Changements fondamentaux dans ce que nous savons du fonctionnement des volcans

Les découvertes récentes des éruptions du Fagradalsfjall en Islande changent ce que nous savons du fonctionnement des volcans.

Apprendre quelque chose qui change radicalement la façon dont nous comprenons notre monde n’arrive pas très souvent. Mais pour le scientifique de la Terre Matthew Jackson de l’Université de Californie à Santa Barbara et des milliers de volcanologues du monde entier, cette découverte vient de se produire.

Lors de l’échantillonnage du magma du volcan Fagradalsfjall en Islande, Jackson et ses collègues ont découvert un processus beaucoup plus dynamique que quiconque au cours des deux siècles n’avait supposé que les scientifiques étudiaient les volcans.

« C’est juste au moment où je pense que nous sommes sur le point de comprendre comment fonctionnent ces volcans que nous avons une grande surprise », a-t-il déclaré.

Les découvertes des géoscientifiques ont été publiées le 14 septembre dans la revue tempérer la nature.

10000 ans par mois

Grâce au congé, à une peste et à 780 ans de fonte des roches plutoniques, Jackson était 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 éclaté avec du magma en mars 2021. , tout le monde était à La péninsule de Rikjan est prêt pour une sorte d’éruption volcanique.

« L’essaim de tremblements de terre était intense », a-t-il déclaré à propos des quelque 50 000 tremblements de terre de magnitude 4 ou plus qui ont secoué le sol pendant des semaines et maintenu la majeure partie de la population islandaise sur les nerfs.

Cependant, la privation de sommeil en valait la peine, et l’étrangeté s’est rapidement transformée en magie alors que la lave jaillissait et éclaboussait du trou dans le sol dans le Geldingadalur relativement vide. Les scientifiques et les visiteurs affluent dans la région pour voir la partie la plus récente de la croûte terrestre. Dès le début, ils ont pu s’approcher suffisamment pour échantillonner de la lave en continu, en raison du lent écoulement de lave et des vents violents qui ont chassé les gaz nocifs.

L’éruption volcanique du mont Fagradalsfjall en Islande.

Dirigés par Simundur Halldorsson de l’Université d’Islande, les géologues ont tenté de déterminer « la profondeur d’origine du magma dans le manteau, la quantité stockée sous la surface avant l’éruption et ce qui se passait dans le réservoir avant et pendant l’éruption ». éruption. » Des questions comme celle-ci, bien que basiques, Cependant, elles sont en fait parmi les plus grands défis pour ceux qui étudient les volcans. Cela est dû à l’imprévisibilité des éruptions, au danger et aux conditions extrêmes, à l’éloignement et à l’inaccessibilité de nombreux sites actifs.

« L’hypothèse était que la chambre magmatique se remplit lentement au fil du temps et que le magma se mélange bien », a expliqué Jackson. « Ensuite, il s’assèche au cours de l’éruption. » À la suite de ce processus bien défini en deux étapes, 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 de la Terre.

« C’est ce que nous voyons au mont Kolawea à Hawaï », a-t-il déclaré. « Vous allez avoir une éruption volcanique qui dure des années, et il y aura des changements subtils au fil du temps.

« Mais en Islande, il y avait plus de 1 000 facteurs avec des taux de changement plus élevés pour les indicateurs chimiques clés », a poursuivi Jackson. « En un mois, l’éruption du Fagradalsfjall a montré plus de variance de composition que l’éruption du Kīlauea depuis des décennies. La gamme totale des compositions chimiques échantillonnées lors de cette éruption du premier mois couvre toute la gamme qui a éclaté dans le sud-ouest de l’Islande au cours des 10 000 dernières années. »

Vue nocturne d’une éruption volcanique au Mont Fagradalsfjall en Islande.

Cette asymétrie est causée par des lots ultérieurs de magma s’écoulant dans la chambre depuis les profondeurs du manteau, selon les scientifiques.

« Imaginez une lampe à lave dans votre esprit », a déclaré Jackson. « Vous avez une lampe chaude au fond, une bulle se réchauffe et le point monte et refroidit puis s’enfonce. Nous pouvons penser au manteau terrestre – du haut du noyau au bas des plaques tectoniques – fonctionnant un peu comme une lampe à lave. Il a poursuivi en expliquant que lorsque la chaleur fait monter les régions du manteau et former des panaches et se déplacer avec force vers le haut vers la surface, la roche en fusion de ces panaches s’accumule dans des chambres et se cristallise, les gaz sortent à travers la croûte et la pression s’accumule jusqu’à ce que le le magma trouve un moyen de s’échapper.

Comme le montre l’article, ce qui a éclaté au cours des premières semaines était le type de magma « épuisé » attendu qui s’accumulaitg dans le réservoir, qui se trouve à environ 16 km sous la surface. Cependant, en avril, des preuves ont montré que la chambre était rechargée avec un type « enrichi » plus profond qui se dissolvait avec une composition différente. Obtenu à partir d’une région différente du panache ascendant du manteau sous l’Islande. Ce nouveau magma a une composition chimique moins modifiée, avec une teneur plus élevée en magnésium et un pourcentage plus élevé de dioxyde de carbone. Cela indique que moins de gaz se sont échappés de ce magma profond. En mai, le magma qui contrôlait le flux était du type le plus profond et le plus riche. Ces changements rapides et extrêmes dans la composition du magma à un point chaud alimenté par le panache n’ont, disent-ils, « jamais été observés auparavant en temps quasi réel ».

Cependant, Jackson a déclaré que ces changements de maquillage n’étaient peut-être pas si rares. C’est juste que les chances d’échantillonner des éruptions à un stade aussi précoce ne sont pas rares. Par exemple, avant l’éruption de Fagradalsfjall en 2021, les éruptions les plus récentes se sont produites sur la péninsule de Reykjanes en Islande il y a huit siècles. Il soupçonne que cette nouvelle activité signale le début d’un nouveau cycle volcanique séculaire dans le sud-ouest de l’Islande.

« Nous n’avons souvent pas de trace des premiers stades de la plupart des éruptions volcaniques car elles sont enterrées par des coulées de lave de stade ultérieur », a-t-il déclaré. Ce projet leur a permis, selon les chercheurs, de voir un phénomène que l’on croyait possible mais qui n’a pas été vu directement.

Pour les scientifiques, cette découverte représente une « limite majeure » dans la façon dont nous construisons des modèles de volcans à travers le monde. Cependant, on ne sait pas encore à quel point ce phénomène est représentatif pour d’autres volcans, ni quel rôle il joue dans l’apparition d’une éruption. Pour Jackson, c’est un rappel que la Terre a encore des secrets à perdre.

« Ainsi, lorsque je sors pour échantillonner d’anciennes coulées de lave, ou lorsque je lis ou écris des articles à l’avenir, cela restera toujours dans mon esprit : ce n’est peut-être pas toute l’histoire de l’éruption », a-t-il déclaré.

Référence : « Rapid transformation of a deep magmatic source at Vagradalsvilla Volcano, Iceland » par Somundur A. Halldorsson, Edward W. Marshall, Alberto Carracciolo, Simon Matthews, Eniko Bali et Maja B. . Guðfinnsson, Olgeir Sigmarsson, John Maclennan, Matthew G. Jackson, Martin J. Whitehouse, Heejin Jeon, Quinten H. A. van der Meer, Geoffrey K. Mibei, Maarit H. Kalliokoski, Maria M. Melissa Ann Pfeffer, Samuel W. Scott, Ricky Kiertensdottir, Barbara I. Klein, Clive Oppenheimer, Alessandro Ayuba, Evgenia Ilyinskaya, Marcelo Pettito, Gaetano Giudice et Andrei Stefansson, 14 septembre 2022, tempérer la nature.
DOI : 10.1038 / s41586-022-04981-x