Un volcan peut-il entrer en éruption après des dizaines de milliers d’années de dormance ? Si oui, comment expliquer cela et qu’est-ce qui rend les éruptions volcaniques plus dangereuses ?
Ce sont des questions clés dans l’évaluation des risques volcaniques et peuvent également attirer l’attention sur des volcans qui semblent inactifs. Même dans une phase calme et dormante, un volcan peut rapidement devenir actif et son éruption peut constituer une menace jusqu’alors inconnue pour la région environnante. De nouvelles recherches menées par des scientifiques hongrois contribuent à révéler les signes avant qu’un tel volcan n’entre en éruption.
Une équipe de l’Université ELTE Eötvös Loránd, de l’Institut de géographie et des sciences de la Terre, et du groupe de recherche en volcanologie HUN-REN-ELTE, en coopération avec d’autres scientifiques européens, ont étudié le Ciomadul, le plus jeune volcan de la région des Carpates-Pannonie.
À l’aide de données intégrées à haute résolution sur la texture minérale et la composition chimique, ils ont quantifié les conditions d’évolution du magma, reconstruit l’architecture du réservoir de magma subvolcanique, identifié les caractéristiques de la bouillie cristalline résidente et des magmas de recharge, qui ont déclenché les éruptions, et expliqué pourquoi. l’activité volcanique au cours de la dernière période active est devenue principalement explosive.
Ciomadul : un volcan typique en sommeil depuis longtemps
L’histoire éruptive de Ciomadul a été précédemment révélée par l’équipe de recherche en utilisant la géochronologie U-Th-Pb-He d’un minuscule cristal, le zircon. Szabolcs Harangi, professeur et responsable du projet de recherche, affirme qu’« il y a eu plusieurs longues périodes de dormance au cours de la vie du volcan, qui s’étend sur près d’un million d’années, mais même après des dizaines de milliers, parfois même plus de 100 000 ans de quiétude, le volcanisme les éruptions ont recommencé. »
Le volcanisme le plus important a eu lieu au cours des 160 000 dernières années, avec des extrusions de dômes de lave il y a entre 160 et 95 000 ans, puis, après plus de 30 000 ans de dormance, les éruptions ont repris il y a 56 000 ans.
Barbara Cserép, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’ELTE, étudie les produits d’éruption les plus jeunes. « Ils ont été formés par des éruptions explosives plus dangereuses que l’épisode actif précédent. Il est donc important de savoir quelle était la raison de ce changement de style d’éruption », dit-elle. Les dernières éruptions volcaniques ont eu lieu il y a 30 000 ans et depuis, le volcan est de nouveau en sommeil.
Un travail de pétrodétective
La cause du déclenchement de l’éruption volcanique et les processus qui contrôlent le style de l’éruption sont cachés dans les roches formées au cours de l’activité volcanique. Ceux-ci peuvent être révélés par l’étude détaillée des minéraux formant la roche. L’équipe de recherche a déterminé la composition chimique de toutes les phases minérales, souvent à haute résolution, du noyau cristallin jusqu’au bord, dans les pierres ponces formées lors du volcanisme explosif il y a 56 à 30 000 ans.
Ils ont ensuite évalué de manière critique les résultats de diverses méthodes de calcul de la température de cristallisation, de la pression, de l’état rédox, de la composition de la matière fondue et de la teneur en eau de fonte afin de quantifier les conditions du magma et également de limiter la manière dont ces cristaux étaient incorporés dans le magma en éruption. Cela a permis de démêler l’architecture du système de réservoir de magma, les processus qui conduisent aux éruptions et d’expliquer les éruptions explosives.
La clé des éruptions explosives
L’acteur clé de cette étude pétrodétective était un minéral appelé amphibole. « De nombreux éléments peuvent entrer dans le réseau cristallin de l’amphibole, mais les substitutions d’éléments sont fortement contrôlées par les conditions magmatiques », explique Barbara Cserép.
La composition chimique de l’amphibole dans les pierres ponces Ciomadul présente une grande variation même dans un seul échantillon. Certaines amphiboles représentent un réservoir de magma hautement cristallin à basse température situé à des profondeurs de 8 à 12 kilomètres, mais la plupart d’entre elles ont été transportées vers ce stockage de magma peu profond par des magmas de recharge à plus haute température provenant de plus grandes profondeurs.
« Par rapport à la période éruptive précédente, formant des dômes de lave, ces magmas de recharge fraîche transportaient des amphiboles avec une composition distincte, c’est-à-dire que ces magmas étaient légèrement différents, et cela pourrait jouer un rôle important dans la raison pour laquelle l’éruption est devenue explosive », souligne Harangi. .
« Nous avons identifié plusieurs amphiboles avec une composition chimique non rapportée dans les roches volcaniques d’autres volcans », ajoute Cserép, comme résultat important de la recherche. Ils ont interprété cette amphibole comme une phase précoce de cristallisation dans des magmas ultra-hydratés, et ces magmas de recharge riches en eau pourraient avoir joué un rôle clé dans le déclenchement des éruptions explosives.
La composition du bord le plus externe des cristaux et des oxydes de fer et de titane a fourni des informations sur l’état du magma juste avant les éruptions. Le chercheur postdoctoral Máté Szemerédi, autre auteur principal de l’étude, déclare : « La composition des oxydes de fer et de titane s’équilibre en quelques jours lorsque l’état du magma change ; ils indiquent que le magma en éruption était à 800-830 degrés Celsius et a été oxydé. » .
L’importance du volcan Ciomadul
À l’heure actuelle, le volcan Ciomadul ne montre aucun signe de réveil. Cependant, cette étude souligne également que la réactivation peut se produire rapidement, en quelques semaines ou mois, en cas de recharge par un magma chaud et hydraté. Les études quantitatives de pétrologie volcanique sont importantes pour reconstruire la structure du réservoir de magma subvolcanique et les conditions de stockage du magma, ce qui peut également nous aider dans la prévision des éruptions afin de mieux comprendre les signaux pré-éruptifs.
« Cette recherche est nouvelle dans le sens où elle est réalisée sur un volcan endormi depuis longtemps et, par conséquent, le volcan Ciomadul fait l’objet d’une attention internationale croissante », explique Szabolcs Harangi. Cela permet de souligner qu’en plus des quelque 1 500 volcans potentiellement actifs sur Terre, les volcans en sommeil depuis longtemps peuvent également présenter un danger jusqu’alors inconnu, surtout s’il y a encore du magma en fusion en dessous d’eux.
Le travail est publié dans la revue Contributions à la minéralogie et à la pétrologie.
Plus d’information:
Barbara Cserép et al, Contraintes sur les conditions de stockage du magma pré-éruptif et évolution du magma du volcanisme explosif de 56 à 30 ka de Ciomadul (Carpates orientales, Roumanie), Contributions à la minéralogie et à la pétrologie (2023). DOI : 10.1007/s00410-023-02075-z