Comment fonctionnent les volcans ? Que se passe-t-il sous leur surface ? Qu'est-ce qui provoque les vibrations, appelées tremblements, qui se produisent lorsque le magma ou les gaz montent à travers les conduits d'un volcan ? Le professeur Miriam Christina Reiss, sismologue volcanique à l'université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU), et son équipe ont localisé de tels signaux de tremblement sur le volcan Oldoinyo Lengai en Tanzanie.
« Nous avons non seulement pu détecter le tremblement, mais également déterminer sa position exacte en trois dimensions : son emplacement et sa profondeur sous la surface », a déclaré Reiss. « Ce qui était particulièrement frappant, c'était la diversité des différents signaux de tremblement que nous avons détectés. »
Les résultats fournissent de nouvelles informations sur la façon dont le magma et le gaz sont transportés au sein de la Terre et améliorent ainsi notre compréhension de la dynamique volcanique. Cela a également une importance sociétale, car les chercheurs espèrent que leurs travaux amélioreront la capacité de prévoir les éruptions volcaniques à long terme. Leurs résultats sont publiés dans Communications Terre et Environnement.
Le tremblement de terre donne un aperçu de l'activité volcanique
Lorsque le magma monte des profondeurs de la Terre vers ou dans un volcan, cela peut provoquer des secousses. Si le magma exerce une pression élevée, la roche environnante peut se fracturer, provoquant des tremblements de terre. D'autres processus peuvent provoquer des vibrations plus douces, appelées tremblements. Par exemple, lorsque le magma monte à travers des canaux préexistants, lorsque des gaz s'échappent du magma ou lorsque des fluctuations de pression se produisent dans les voies de transport.
« Pour la sismologie volcanique, il est extrêmement intéressant d'étudier ces signaux et types d'ondes qui surviennent lorsque le magma se déplace sous la surface », a déclaré Reiss.
Deux questions clés guident ses recherches : d’où proviennent exactement les tremblements ? Et quel processus mène à sa génération ? Les réponses à ces questions peuvent révéler des informations cruciales sur l’état et l’activité d’un volcan.
Avec son équipe, Reiss a enregistré des données sismiques sur le volcan Oldoinyo Lengai en Tanzanie pendant 18 mois. Ils ont installé de nombreux sismomètres autour du volcan pour détecter les vibrations du sol. De retour à Mayence, les chercheurs ont analysé les données en se concentrant sur une période de neuf semaines pour cette étude.
« Pour la première fois, nous avons pu déterminer l'endroit précis où se produit la secousse », a déclaré Reiss. « Nous avons découvert que deux types de tremblements semblent être liés : l'un provient d'environ cinq kilomètres de profondeur et l'autre près de la base du volcan, avec un délai entre eux. Il est clair que ces signaux sont connectés, nous voyons donc ici un système directement lié. »
La diversité des signaux de tremblement détectés par l’équipe était également étonnamment grande. Cela reflète probablement le fait que la secousse provient de différentes régions du volcan, chacune ayant des propriétés distinctes et entraînée par des processus différents. Oldoinyo Lengai lui-même est unique en ce sens qu'il s'agit du seul volcan à carbonatite actif sur Terre. Son magma a une composition inhabituelle car il est beaucoup plus fluide et relativement froid, seulement environ 550 degrés Celsius, contre 650 à 1 200 degrés Celsius typiques pour la plupart des magmas.
« Les résultats ont été particulièrement surprenants car le magma est très fluide. Nous nous attendions à peu ou pas de tremblements car l'interaction avec la roche environnante serait probablement plus faible », a expliqué Reiss.
Les nouvelles découvertes de Reiss et de ses collègues font progresser la sismologie volcanique en offrant des informations précieuses sur la dynamique du mouvement du magma. « Les tremblements se produisent chaque fois que le magma se déplace, y compris avant les éruptions », a expliqué Reiss. « Mais quels signaux de tremblement sont de véritables précurseurs d'une éruption, et lesquels ne sont que des « gargouillis » de fond ? Nos résultats jettent les bases d'une amélioration de la prévision des éruptions à l'avenir. »
