Un lac de lave dans un cratère du Kīlauea a passé dix ans à clapoter et à remuer avant que le volcan ne produise un plus grand rot.
Le Kīlauea a éclaté de façon spectaculaire en 2018. Des tremblements de terre, des panaches de cendres et des coulées de lave ont perturbé la vie sur la grande île d’Hawaï et modifié la topographie du volcan. Mais Kīlauea a éclaté plus doucement pendant une décennie avant sa grande éruption. Une caractéristique importante de cette éruption lente : un lac de lave persistant qui s’est formé à l’intérieur du cratère Halema’uma’u au sommet du Kīlauea.
De nouvelles recherches menées par des géologues de l’Université de l’Oregon révèlent comment la dynamique de ce lac de lave, ainsi que la déformation du sol qui l’entoure, codent la signature des gaz volcaniques en migration et la modification de la température du magma dans le système de plomberie peu profond du volcan.
« C’est une nouvelle vision de la dynamique d’un volcan très populaire », déclare Leif Karlstrom, géologue à l’UO qui a dirigé les travaux. « Les gens pouvaient se tenir près du bord du lac de lave et voir les coulées de lave qui en sortaient. Mais sous la surface, il se passait beaucoup plus. » Karlstrom et Josh Crozier, un ancien Ph.D. de l’UO. étudiant maintenant à l’USGS California Volcano Observatory, rapportent leurs découvertes le 1er juin dans le journal Avancées scientifiques.
Le lac de lave du Kīlauea était alimenté par une chambre magmatique souterraine, reliée à la surface par un passage. Étant donné que la lave se refroidit et se solidifie assez rapidement, le maintien d’un lac de lave constant nécessite un équilibre remarquable : un afflux constant de nouvelle lave des profondeurs, avec suffisamment de lave pour éviter que trop de pression ne s’accumule.
Pour en savoir plus sur la dynamique plus profonde du volcan, les chercheurs ont analysé les données recueillies par l’Observatoire des volcans hawaïens de 2008 à 2018. Un réseau de capteurs positionnés autour du volcan enregistre les vibrations et autres perturbations. « Une fois que quelque chose perturbe physiquement la chambre magmatique ou le lac de lave, il clapote, et nous pouvons mesurer cela avec des sismomètres », explique Josh Crozier, ancien étudiant diplômé du laboratoire de Karlstrom. « Au cours de cette éruption d’une décennie, nous avons détecté des dizaines de milliers d’événements de ce type. Nous combinons ces données avec un modèle de processus basé sur la physique qui crée ces signaux. »
Tout comme le son émis par une fourchette tapotant sur un verre à boire change en fonction de la quantité de liquide dans le verre, ou le son d’un tambour change en fonction de sa forme, les signaux sismiques observés autour du sommet du Kīlauea codent la résonance du magma qui clapote et hors de la chambre magmatique peu profonde. Les caractéristiques de cette résonance, contrairement aux instruments de musique plus simples, sont déterminées à la fois par la forme et les propriétés du magma telles que la température et la teneur en gaz. En examinant attentivement les signaux de résonance sur toute l’éruption, les chercheurs ont pu déduire ce qui se passait à l’intérieur du volcan sans sonder directement l’environnement dangereux et extrême.
« Nous pouvons en fait voir le gaz s’accumuler au fil du temps et la température changer sans aucune mesure directe », déclare Crozier.
Un modèle simple pour les éruptions volcaniques effusives comme à Kīlauea dit que le magma est poussé depuis la profondeur et jaillit du volcan, comme du dentifrice pressé hors d’un tube. Mais dans le cas de l’éruption du Kīlauea en 2018, « nous ne voyons aucun signe indiquant qu’il y a eu un grand afflux de magma menant à l’éruption », a déclaré Crozier. Au lieu de cela, la nouvelle analyse soutient l’idée que les processus peu profonds associés au drainage de la chambre magmatique du sommet dans la zone de rift est du volcan ont contribué à façonner la grande éruption.
Il est trop tôt pour utiliser ces informations pour prévoir le comportement futur des éruptions, souligne Karlstrom. Mais à terme, cela pourrait aider les scientifiques à faire des interprétations plus éclairées des signaux sismiques du volcan. « C’est la prochaine étape – identifier les implications de ces variations que nous avons trouvées pour la dynamique et les risques humains du volcan. »
Josh Crozier et al, Évolution de la température du magma et du contenu volatil au cours de l’éruption au sommet du volcan Kīlauea de 2008 à 2018, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abm4310. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm4310