Lorsque les volcans se préparent à éclater, les scientifiques s'appuient sur des signes typiques pour avertir les gens vivant à proximité: la déformation du sol et des tremblements de terre, causées par des chambres souterraines qui se remplissent de magma et de gaz volcanique. Mais certains volcans, appelés volcans « furtifs », ne donnent pas de signes d'avertissement évidents. Maintenant, les scientifiques qui étudient Veniamin, en Alaska, ont développé un modèle qui pourrait expliquer et prédire des éruptions furtives.
« Malgré les progrès majeurs de la surveillance, certains volcans éclatent avec peu ou pas de précurseurs détectables, augmentant considérablement le risque pour les populations voisines », a déclaré le Dr Yuyu Li de l'Université de l'Illinois, auteur principal de l'étude dans Frontiers in Earth Science.
« Certains de ces volcans sont situés près des principales routes aériennes ou près des communautés: les exemples incluent Popocatépetl et Colima au Mexique, Merapi en Indonésie, Galeras en Colombie et Stromboli en Italie.
« Notre travail aide à expliquer comment cela se produit, en identifiant les conditions internes clés – telles que l'approvisionnement en magma faible et la roche hôte chaleureuse – qui rendent les éruptions furtives. »
Panneaux d'avertissement
Veniaminof est un volcan vêtu de glace dans l'arc aleutien de l'Alaska. Il est soigneusement surveillé, mais seulement deux de ses 13 éruptions depuis 1993 ont été précédées de suffisamment de signes pour alerter l'observation des scientifiques. En fait, une éruption de 2021 n'a été rattrapée que trois jours après avoir commencé.
« Veniaminof est une étude de cas sur la façon dont un volcan peut sembler silencieux tout en étant prêt à éclater », a déclaré Li. « C'est l'un des volcans les plus actifs de l'Alaska. Au cours des dernières décennies, il a produit plusieurs éruptions VEI 3 – des événements explosifs de taille modérée qui peuvent envoyer des cendres jusqu'à 15 km de haut, perturber le trafic aérien et poser des risques régionaux pour les communautés et les infrastructures voisines – souvent sans signes d'alerte clairs. »
Pour mieux comprendre Veniamin, les scientifiques ont utilisé des données de surveillance pendant trois saisons d'été immédiatement avant l'éruption furtive de 2018, qui ne produisait que des panneaux d'avertissement ambiguë immédiatement avant qu'il ne se produise.
Ils ont créé un modèle du comportement du volcan dans différentes conditions qui modifierait l'impact d'un réservoir de magma de remplissage au sol: six volumes potentiels du réservoir de magma, une gamme de débits de magma et de profondeurs de réservoir et trois formes de réservoir. Ils ont ensuite comparé les modèles aux données pour voir ce qui correspondait le mieux et quelles conditions ont produit des éruptions, furtives ou autres.
Volcan par les nombres
Ils ont constaté qu'un flux élevé de magma dans une chambre augmente la déformation du sol et la probabilité d'une éruption. Si le magma coule rapidement dans une grande chambre, une éruption peut ne pas se produire, mais si l'on le fait, le sol se déformera suffisamment pour avertir d'abord les scientifiques.
De même, un flux élevé de magma dans une petite chambre est susceptible de produire une éruption, mais pas furtive. Les éruptions furtives deviennent probables lorsqu'un faible débit de magma entre dans une chambre relativement petite. Par rapport aux données d'observation, les résultats suggèrent que Veniaminof a une petite chambre de magma et un faible débit de magma.
Le modèle suggère également que différentes conditions pourraient produire différents signes avant-coureurs. Le magma coulant dans des chambres plus grandes et plus plates peut provoquer des tremblements de terre minimaux, tandis que des chambres plus petites et plus allongées peuvent produire peu de déformation du sol. Mais des éruptions furtives ne se produisent que lorsque toutes les conditions sont en place: le bon flux de magma et la bonne taille, la forme et la profondeur de la bonne chambre.
Cependant, lorsque les scientifiques ont ajouté de la température à leur modèle, ils ont constaté que si le magma est constamment présent dans le temps, de sorte que la roche de la chambre est moins chaude, la taille et la forme sont moins importantes. Si la roche est chaude, il est moins susceptible d'échouer d'une manière qui provoque des tremblements de terre détectables ou une déformation du sol lorsque le magma s'écoule dans la chambre, augmentant la probabilité d'une éruption furtive.
Quoi de suivi?
« Pour atténuer l'impact de ces éruptions de surprise potentielles, nous devons intégrer des instruments de haute précision tels que les intérêts de forage et les pompiers et la détection de la fibre optique, ainsi que des approches plus récentes telles que la surveillance des émissions infrantes et des émissions de gaz », a déclaré Li. « L'apprentissage automatique a également été prometteur dans la détection de changements subtils dans le comportement volcanique, en particulier dans la cueillette des signaux de tremblement de terre. »
À Veniaminof, prendre des mesures pour améliorer la couverture de la surveillance des satellites et de l'ajout de tiltmètres et de contraintes pourrait améliorer le taux de détection. En attendant, les scientifiques savent maintenant quels volcans ils ont besoin de regarder le plus de près: les volcans avec de petits réservoirs chauds et des flux de magma lents.
« La combinaison de ces modèles avec des observations en temps réel représente une direction prometteuse pour améliorer la prévision des volcans », a déclaré Li. « À l'avenir, cette approche peut permettre une surveillance améliorée de ces systèmes furtifs, conduisant finalement à des réponses plus efficaces pour protéger les communautés voisines. »
