ascension lente permet une cristallisation du magma, qui se traduit dans la roche volcanique par la plus ou moins grande abondance de petits cristaux de minéraux appelés microlithes. L'absence de ceux-ci dans les ponces volcaniques du Chaitén suggérait déjà des remontées rapides, en accord avec les observations sismiques, mais il n'y avait pas de données quantitatives disponibles.

Grâce aux simulations expérimentales, les auteurs ont pu montrer que l'absence de cristallisation du magma silicique du Chaitén pendant sa remontée signifiait des vitesses d'ascension de l'ordre du mètre par seconde. Ces vitesses sont deux ordres de grandeur supérieures à celles communément admises jusqu'ici pour les magmas rhyolitiques (de l'ordre du cm par seconde). A partir de ces expériences, le temps de transfert moyen entre le réservoir profond et le cratère sommital a été estimé à quelques heures au plus. Ces travaux démontrent l'intérêt de l'approche expérimentale, telle que l'ISTO l'a développée, pour la compréhension du phénomène magmatique, approche complémentaire des moyens géophysiques généralement mis en oeuvre pour la surveillance des volcans actifs.

Ces résultats apportent un nouvel éclairage, quelque peu inquiétant, sur la capacité ascensionnelle vigoureuse des magmas rhyolitiques, car ils remettent largement en cause l'idée selon laquelle le réveil d'un volcan dormant ayant émis des magmas rhyolitiques par le passé se déroulera sur plusieurs semaines voire plusieurs mois. Le Chaitèn en est la preuve, une journée, voire quelques heures, peuvent suffire.

Le mystère des carbonatites de l'Oldoinyo Lengai en partie dévoilé. 

Dans un article publié cette semaine dans la revue Nature, une équipe internationale (France-USA-Tanzanie)* rapporte les résultats d'une mission d'échantillonnage des gaz volcaniques au cratère du volcan tanzanien, Oldoinyo Lengai (la montagne des dieux en langue Masaï), connu pour émettre des carbonatites, laves rarissimes exemptes de silice et très riches en CO₂. La chimie et la composition isotopique des gaz montrent que le CO₂ provient directement du manteau sous- jacent au rift Est Africain, semblable à celui qui alimente en magma les rides médio-océaniques. Ces résultats révèlent ainsi l'uniformité du manteau supérieur sous les océans comme sous les continents. L'abondance du CO₂ est liée au processus de fusion et non à la composition du manteau. L'expédition dirigée par Pete Burnard et Bernard Marty, géochimistes au CRPG de Nancy (INSU-CNRS) était soutenue par l'Institut National des Sciences de l'Univers (CNRS) et la National Science Fondation.

Les carbonatites sont des laves volcaniques exceptionnelles qui contiennent environ 30 % de CO₂, mais pas de silice, contrairement aux autres roches volcaniques. Ces laves font éruption à seulement 540°C, alors que les autres types de laves sont liquides à 800°C, voire 1200°C. Les carbonatites sont aussi extrêmement fluides, avec une viscosité comparable à celle du pétrole. Bien qu'elles aient été présentes tout au long de l'histoire de la Terre, leur éruption est un phénomène rare qui se produit actuellement dans un seul endroit au monde, le volcan Oldoinyo Lengai (la montagne des dieux en langue Masaï), situé dans la branche sud-est du rift africain en Tanzanie. Leur forte teneur en CO₂ pose la question de la composition du manteau sous-jacent dont elles sont issues. Ces carbonatites sont-elle le témoin, d'un manteau localement particulièrement riche en carbone ?

L'équipe est arrivée au sommet du volcan (2960 m dans l'axe central du rift) au début d'une nouvelle phase éruptive, à un moment où le volcan était sous la pression de l'arrivée de magma frais. Elle a pu prélever des gaz d'une qualité exceptionnelle. Les gaz éruptifs échantillonnés sont issus du manteau et permettent de déterminer la concentration en carbone du manteau source des laves de l'Oldinyo Lengai à moins de 300 ppm (parties par million) de carbone. Cette concentration est identique à celle estimée pour le manteau sous les rides médio-océaniques. Le manteau situé sous le rift tanzanien n'a donc pas de particularité. C'est le processus de fusion qui conduit à la formation des laves qui lui, est exceptionnel.

Ces laves très particulières (carbonatites) proviennent d'un magma parent (nommé néphélinite) très pauvre en SIO₂ qui se forme par fusion partielle caractérisé par un très faible un taux de fusion  (moins de 0,3 %) d'un manteau supérieur typique. Le liquide issu de cette fusion magmatique produit alors, sans doute à faible profondeur, c'est-à-dire à basse pression, l'immiscibilité des carbonates et des silicates, un peu comme de l'eau et des gouttes d'huiles. (Des études précédentes avaient suggéré que des teneurs en CO₂ plus importantes, jusqu'à plusieurs %, étaient nécessaires pour produire des néphélinites et des carbonatites).

Selon les auteurs, cette étude indique que le manteau supérieur sous les continents et les océans est un réservoir terrestre uniforme et bien mélangé, dans lequel les abondances de CO₂, N₂, He et Ar sont essentiellement les mêmes.

Ces travaux ont été financés par le programme Intérieur de la Terre de l'Institut National des Sciences de l'Univers (INSU-CNRS).

Source

Upper-mantle volatile chemistry at Oldoinyo Lengai volcano and the origin of carbonatites T. P. Fischer1, P. Burnard2, B. Marty2, D. R. Hilton3, E. Fu¨ri3, F. Palhol2, Z. D. Sharp1 & F. Mangasini4
1Department of Earth and Planetary Sciences, University of New Mexico,USA.
2Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques, INSU-CNRS, Université de Nancy
3Geosciences Research Division, Scripps Institution of Oceanography, California,USA.
Department of Mining and Mineral Processing Engineering, University of Dar Es Salaam, Tanzania.

Etudes pétrologiques complémentaires

Dans un langage compréhensible pour tout un chacun, on peut dire qu'un liquide immiscible riche en carbonates (disons de l'huile) issu d’un liquide parental silicaté (disons de l'eau) à haute température se refroidira en précipitant uniquement des silicates, jusqu'à ce qu'il atteigne une frontière de cristallisation silicates-carbonates, où il est capable de précipiter des minéraux carbonatés, qui peuvent alors former des cumulats de carbonatite.  Le long de cette frontière de cristallisation , la coprécipitation de calcite conduit le liquide magmatique résiduel vers des compositions riches en alcalin (Na20 & K20); conduisant à la fameuse natrocarbonatite du Lengai.

Le modèle détaillé expliquant la petrogenèse des natrocarbonatites de l'Oldoinyo Lengai implique une différenciation (évolution pétrochimique) par cristallisation fractionnée (séparation des phases minérales au fur et à mesure de la cristallisation, le plus souvent par gravité) étendue d'un magma basaltique alcalin riche en carbonates suivi par une séparation immiscible de natrocarbonatite à basses pressions (c.a.d. celles régnant à des profondeurs superficielles des réservoirs magmatiques).

1. Processes of Crustal Carbonatite Formation by Liquid Immiscibility and Differentiation, Elucidated by Model Systems

Résumé

Dans le système CaO-NaO-(MgO + FeO)-(SiO2 + AlÒ3) (+ CO2) , les études expérimentales sur plusieurs jonctions (appelées en thérmodynamique  des courbes cotectiques) entre les silicates et les carbonates fournissent un cadre illustrant les processus possibles susceptibles d'expliquer la formation des carbonatites. Les deux mécanismes principaux font intervenir la surface du liquidus « silicates-carbonates » et la surface du liquidus correspondant à l’intervalle de miscibilité. En cristallisant, les magmas silicatés carbonatés parentaux peuvent atteindre une courbe eutectique "silicate-CO2", une courbe cotectique "silicates-carbonates", ou un intervalle de miscibilité (où il y a séparation de deux liquides très différents). Quelques liquides silicatés et carbonatés hydratés peuvent dévier de l’intervalle de miscibilité à haute température et atteindre la limite de cristallisation entre les silicates et les carbonates. Des liquides immiscibles riches en carbonates dans les systèmes modélisés simulant des conditions magmatiques tendent à être concentrés à proximité des compositions de calcocarbonatite (< 80% CaCO3; par exemple un bain précipitant la néphéline-sövite), mais peuvent être plus alcalins que les magmas parentaux silicatés avec des valeurs plus élevées en Na/Ca. Un liquide immiscible riche en carbonates issu d’un liquide parent silicaté sous hautes températures se refroidira en précipitant uniquement des silicates, jusqu'à ce qu'il atteigne la limite du champ (courbe cotectique) de cristallisation "silicates-carbonates" où il est capable de précipiter des minéraux carbonatés, qui peuvent alors former des cumulats de carbonatite. Quelques magmas parents peuvent atteindre cette cotectique par cristallisation directe, mais, le plus souvent, ils traversent l’intervalle de miscibilité. Le long de cette frontière de champ, la coprécipitation de calcite conduit le liquide résiduel vers des compositions riches en alcalin. Le liquidus carbonaté (> 85% CaCO3) est ' un volume interdit ' en ce qui concerne les magmas (impossibilité thermodynamique). La perte de vapeur d'eau du magma carbonatitique peut introduire des alcalins dans les roches ignées régionales, mais ceci ne cause pas la réduction des alcalins dans le magma; la calcite précipite pour maintenir la composition du  magma. Les magmas de magnésiocarbonatite hydratés peuvent précipiter des cumulats de sövite.

2. Dans une autre étude datant de 1994, une preuve de terrain (récolte d'un échantillon exhibant pétrographiquement l'immiscibilité des magmas alcalins et de carbonatite) a été apportée...

Pendant approximativement les 50 dernières années, les éruptions de l'Oldoinyo Lengai ont produit des laves de natrocarbonatite. Cependant, tous les 15-25 ans, ces laves étaient mélangées à des matériaux formés de minéraux silicatés et de natrocarbonatite. En 1993, une lave en blocs peu commune a été émise et a conservé des textures détaillées, exhibant un agglomérat de silicates et de natrocarbonatite, indiquant clairement un processus d'immiscibilté. Les écoulements en blocs de 1993 se composent de natrocarbonatite comprenant des petits agrégats cristallins silicatés qui constituent ~2 –5% de la roche. Ces inclusions se composent de néphéline, de mélanite, de clinopyroxène et de wollastonite en tant que cristaux isolés et de micro-enclaves  (xénolithes) d'ijolite. Le plus souvent, ces inclusions ijolitiques sont entourées par des "globules" à grain fin issus d'une intercroissance de néphéline, de wollastonite et de grégoryite, interprétés comme liquide de prise (ou bain de cristallisation). Les textures pétrographiques sont caractéristiques d'une immiscibilité liquide entre la natrocarbonatite liquide coexistante et les jus silicatés. La présence de grégoryite dans les globules de magma silicaté est particulièrement importante car elle représente la phase commune du liquidus entre les silicates et les jus de natrocarbonatite, ce qui est théoriquement exigé pour démontrer l'immiscibilité entre deux liquides coexistants. C'est la première fois que l'immiscibilité du liquide a été aussi clairement démontrée dans des échantillons de roche naturelle provenant de l'Oldoinyo Lengai, ce qui est en total accord avec les travaux expérimentaux récents (voir ci-dessus) . Le modèle détaillé pour le petrogenèse des natrocarbonatites de Oldoinyo Lengai implique le fractionnement étendu d'un magma alcalin riche en carbonates suivi par une séparation immiscible de natrocarbonatite à basses pressions.

Analyses chimiques (éléments majeurs; %oxyde); L=Lengai - Ny=Nyiragongo

Ech    L_3/2/5    L_5/7/4    Ny_PA-2    Ny_PA-4    Ny_PA-1    Ny_PA-0

SiO2    0.16    0.11    39.27    39.38    39.37    39.3
TiO2    0.01    0.01    2.74    2.68    2.73    2.83
Al2O3    0.09    0.07    14.99    14.96    15.05    15.02
Fe2O3    0.72    0.85    13.44    13.21    13.48    13.89
MgO    0.5    0.48    4.06    4.05    4.11    4.05
CaO    14.12    15.24    12.49    12.61    12.6    12.19
MnO    0.46    0.33    0.29    0.29    0.29    0.3
Na2O    31.11    30.92    5.94    6.1    6.01    5.57
K2O    7.42    6.48    5.69    5.72    5.7    5.65
P2O5    0.92    1.2    1.29    1.25    1.29    1.3

Ijolite : c'est une roche ignée comosée essentiellement de néphéline (minéral de la famille des feldspathoïdes = feldspaths pauvres en silice et riches en soude) et d'augite (clinopyroxène). On trouve toujours ces roches dans les complexes de roches alcalines (le plus souvent inrusives) et les carbonatites.

Grégoryte: la formule chimique de ce minéral est :

Sövite : c'est un type de carbonatite composé principalement de calcite accompagné accessoirement de magnétite, et d'apatite avec ou sans mica dit phlogopite.

Les grands tremblements de terre déclenchent une augmentation des éruptions volcaniques !

Par exemple, le volcan d'Osorno, situé au Chili Méridional, est entré en éruption en 1837 suivant un très puissant tremblement de terre.

Le fait que les très puissants tremblements de terre peuvent déclencher une augmentation de l'activité des volcans proches de l’épicentre vient d’être mis en évidence statistiquement par des scientifiques de l'université d'Oxford.

Une analyse des évènements volcaniques au Chili Méridional a prouvé la survenue de jusqu'à quatre fois plus d'éruptions volcaniques au cours de l'année suivant de très puissants tremblements de terre par rapport aux autres années.

Cette augmentation subite d’activité volcanique peut impliquer des volcans jusqu'à au moins 500 kilomètres de l'épicentre d'un tremblement de terre.

Jusqu'à ce jour, les scientifiques avaient identifié quelques cas où les éruptions volcaniques suivaient de très puissants tremblements de terre. Cependant, jusqu'à présent, il avait été difficile de prouver statistiquement que de tels séismes étaient responsables d'une augmentation du nombre d'éruptions. Jusqu’ici, cette corrélation spatiale était plutôt mise sur le compte d'une coïncidence.

La partie la plus inattendue de cette découverte est la distance considérable séparant l’épicentre du tremblement de terre et l’endroit du déclenchement de ces éruptions ainsi que la période durant laquelle l’augmentation de l’activité volcanique a été observée.

Ces résultats statistiques suggèrent que les ondes sismiques, rayonnant à partir de la zone de rupture sismique, peuvent déclencher une éruption en agitant ou en secouant la roche en fusion sous les volcans. Les perturbations résultantes conduisent à l’éruption. Cependant, en raison de la période durant laquelle la pression à l’intérieur de l’édifice volcanique augmente graduellement et de la durée d’ascension du magma vers la surface, une éruption peut se produire seulement quelques mois après le tremblement de terre.

Watt de Sebastia, un étudiant du département des sciences de la terre d’Oxford, a examiné les évènements d’éruption volcanique et de tremblement de terre au Chili  Méridional où, en 1835, Charles Darwin avait suspecté, pour la première fois, un lien entre les tremblements de terre et les éruptions. Sur base de l’analyse soigneuse des évènements historiques, il a découvert que l'activité volcanique a augmenté durant environ une année après chacun des tremblements de terre les plus puissants du Chili Méridional au cours des 150 dernières années.

Les volcans impliqués, dans un rayon de 500 km de l’épicentre sismique, comprenaient des volcans actifs et en sommeil. Les deux grands tremblements de terre chiliens de 1906 et 1960 (le plus puissant jamais enregistré) furent chacun suivis par l’activité de 6 ou 7 volcans, une augmentation significative par rapport au taux moyen d’activité éruptive durant environ 1 année.

Sebastian a déclaré : "ce travail est important parce qu'il prouve que le risque d'éruption volcanique augmente nettement après de grands tremblements de terre dans certaines régions du monde, telles que le Chili, particulièrement affecté par ces deux phénomènes naturels. Si tout va bien, nos résultats pourraient aider les gouvernements et agences de ces régions afin de mieux évaluer les risques volcaniques en soulignant le besoin de porter une attention accrue sur l'activité volcanique qui se produit après de grands tremblements de terre."

Sur la base de cette constatation, David Pyle suggère que les scientifiques tentent de dépister les prémices d’événements volcaniques en Indonésie consécutifs au grand tremblement de terre de 2004 et des deux secousses de 2007. Quatre éruptions se sont déjà produites parmi les 36 volcans actifs de l’île de Sumatra, suggérant un lien de cause à effet.

Pour la première fois, des signaux liés aux éruptions volcaniques ont été simulés en laboratoire.

ScienceDaily (2/12, 2008)  - Pour la première fois, des signaux sismiques qui précèdent une éruption volcanique ont été simulés en laboratoire et visualisés en 3-D dans des conditions de pression contrôlées. La possibilité de mener de telles simulations devrait améliorer les moyens des autorités municipales dans les régions volcaniques en sachant à quel moment alerter les personnes qui vivent à proximité des volcans d'une éruption imminente.

L’équipe de recherche internationale qui a entrepris l’expérimentation à l'université  de Toronto a publié ses résultats dans le journal « Science » le 10 octobre dernier.

Les scientifiques ont examiné les propriétés de rupture de la roche basaltique de l’Etna. Ils ont pu enregistrer les signaux sismiques qui se produisent habituellement  au cours des séismes précédent les éruptions volcaniques. Les ondes sismiques (LP ; "Long Period") enregistrées par l'équipe étaient semblables à celles émises par un tuyau d'orgue d'église, omniprésentes dans les régions volcaniques actives.

"Le Saint Graal" de la recherche en volcanologie a pour objectif de pouvoir prévoir avec exactitude le moment et de quelle façon un volcan entrera en éruption" a déclaré Philip Benson,  chercheur en sciences de la terre à l'université de Londres (UCL), qui a mené les expériences au service de dynamique de rupture des roches. "Nous ne sommes pas encore là et, franchement, nous pourrions ne jamais atteindre une expérimentation à ce niveau de détail. Cependant, être capable de pouvoir simuler les conditions de pression et les événements au sein des édifices volcaniques aide considérablement les géophysiciens pour explorer scientifiquement le mécanisme du réveil volcanique et, finalement, aider les villes proches des volcans à savoir si il faut évacuer ou pas."