Ce n’est pas tous les jours que nous apprenons quelque chose qui change fondamentalement notre façon de comprendre notre monde. Mais pour Matthew Jackson, scientifique de la Terre à l’UC Santa Barbara, et les milliers de volcanologues du monde entier, une telle révélation s’est produite.
Lors de l’échantillonnage du magma du volcan Fagradalsfjall en Islande, Jackson et ses collaborateurs ont découvert un processus beaucoup plus dynamique que quiconque ne l’avait supposé au cours des deux siècles où les scientifiques ont étudié les volcans.
« Juste au moment où je pense que nous sommes sur le point de comprendre comment fonctionnent ces volcans, nous avons une grande surprise », a-t-il déclaré.
Les découvertes des géologues sont publiées dans la revue La nature.
10 000 ans en un mois
Il a fallu un congé sabbatique, une pandémie et 780 ans de fonte de roche souterraine pour placer Jackson au bon endroit et au bon moment pour assister à la naissance de Fagradalsfjall, une fissure dans les basses terres du sud-ouest de l’Islande qui s’est fendue et a explosé avec du magma en mars 2021. temps, a-t-il dit, tout le monde sur la péninsule de Reykjanes était prêt pour une sorte d’éruption.
« L’essaim de tremblements de terre était intense », a-t-il déclaré à propos des quelque 50 000 tremblements de magnitude 4 et plus qui ont secoué la terre pendant des semaines et tenu la plupart de la population islandaise en haleine.
Mais la privation de sommeil en valait la peine, et la mauvaise humeur s’est transformée en fascination alors que la lave bouillonnait et éclaboussait du trou dans le sol de la région relativement vide de Geldingadalur. Les scientifiques et les visiteurs ont afflué dans la région pour voir la nouvelle section de la forme de la croûte terrestre. Ils ont pu s’approcher suffisamment pour échantillonner la lave en continu depuis le début, grâce aux vents qui ont chassé les gaz nocifs et au lent écoulement de la lave.
Ce que les géologues, dirigés par Sæmundur Halldórsson à l’Université d’Islande, essayaient de découvrir, c’était « à quelle profondeur dans le manteau le magma est né, à quelle distance sous la surface il était stocké avant l’éruption et ce qui se passait dans le réservoir à la fois avant et pendant l’éruption. » Des questions comme celles-ci, bien que fondamentales, sont en fait parmi les plus grands défis pour ceux qui étudient les volcans, en raison de l’imprévisibilité des éruptions, du danger et des conditions extrêmes, ainsi que de l’éloignement et de l’inaccessibilité de nombreux sites actifs.
« L’hypothèse était qu’une chambre magmatique se remplit lentement au fil du temps et que le magma devient bien mélangé », a expliqué Jackson. « Et puis il s’écoule au cours de l’éruption. » À la suite de ce processus en deux étapes bien défini, a-t-il ajouté, ceux qui étudient les éruptions volcaniques ne s’attendent pas à voir des changements significatifs dans la composition chimique du magma lorsqu’il s’écoule hors de la terre.
« C’est ce que nous voyons au mont Kīlauea, à Hawaï », a-t-il déclaré. « Vous aurez des éruptions qui durent des années, et il y aura des changements mineurs au fil du temps.
« Mais en Islande, il y avait plus d’un facteur de 1 000 taux de changement plus élevés pour les indicateurs chimiques clés », a poursuivi Jackson. « En un mois, l’éruption du Fagradalsfjall a montré une variabilité de composition supérieure à celle des éruptions du Kīlauea depuis des décennies. La gamme totale des compositions chimiques qui ont été échantillonnées lors de cette éruption au cours du premier mois couvre toute la gamme qui a jamais éclaté dans le sud-ouest de l’Islande. au cours des 10 000 dernières années. »
Selon les scientifiques, cette variabilité est le résultat de lots ultérieurs de magma s’écoulant dans la chambre depuis les profondeurs du manteau.
« Imaginez une lampe à lave dans votre esprit », a déclaré Jackson. « Vous avez une ampoule chaude en bas, elle chauffe une goutte et la goutte monte, refroidit puis s’enfonce. Nous pouvons penser au manteau terrestre – du haut du noyau jusqu’en dessous des plaques tectoniques – fonctionnant un peu comme une lave. lampe. » Alors que la chaleur fait monter des régions du manteau et que des panaches se forment et se déplacent avec flottabilité vers la surface, a-t-il expliqué, la roche en fusion de ces panaches s’accumule dans des chambres et se cristallise, les gaz s’échappent à travers la croûte et la pression augmente jusqu’à ce que le magma trouve un chemin. pour échapper à.
Pendant les premières semaines, comme décrit dans l’article, ce qui a éclaté était le type de magma « appauvri » attendu qui s’était accumulé dans le réservoir, situé à environ 16 km sous la surface. Mais en avril, des preuves ont montré que la chambre était rechargée par des fontes de type « enrichi » plus profondes avec une composition différente provenant d’une région différente du panache du manteau sous l’Islande. Ce nouveau magma avait une composition chimique moins modifiée, avec une teneur en magnésium plus élevée et une proportion plus élevée de gaz carbonique, indiquant que moins de gaz de ce magma plus profond s’étaient échappés. En mai, le magma qui dominait le flux était du type plus profond et enrichi. Ces changements rapides et extrêmes dans la composition du magma à un point chaud alimenté par un panache, disent-ils, « n’ont jamais été observés auparavant en temps quasi réel ».
Ces changements de composition ne sont peut-être pas si rares, a déclaré Jackson; c’est juste que les occasions d’échantillonner des éruptions à un stade aussi précoce ne sont pas courantes. Par exemple, avant l’éruption de Fagradalsfjall en 2021, les éruptions les plus récentes sur la péninsule islandaise de Reykjanes se sont produites il y a huit siècles. Il soupçonne que cette nouvelle activité signale le début d’un nouveau cycle volcanique, peut-être long de plusieurs siècles, dans le sud-ouest de l’Islande.
« Nous n’avons souvent pas de trace des premières étapes de la plupart des éruptions, car celles-ci sont ensevelies par les coulées de lave des étapes ultérieures », a-t-il déclaré. Ce projet, selon les chercheurs, leur a permis de voir pour la première fois un phénomène que l’on croyait possible mais qui n’avait jamais été observé directement.
Pour les scientifiques, ce résultat présente une « contrainte clé » dans la manière dont les modèles de volcans du monde entier seront construits, bien qu’il ne soit pas encore clair dans quelle mesure ce phénomène est représentatif d’autres volcans, ou quel rôle il joue dans le déclenchement d’une éruption. Pour Jackson, c’est un rappel que la Terre a encore des secrets à livrer.
« Donc, quand je sors pour goûter à une ancienne coulée de lave, ou quand je lis ou écris des articles à l’avenir », a-t-il dit, « ce sera toujours dans mon esprit : ce n’est peut-être pas l’histoire complète de l’éruption. »
Sæmundur A. Halldórsson et al, Déplacement rapide d’une source magmatique profonde au volcan Fagradalsfjall, Islande, La nature (2022). DOI : 10.1038/s41586-022-04981-x