29/10/2009

Diagnostic d'une éruption rhyolitique inhabituelle !

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

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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.

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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.

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18:02 Écrit par Alain M./Alino dans Volcans | Lien permanent | Commentaires (0) | Tags : chaite, chili, rhyolite, prevision volcanologique |  Facebook |

12/12/2008

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

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.

 

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12/01/2008

Un volcan chilien, le Llaima, injecte une importante quantité de dioxyde de soufre dans l'atmosphère.

Un volcan chilien, le Llaima, injecte une importante quantité de dioxyde de soufre dans l'atmosphère. 

A côté de la cendre et de la vapeur d'eau, le Llaima a également libéré dans l'atmosphère un important panache de dioxyde de soufre. Celui-ci s'est déplacé vers l'Est en se dispersant. Le 4 janvier, soit 3 jours après le début de l'éruption, le nuage soufré est passé au-dessus de l'archipel de Tristan da Cunha, situé dans l'Atlantique Sud. L'image ci-dessous a été acquise par l'instrumentation de détection "OMI" embarqué sur le satellite AURA de la NASA. Elle montre la progression du nuage du 2 au 4 janvier 2008. L'OMI mesure la quantité totale de SO2 présent dans la colonne gazeuse qui est exprimée en Dobson. Si on comprimait tout le SO2 d'une colonne atmosphérique dans une couche plane à la température de 0°c et sous la pression d'une atmosphère, une unité Dobson de SO2 mesurerait une épaisseur de 0,01 mm et contiendrait 0,0285 gr. de SO2 par m2.

Le SO2 peut se combiner à l'eau pour former un aérosol d'acide sulfurique (H2SO4) doté d'un pouvoir réfléchissant élevé. Étant donné que cette brume acide réfléchit les rayons solaires en les éloignant de la terre, une éruption substantielle, comme celle du Mt Pinatubo en 1991, peut causer un effet de refroidissement sur la planète. Les résultats des mesures "OMI " signalent que l'éruption du Llaima a produit trois ordres de grandeur en moins (soit 1000X  moins) de SO2 que celle du Pinatubo, et ne devrait donc pas avoir un impact significatif sur le climat à grande échelle.

Un total de 16.000 tonnes de SO2 aurait ainsi été émis dans l'atmosphère au cours de cette éruption.

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 Sur cette image, la couleur rouge est associée aux concentrations les plus élevés de dioxyde de soufre (SO2) alors que le rosâtre indique les plus basses concentrations ("Earth Observatory NASA").

09:55 Écrit par Alain M./Alino dans Volcans | Lien permanent | Commentaires (1) | Tags : dioxyde de soufre, llaima, chili, omi |  Facebook |

23/04/2007

Séisme au Sud Chili pourrait être associé à la naissance d'un volcan sous-marin

Un tremblement de terre, de 6,2 sur l'échelle de Richter, pourrait être lié à la naissance d'un volcan sous-marin au sud du Chili.

 

Le région de Puerto Aysen, située à environ 2750 km au sud de la capitale du Chili, Santiago, a été touchée par un tremblement de terre de magnitude 6,2 sur l'échelle de Richter le 21 avril. La secousse a généré un glissement de terrain dans le fjord d'Aysen. Les vagues engendrées par l'éboulement ont atteint une hauteur de 8 mètres en emportant 10 personnes. Trois corps ont été récupérés et les recherches se poursuivent pour retrouver d'autres corps.

Des scientifiques ont indiqué que la secousse pourrait être liée à la naissance d'un volcan sous-marin dans le fjord d'Aysen. La région a été frappée par des centaines de secousses depuis trois mois, toutes centrées sur ce fjord d'Aysen.

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Cliquez sur l'image pour lire d'autres informations relatives à cette crise sismique au Sud Chili.

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10:59 Écrit par Alain M./Alino dans Volcans | Lien permanent | Commentaires (0) | Tags : seisme, volcan sous-marin, chili, aysen |  Facebook |