Lorsque le magma bouillonne vers la surface de la Terre et rencontre les eaux souterraines, la pression de la vapeur s’accumule, explosant parfois en éruptions qui crachent des courants de cendres chaudes, brûlant et asphyxiant potentiellement les gens et enterrant les villes voisines. Prenez, par exemple, des courants de cendres similaires qui se sont formés lors des éruptions du mont Vésuve, responsables de nombreux décès dans la ville de Pompéi vers 79 après JC.
Ces soi-disant éruptions phréatomagmatiques ne se produisent pas seulement sur les grands volcans montagneux comme le Vésuve. Ils peuvent également se produire dans des champs volcaniques distribués, où l’activité volcanique est répartie sur une zone plus large et plus modeste, et les éruptions laissent derrière elles des cratères appelés maars. Alors que seule une poignée d’éruptions phréatomagmatiques formant du maar se sont produites au cours de l’histoire enregistrée, les géologues peuvent estimer les zones dangereuses autour des futures éruptions formant du maar en examinant jusqu’où les dépôts volcaniques s’étendent des cratères de maar.
Les dépôts produits par les courants de cendres chaudes, appelés surtensions pyroclastiques, s’étendent de 1 à 6 kilomètres (0,6 à 3,7 miles) de la plupart des cratères de maar, ce qui suggère que les surtensions pyroclastiques ne se déplacent que si loin d’un site d’éruption. Cependant, cette estimation de distance, appelée distance de surtension, peut être sous-estimée, selon une nouvelle étude publiée dans Lettres de recherche géophysique.
L’étude, dirigée par le professeur Greg Valentine de l’Université de Buffalo, augmente la portée de la surtension pyroclastique à 10-15 kilomètres (6-9 miles). La preuve de l’augmentation du ruissellement provient du cratère d’Ubehebe dans la vallée de la mort en Californie, qui a été causée par une éruption phréatomagmatique il y a environ 2 100 ans. Là, les chercheurs ont trouvé des dépôts de surtension pyroclastiques jusqu’à 9 kilomètres (5,6 miles) du cratère qui se sont probablement étendus encore plus loin avant d’être balayés par le vent et la pluie.
Le faux-rond d’Ubehebe peut être plus représentatif des éruptions phréatomagmatiques que les distances de faux-rond d’autres cratères de maar qui ont été étudiés. Selon Valentine, il n’y a rien d’exceptionnel dans la taille d’Ubehebe par rapport à des cratères similaires, mais l’environnement extrêmement aride de Death Valley avec peu de plantes et peu d’érosion aurait pu mieux préserver les dépôts de cendres volcaniques autour d’Ubehebe.
En d’autres termes, les chercheurs pensent que l’érosion est la cause des distances de faux-rond observées plus courtes autour d’autres cratères volcaniques.
« Des études précédentes sur la distance de surtension avaient utilisé les meilleures données disponibles, qui sont basées sur des dépôts de volcans où des éruptions similaires se sont produites », a déclaré Valentine. « La plupart d’entre eux ont utilisé quelques kilomètres, mais ici, nous pensons qu’en raison de la bonne conservation de la Vallée de la Mort, nous voyons des preuves d’une zone d’impact plus large. »
« Lorsque vous essayez de déterminer l’étendue des impacts des éruptions volcaniques et que vous les regardez à travers le prisme des archives géologiques, vous êtes redevable à ce qui est préservé », a déclaré Erik Klemetti, volcanologue à l’Université de Denison non impliqué. dans l’étude. « Le point clé de cette étude est que beaucoup de travail détaillé doit être fait dans des endroits où vous ne perdrez pas les dépôts volcaniques pour vraiment avoir une meilleure idée des distances moyennes et maximales que certains de ces dangers pourraient avoir un impact. »
Les chercheurs ont également utilisé un modèle informatique pour expliquer la plus longue distance de dépassement des surtensions. Bien que les surtensions phréatomagmatiques des éruptions de maar soient dangereusement chaudes pour les humains, elles sont plus froides que la plupart des autres surtensions volcaniques car la chaleur du magma est perdue lors de la vaporisation des eaux souterraines. Selon le modèle du chercheur, ces surtensions pyroclastiques plus froides, et donc plus denses, ne s’élèvent pas et ne se mélangent pas autant à l’air sus-jacent que les surtensions plus chaudes, ce qui les fait se déplacer plus loin sur le sol.
Réévaluer les risques d’aléa volcanique
Les distances de dépassement des surtensions pyroclastiques prolongées pourraient avoir de grandes implications pour les évaluations des risques volcaniques, en particulier pour les villes construites sur des champs volcaniques où de futures éruptions phréatomagmatiques sont possibles. Selon Valentine, « Si vous êtes dans une grande ville, avoir un danger qui s’étend à dix kilomètres d’un cratère est très différent de celui qui ne s’étend qu’à deux kilomètres du cratère. Le volcan pourrait affecter une zone peuplée beaucoup plus grande et beaucoup plus d’infrastructures ». . »
« L’étude a certainement de grandes implications pour des endroits comme Auckland qui sont construits sur un champ volcanique », a déclaré Jan Lindsay, professeur à l’Université d’Auckland et co-directeur de DEVORA, un programme de recherche collaboratif multi-agences qui fournit des évaluations des risques volcaniques. et les risques associés pour les quelque 1,72 million d’habitants d’Auckland, l’une des plus grandes villes de Nouvelle-Zélande.
« Nous avons également beaucoup d’eau, ce qui est nécessaire pour créer ces éruptions phréatomagmatiques », a déclaré Lindsay. « Il y a tout lieu de s’attendre à ce que nous ayons ce genre d’éruption si notre champ volcanique éclatait à nouveau. »
Jessica Ball, volcanologue à l’observatoire des volcans de Californie de l’US Geological Survey, est d’accord. « L’étude a un impact important sur la façon dont nous dessinons les zones de danger pour ce type de volcan », a-t-elle déclaré. Ball aide à créer des évaluations des risques volcaniques à Clear Lake en Californie et dans les environs, où 17 910 personnes vivent sur un champ volcanique actif. « Nous pouvons utiliser notre connaissance de l’endroit où les éruptions passées se sont produites, du stress dans la croûte terrestre, de l’emplacement de la chaleur souterraine et du comportement des éruptions, comme les distances de surtension, pour identifier les zones où des dangers pourraient survenir », a-t-elle déclaré.
Selon Ball et Lindsay, des distances de dégagement précises sont nécessaires pour évaluer si et où évacuer les zones métropolitaines lors de la préparation d’une éruption volcanique imminente. Les méthodes actuelles d’évaluation des dangers devront peut-être mettre à jour leurs distances de surtension pyroclastique pour fournir des évaluations plus précises aux décideurs, mais des travaux supplémentaires sont encore nécessaires pour comprendre pleinement comment le surtension pyroclastique proposé plus long aura un impact sur des villes comme Auckland.
« Pour Auckland, notre plan d’urgence actuel tient compte d’une zone d’évacuation d’un rayon de 5 kilomètres (3 miles) autour de tout nouvel évent, pour tenir compte des risques de surtension pyroclastique. À la lumière de cette nouvelle étude, nous devons d’abord examiner attentivement si le des distances de surtension potentiellement plus longues sont également possibles lors d’une future éruption d’Auckland et, si c’est le cas, quels sont les risques pour la vie et la sécurité au-delà de 5 kilomètres (3 miles) « , a déclaré Lindsay.
Plus d’information:
Greg A. Valentine et al, Étendue latérale des dépôts de surtension pyroclastique au cratère d’Ubehebe (Death Valley, Californie) et implications pour les dangers dans les champs volcaniques monogénétiques, Lettres de recherche géophysique (2022). DOI : 10.1029/2022GL100561