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Posté par Michel le Lundi 06/02/2012 à 00:00
L'éruption du Santorin à l'époque minoenne décodée
Les éruptions caldériques comme celle qui détruisit une partie de l'Ile de Santorin (Grèce) sont mal connues et il est à ce jour impossible de les prévoir. En étudiant la zonation des éléments traces de minéraux contenus dans les ponces déposées lors l'éruption minoenne du volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et l'empilement de matériaux issus de la montée d'un magma sous forme de lave et de tephras...) Santorin, une équipe internationale (France, Singapour, Suisse) démontre que la dernière phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de gestation de tels événements dure moins d'un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois...), ce qui est très court au regard des milliers d'années de repos depuis la dernière éruption du volcan . Elle est provoquée par des intrusions successives de magma riche en silice dans les profondeurs de l'édifice volcanique. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature .


Produits de l'éruption du Santorin à la fin de l'âge de Bronze (Minoen). La falaise (Une falaise est un escarpement rocheux créé par l'érosion le long d'une côte. On peut distinguer les falaises basses (hauteur inférieure à 2 mètres), les falaises moyennes (entre 2 et 10 mètres) et les falaises hautes (plus de 10 mètres). Les plus...) atteint 20 mètres de haut.

Les éruptions caldériques sont l'un des phénomènes les plus destructeurs sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...). Ces éruptions ne durent que quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) à quelques jours seulement, mais elles libèrent tellement de magma (des dizaines à des milliers de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) cubes) que le volcan s'effondre sur lui-même, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle se caractérise par son timbre...) une vaste dépression (une caldéra). De telles éruptions se produisent rarement à l'échelle de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) humaine, mais leurs effets sont dévastateurs aux échelles locales et mondiales. Les écoulements pyroclastiques dont la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) voisine les 400°C inondent le terrain autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent...) du volcan et détruisent tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) sur leur passage ; d'énormes panaches de cendres et d'aérosols acides atteignent et s'étalent dans la haute atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) perturbant le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la...) global.

Une telle éruption s'est produit sur l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné...) de Santorin (Grèce) à l'âge de bronze. Les tsunamis créés par l'entrée des écoulements pyroclastiques dans la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) et par l'effondrement de la caldera ont impacté la civilisation minoenne en Crête, 100 km au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.). Les volcans de Yellowstone (Etats-Unis) et Campei Flegrei (Italie) ont eu des éruptions caldériques il y a 640 000 et 39 000 ans, respectivement. Si quelques éruptions caldériques se sont produites aux temps historiques (ex. Mont Pinatubo, Philippines (La République des Philippines est un pays constituée d'un archipel de 7 107 îles dont onze d'entre elles totalisent plus de 90 % des...), 1991), les longues phases précurseur n'ont jamais été suivies par l'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) moderne. En conséquence, les phénomènes précurseurs associés à de tels événements ne sont pas connus. Une meilleure compréhension des processus qui mènent aux grandes éruptions caldériques est donc critique pour leur prédiction.


Image d'un cristal de feldspath plagioclase contenu dans une ponce du Santorin, obtenue par microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie...) électronique, montrant la zonation du cristal. Le diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie etc. employé dans tous les aspects des activités humaines pour...) du haut montre la zonation du contenu en magnésium (points noirs). Quand le cristal croît, il incorpore du magnésium (ligne bleue). Avec le temps le magésium diffuse à l'extérieur du cristal, essayant d'atteindre un profil d'équilibre (ligne verte) sans l'atteindre. En modélisant mathématiquement la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information),...) (ligne rouge), les auteurs sont capables de montrer que le cristal n'a pas résidé dans le magma plus qu'un siècle avant l'éruption minoenne. © Druitt et al. Nature 2012

Les auteurs de l'article ont étudié le zonage chimique des cristaux présents dans les produits ponceux de l'éruption minoenne du volcan Santorin pour mieux comprendre les processus pré-éruptifs et déterminer leur échelle de temps. La technique consiste à analyser ponctuellement la composition d'éléments tels que le magnésium, le strontium et le titane qui sont présents en quantités traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le cadre du premier pilier...) dans un minéral, le feldspath plagioclase, et à établir le taux de diffusion et de rééquilibrage de ces éléments lorsque l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels,...) (pression, température, composition magmatique) du cristal change. Les résultats donnent des informations sur la vitesse (On distingue :) à laquelle les grands systèmes caldériques passent de l'état de repos à l'état éruptif.

Malgré le grand volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de magma produit (40 à 60 kilomètres cubes), et la longue (18 000 ans) période écoulée depuis la précédente grande éruption du Santorin, la plupart des cristaux dans le magma minoen ont enregistré des processus datant de moins de 100 ans avant l'éruption. Ce résultat surprenant s'explique par la réalimentation de la chambre magmatique par de gros volumes de magma riche en silice au cours du siècle précédent l'éruption, et le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi appelée mélange....) de différents volumes de magma toujours en cours pendant les derniers mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.). Il semble que les dernières phases d'assemblage des grands réservoirs magmatiques peuvent se produire sur les échelles de temps géologiquement très courtes par rapport à la période de repos, avec des phases de croissance importantes peu avant l'éruption. Ce type de magma est chargé en gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...). La réalimentation de la chambre a probablement pour effet de mettre le magma sous pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et de déclencher l'éruption.

Ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) ont des implications pour les stratégies de surveillance des caldéras en état de repos prolongé mais potentiellement actives. Des volumes d'intrusions magmatiques élevés, maintenus sur quelques décennies, sont peut-être nécessaires pour "conditionner" les grands réservoirs magmatiques avant une éruption. La réalimentation rapide du réservoir est nécessaire pour fracturer les roches encaissantes, permettre la propagation d'un filon de magma visqueux vers la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) et initier l'éruption. Le défis est maintenant de détecter les signaux géophysiques crées par ces processus profonds bien en avance des éruptions explosives de grand ampleur.


Référence:

Decadal to monthly timescales of magma transfer and reservoir growth at a caldera volcano - T. Druitt, F. Costa, E. Deloule, M. Dungan, B. Scaillet -Nature, 2 février 2012.


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Source: CNRS-INSU