Images sous-marines de la lave du volcan Kama’ehu, contrastant les laves jeunes d’apparence fraîche (en haut) par rapport aux laves plus anciennes couvertes de sédiments (en bas). Crédit : Les deux images en bas sont une gracieuseté de JAMSTEC.
Le volcan sous-marin hawaïen Kamaʻehuakanaloa, anciennement connu sous le nom de mont sous-marin Lōʻihi, situé à environ 20 miles de la rive sud de la grande île d’Hawaï, a connu au moins cinq éruptions au cours du dernier siècle et demi, selon des recherches récentes menées par des scientifiques de la Terre à l’Université d’Hawai’i à Mānoa.
Les scientifiques ont, pour la première fois, approximé l’âge des dernières éruptions de Kamaʻehu, ainsi que l’âge de huit éruptions plus anciennes de ce volcan, remontant à près de 2 000 ans. Leurs conclusions ont été publiées récemment dans la revue Géologie.
On pense que les volcans hawaïens traversent une série d’étapes de croissance. Kamaʻehu est actuellement dans le premier stade de croissance sous-marin «pré-bouclier», tandis que le volcan voisin actif Kīlauea est dans sa phase principale de construction de bouclier.
« Kamaʻehu est le seul exemple actif et exposé d’un volcan hawaïen pré-bouclier », a déclaré Aaron Pietruszka, auteur principal de l’étude et professeur agrégé au Département des sciences de la Terre de l’UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST ). « Sur les autres volcans hawaïens, cette première partie de l’histoire volcanique est couverte par la grande effusion de lave qui se produit pendant la phase de bouclier. Ainsi, il y a un grand intérêt à en savoir plus sur la croissance et l’évolution de Kama’ehu.
L’histoire de Kama’ehu révélée avec de la chimie et des vidéos sous-marines
Auparavant, la seule éruption connue et confirmée de Kamaʻehu était celle qui s’est produite en 1996, un événement qui n’a été découvert que parce qu’il a coïncidé avec un grand essaim de tremblements de terre qui ont été détectés à distance par des sismomètres sur la Grande Île.
« Les sismomètres ne peuvent être utilisés que pour détecter les éruptions actives en cours des volcans sous-marins car les tremblements de terre sont transitoires », a déclaré Pietruszka. « Afin de déterminer l’âge des éruptions plus anciennes à Kama’ehu, nous avons adopté une approche différente. Nous avons utilisé un spectromètre de masse pour mesurer de minuscules quantités d’isotope radium-226 dans des morceaux de lave vitreuse trempée qui ont été prélevés sur les affleurements du fond marin de Kamaʻehu à l’aide d’un submersible.
Le magma contient naturellement du radium-226, qui se désintègre radioactivement à un rythme prévisible. Ainsi, Pietruzska et ses co-auteurs ont utilisé la quantité de radium-226 dans chaque échantillon pour déduire le temps approximatif écoulé depuis l’éruption de la lave sur le fond marin, c’est-à-dire l’âge d’éruption de l’échantillon.
Pietruszka a commencé cette enquête il y a de nombreuses années en tant que chercheur postdoctoral à Institution Carnegie pour les sciences, juste après avoir obtenu son doctorat en sciences de la Terre à la SOEST. Une fois revenu à UH Mānoa en 2019, il a eu accès à des vidéos et des photos de plongée submersible autour de Kama’ehu et avait les informations dont il avait besoin pour finir de relier les points.
« Les images et vidéos de plongée submersibles ont fourni une confirmation indépendante de nos estimations de l’âge des éruptions », a déclaré Pietruszka. « Les laves d’aspect le plus frais avaient aussi le plus de radium-226, et inversement pour les laves d’aspect ‘plus ancien’, c’est-à-dire fracturées et cassées, et/ou recouvertes de sédiments marins. J’ai été surpris de découvrir que Kama’ehu avait éclaté cinq fois au cours des ~150 dernières années, ce qui implique une fréquence d’environ 30 ans entre les éruptions de ce volcan. C’est beaucoup plus lent qu’au Kīlauea, qui éclate presque continuellement (avec des pauses peu fréquentes de seulement quelques années).
Changements chimiques dans la lave au fil du temps
La chimie de la lave émise par les volcans hawaïens change avec le temps. Les nouveaux âges d’éruption pour les laves de Kama’ehu, associés aux mesures de la chimie de la lave, révèlent que l’échelle de temps de la variation de la chimie de la lave sur ce volcan pré-bouclier est d’environ 1200 ans. En revanche, la chimie de la lave du Kīlauea change sur une échelle de temps de quelques années à quelques décennies seulement, avec un cycle complet sur environ 200 ans.
« Nous pensons que l’origine de cette différence est liée à la position des deux volcans sur le hotspot hawaïen », a déclaré Pietruszka. « Il s’agit d’une zone du manteau terrestre qui monte vers la surface, un « panache du manteau » qui finit par fondre pour former le magma qui alimente les volcans hawaïens. Les modèles et d’autres données isotopiques du thorium-230 suggèrent que le centre d’un panache du manteau devrait s’élever plus rapidement que sa marge. Nos résultats, en particulier le facteur de six échelles de temps plus longues de variation de la chimie de la lave à Kama’ehu, fournissent une confirmation indépendante de cette idée. »
L’équipe de recherche espère mieux comprendre comment les volcans hawaïens fonctionnent depuis leurs premiers stades de croissance jusqu’à leur pleine maturité, et souvent active, pour les aider à comprendre les contrôles profonds sur les éruptions volcaniques qui s’initient dans le mystérieux panache du manteau sous le hotspot hawaïen.
L’étude a été financée par la Carnegie Institution for Science et la National Science Foundation.
