Sous la pierre angulaire se trouve un réservoir de magma, pulsant avec des roches fondues et surchauffées et des gaz exsolvés. Les scientifiques connaissent depuis longtemps l'existence de la chambre, mais n'ont pas encore localisé avec précision sa frontière supérieure et caractériser le contenu de la chambre la plus proche de la surface – l'information cruciale pour comprendre les périls potentiels que poses que la caractéristique volcanique.
Cela a changé avec de nouvelles recherches par des sismologues de l'Université de l'Utah et de l'Université du Nouveau-Mexique (UNM), qui a utilisé des centaines de sismomètres portables et une source de vibration mécanique pour rendre les images de réflexion sismique 2D du sol sous la caldeira de Yellowstone.
En utilisant des ondes sismiques artificielles, l'équipe a déterminé que le haut de la chambre est de 3,8 kilomètres, soit environ 12 500 pieds, sous la surface de la Terre, et il est fortement délimité par les strates rocheuses ci-dessus, selon les résultats publiés dans le journal Nature. L'étude est intitulée «Un capuchon riches en volatile au système magmatique de Yellowstone».
Les chercheurs ont également déterminé la partie de la chambre magmatique la plus élevée composée de gaz volatils et de liquides.
« La profondeur de 3,8 kilomètres est importante », a déclaré le co-auteur Jamie Farrell, professeur agrégé de géologie et géophysique et sismologue en chef de l'Observatoire du volcan Yellowstone, exploité par l'US Geological Survey.
« Nous savons quelles pressions vont être et comment les bulles vont sortir du magma. Une chose qui rend ces éruptions si dévastatrices est que si les gaz sont piégés, ils deviennent très explosifs à mesure qu'ils décompressent. »
La bonne nouvelle est que ces résultats indiquent que le volcan de Yellowstone à long terme ne représente pas un danger immédiat d'éruption.
En effet, une grande partie du gaz volatil libéré du magma s'échappe à travers les caractéristiques géothermiques de la surface de Yellowstone, telles que Mud Volcano, sans s'accumuler à des niveaux dangereux, selon le co-auteur Fan-Chi Lin, professeur du Département de géologie et de géophysique de l'Utah.
« Lorsque le magma s'élève de la croûte plus profonde, des matériaux volatils tels que le CO2 et h2O Exsolve de la fusion. En raison de leur flottabilité, ils ont tendance à s'accumuler au sommet de la chambre du magma « , a-t-il dit. » Mais s'il y a un canal, ils peuvent s'échapper à la surface. «
Un type de roche igné de haute silice appelée rhyolite constitue la chambre magma de Yellowstone, qui s'étend sur une zone de 55 miles par 30 miles, tombant à une profondeur de 10 miles sous la surface. Selon une étude de l'Université de l'Utah, il y a un réservoir encore plus grand en basalte à faible silique et contenant beaucoup moins de roches fondus Science.
Le volcan a soufflé catastrophiquement il y a 630 000 ans et beaucoup se demandent s'il se prépare pour une autre éruption. De telles craintes ne sont pas justifiées, et les nouvelles conclusions en sont des preuves supplémentaires, selon Farrell.
Pendant des décennies, les scientifiques ont étudié le système magmatique intrigant de Yellowstone qui anime les geysers, les pots de boue et des milliers d'autres caractéristiques hydrothermales qui attirent des millions de visiteurs dans le parc national de Yellowstone chaque année.
Les stations de sismographe de U supervisent un réseau de sismomètres fixes à Yellowstone pour surveiller ses tremblements de terre fréquents. Les ondes sismiques de ces événements naturels ont longtemps aidé les scientifiques à caractériser la chambre magmatique, similaire à la façon dont CT scanne des tissus d'image à l'intérieur du corps humain, mais les représentations sont floues.
Pour atteindre une plus grande résolution dans la nouvelle étude, l'équipe de Farrell et Lin a déployé un éventail de 650 géophones portables le long des routes du parc national de Yellowstone à des intervalles de 100 à 150 mètres. Au lieu d'attendre que des tremblements de terre se produisent, ils ont apporté un camion Vibroseis, généralement utilisé dans l'exploration pétrolière et gazière pour image des formations et des dépôts souterrains.
« Dans un sens, nous causons nos propres tremblements de terre et nous enregistrons toutes ces données sur les sismomètres », a déclaré Farrell. « Et puisque nous en avons mis tant, nous pouvons obtenir une image de résolution plus élevée du sous-sol. »
L'équipe a vibré le terrain à 110 emplacements, offrant 20 traitements d'une durée de 40 secondes chacun.
Les ondes sismiques se propagent sous deux formes, connues sous le nom d'ondes S et de P, qui se déplacent à différentes vitesses et se comportent différemment lorsqu'ils frappent la roche fondu. Tirant parti des propriétés de ces vagues, les chercheurs ont pu localiser le sommet de la chambre et ont déterminé que 86% de la partie supérieure est une roche solide, avec des espaces pores comprenant les 14% restants. Ces espaces pores sont à moitié remplis de matériau fondu et de moitié de gaz volatils et de liquide, ont découvert les chercheurs.
Cette recherche fournit des indices cruciaux sur la structure du corps du magma, selon Mike Pologne de l'USGS, le scientifique en charge de l'Observatoire du volcan Yellowstone.
« Cela nous aide à mieux comprendre le moteur de chaleur qui alimente Yellowstone et sur la façon dont la fonte est distribuée. Cela peut avoir des ramifications sur la façon dont nous percevons le risque volcanique », a-t-il déclaré.
« Yellowstone, à bien des égards, est un volcan de laboratoire, et ce que nous apprenons à Yellowstone peut être utilisé pour mieux comprendre les volcans dans d'autres parties du monde qui sont beaucoup plus actifs, mais sont plus difficiles à étudier. Des exemples peuvent être Campi Flegrei en Italie ou en Santorin en Grèce, qui est principalement sous-marin. »
Il a comparé les récentes percées de l'imagerie sismique aux progrès des caméras numériques qui ont permis de vastes sauts dans la résolution photographique. Des études antérieures, qui s'appuyaient sur des événements sismiques naturels, dirigés par Farrell, Lin et d'autres sismologues, ont représenté la chambre magma comme une « blob amorphe » sous Yellowstone. Maintenant, il se concentre plus nette avec l'aide des ondes sismiques générées artificiellement.
« Au fil des ans, différentes techniques ont utilisé les données plus anciennes, puis il y a eu de nouveaux efforts de collecte de données comme celui qui dans les géoscientifiques de l'Utah et du Nouveau-Mexique qui a permis une résolution accrue », a déclaré Poland.
« Des techniques similaires sont utilisées dans d'autres endroits où vous éteignez un grand nombre de sismomètres, puis vous enregistrez à la fois les tremblements de terre d'arrière-plan et vous faites votre propre énergie sismique, ce qui vous permet de cibler des choses spécifiques. Ces développements nous permettent de voir dans des volcans de manière vraiment sans précédent. »
