En utilisant une nouvelle technique d’imagerie pour les volcans qui produit des images haute résolution des propriétés des ondes sismiques, une nouvelle étude révèle un grand corps de magma mobile jusque-là non détecté sous Kolumbo, un volcan sous-marin actif près de Santorin, en Grèce. La présence de la chambre magmatique augmente les chances d’une future éruption, incitant les chercheurs à recommander des stations de surveillance des dangers en temps réel à proximité d’autres volcans sous-marins actifs pour améliorer les estimations du moment où une éruption pourrait se produire.
Il y a près de quatre cents ans, en 1650 de notre ère, Kolumbo a percé la surface de la mer et a éclaté, tuant 70 personnes à Santorin. Cette éruption, à ne pas confondre avec l’éruption volcanique catastrophique de Thera (Santorin) qui s’est produite vers 1600 avant notre ère, a été déclenchée par la croissance de réservoirs de magma sous la surface de Kolumbo. Maintenant, les chercheurs disent que la roche en fusion dans la chambre atteint un volume similaire.
L’étude, publiée dans Géochimie, Géophysique, Géosystèmesa été le premier à utiliser l’imagerie sismique à inversion de forme d’onde complète pour rechercher des changements dans l’activité magmatique sous la surface des volcans sous-marins le long de l’arc hellénique, où se trouve Kolumbo.
La technologie d’inversion de forme d’onde complète est appliquée aux profils sismiques – enregistrements des mouvements du sol le long de lignes de plusieurs kilomètres – et évalue les différences de vitesse des ondes qui peuvent indiquer des anomalies souterraines. L’étude a montré que la technologie d’inversion de forme d’onde complète peut être utilisée dans les régions volcaniques pour trouver les emplacements potentiels, les tailles et les taux de fusion des corps magmatiques mobiles. Des profils sismiques ont été construits après que les chercheurs ont tiré des coups de feu à bord d’un navire de recherche naviguant au-dessus de la région volcanique, déclenchant des ondes sismiques qui ont été enregistrées par des sismomètres situés au fond de l’océan le long de l’arc.
« L’inversion de forme d’onde complète est similaire à une échographie médicale », a déclaré M. Paulatto, volcanologue à l’Imperial College de Londres et deuxième auteur de l’étude. « Il utilise des ondes sonores pour construire une image de la structure souterraine d’un volcan. »
Selon l’étude, une vitesse considérablement réduite des ondes sismiques qui se déplacent sous le fond marin indique la présence d’une chambre magmatique mobile sous Kolumbo. Les caractéristiques des anomalies des vagues ont été utilisées pour développer une meilleure idée des dangers potentiels que la chambre magmatique peut présenter.
Selon Kajetan Chrapkiewicz, géophysicien à l’Imperial College de Londres et auteur principal de l’étude, les données existantes sur les volcans sous-marins de la région étaient rares et floues, mais la gamme dense de profils sismiques et l’inversion de forme d’onde complète leur ont permis d’obtenir des images beaucoup plus nettes. qu’avant. Ceux-ci ont été utilisés pour identifier une grande chambre magmatique qui a augmenté à un rythme moyen d’environ 4 millions de mètres cubes par an depuis la dernière éruption de Kolumbo en 1650 CE
Le volume total de fonte qui s’est accumulé dans le réservoir de magma sous Kolumbo est de 1,4 kilomètre cube, selon l’étude. Selon Chrapkiewicz, si le taux actuel de croissance de la chambre magmatique se poursuit, au cours des 150 prochaines années, Kolumbo pourrait atteindre les 2 kilomètres cubes de volume de fonte qui auraient été éjectés lors de l’éruption de 1650 CE. Bien que les volumes de fonte volcanique puissent être estimés, il n’y a aucun moyen de dire avec certitude quand Kolumbo éclatera ensuite.
Préparation aux événements explosifs sous-marins
Les caractéristiques du système magmatique de Kolumbo indiquent une éruption hautement explosive, similaire mais d’une ampleur moindre que la récente éruption Hunga Tonga-Hunga Ha’apai dans le futur, selon les auteurs de l’étude. Bien que le danger ne semble pas imminent, une explosion au volcan Kolumbo pourrait être plus désastreuse que l’éruption des Tonga en raison de sa proximité avec le centre de population de Santorin, en Grèce, situé à seulement 7 kilomètres (4 miles) du volcan.
Kolumbo se trouve dans une partie relativement peu profonde de la mer Méditerranée à environ 500 mètres (1600 pieds) de profondeur, ce qui, selon les estimations actuelles, est susceptible d’améliorer son explosivité. Un tsunami et une colonne éruptive de plusieurs dizaines de kilomètres de haut avec de grandes quantités de cendres devraient se produire lors de l’éruption de Kolumbo.
Jens Karstens, géophysicien au GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel qui n’a pas participé à l’étude, a souligné l’importance des découvertes récentes. « Avec des études comme celle-ci, nous pouvons en savoir plus sur le fonctionnement des structures volcaniques, à quoi s’attendre et où s’y attendre, et pouvons l’utiliser pour concevoir des systèmes de surveillance pour les volcans sous-marins. »
L’étude s’ajoute à la base de connaissances croissante de Kolumbo – le volcan sous-marin le plus actif de la Méditerranée – et des dangers qu’il pose. Selon les chercheurs, la technologie d’inversion de forme d’onde complète peut être utilisée pour identifier des réservoirs de magma similaires cachés sous d’autres volcans sous-marins actifs, mais il peut s’agir d’un processus spatialement restrictif et chronophage qui serait mieux utilisé en combinaison avec d’autres techniques, telles que le forage de sédiments volcaniques et la surveillance sismographique, pour aider à se faire une meilleure idée de ce qui se passe réellement sous les volcans sous-marins.
Au cours des dernières années, une équipe internationale de scientifiques a travaillé à la mise en place de l’observatoire volcanique des fonds marins de SANTORini, ou SANTORY, un observatoire des fonds marins équipé d’instruments scientifiques capables de mesurer les progressions de l’activité volcanique de Kolumbo. SANTORY est encore en cours de développement, mais selon Chrapkiewicz, c’est un bon exemple de ce à quoi peut potentiellement ressembler une station de surveillance volcanique sous-marine.
Comme le souligne Paulatto, il existe plus de stations de surveillance terrestres pour les volcans continentaux que pour les volcans sous-marins. La surveillance de l’activité volcanique sous la surface de l’océan est plus compliquée et coûteuse que sur terre. Cependant, cela ne le rend pas moins important, a déclaré Paulatto. Les chercheurs espèrent que cette étude, combinée aux données recueillies par SANTORY et la croisière de forage de sédiments Expedition 398 du Programme international de découverte des océans, aidera à convaincre les décideurs politiques de l’importance cruciale des stations de surveillance en temps réel sur les volcans sous-marins.
« Nous avons besoin de meilleures données sur ce qui se trouve réellement sous ces volcans », a déclaré Chrapkiewicz. « Des systèmes de surveillance continue nous permettraient d’avoir une meilleure estimation du moment où une éruption pourrait se produire. Avec ces systèmes, nous serions probablement au courant d’une éruption quelques jours avant qu’elle ne se produise, et les gens pourraient évacuer et rester en sécurité. »
Plus d’information:
K. Chrapkiewicz et al, Magma Chamber Detected Under an Arc Volcano With Full‐Waveform Inversion of Active‐Source Seismic Data, Géochimie, Géophysique, Géosystèmes (2022). DOI : 10.1029/2022GC010475