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Posté par Adrien le Samedi 30/04/2016 à 00:00
Comment localiser une remontée profonde de magma au Piton de la Fournaise
En étudiant les séismes sous le volcan du Piton de la Fournaise à La Réunion, une équipe de chercheurs des instituts de physique du globe de Strasbourg (CNRS, Univ Strasbourg) et de l'observatoire volcanologique du Piton de la Fournaise (IPGP, IPGP-CNRS-Paris Diderot) ont récemment découvert une remontée profonde de magma. Cette remontée de magma correspond au remplissage d'une chambre magmatique superficielle suivie quelques jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) plus tard par une éruption volcanique.


1. Le Piton de la Fournaise - Carte de l'édifice volcanique du Piton de la Fournaise. Les triangles orange indiquent les stations sismiques utilisées pour cette étude. Les fissures éruptives associés aux plus récentes éruptions sont indiquées par des lignes rouges. Les points bleus et verts sur la carte en bas correspondent respectivement aux séismes superficiels (au dessus du niveau de la mer) et profonds (sous le niveau de la mer). © O. Lengliné et al. GRL 2016
Avec plus d'une éruption par an en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient...), le Piton de la Fournaise est l'un des volcans les plus actifs au monde (Le mot monde peut désigner :). Comme sur la plupart des volcans, les éruptions y sont généralement précédées par une abondante activité sismique. On observe ainsi de véritables essaims de micro-séismes: des milliers de petits tremblements de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...) correspondant à autant de petites ruptures (Ruptures est le second album de la série de science-fiction Orbital constituée de diptyques, dessiné par Serge Pellé et écrit par Sylvain Runberg, sorti en juin 2007 par les...) déclenchées au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale...) de l'édifice volcanique. Au Piton de la Fournaise, cette activité est tellement importante qu'il devient même difficile de détecter et de localiser précisément tous ces signaux en utilisant des procédures classiques.

Pour identifier un maximum de tremblements de terre, les chercheurs ont donc essayé de resserrer les mailles du filet en appliquant de nouvelles méthodes de détection automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour fondements théoriques...). Les résultats furent sans appels avec un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de séismes détectés automatiquement. En étudiant finement le délai temporel entre ces signaux, tous ces séismes nouvellement détectés ont également pu être localisés précisément.

La Figure 1 montre la localisation de ces tremblements de terre. Deux familles de séismes peuvent êtres distinguées: des séismes superficiels au dessus du niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de référence adéquat.) (en bleu) et des séismes profonds sous le niveau de la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) (en vert). Ces deux grandes familles sont séparés par une zone silencieuse (sans séismes) de 1 km d'épaisseur et correspondant à une chambre magmatique superficielle. Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) sur la Figure 2 et la Figure 3 montrent que les séismes profonds ont progressivement été activés en remontant 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 confondu avec sa mesure, sa...). Ces séismes sont les marqueurs d'une migration profonde de magma venant réalimenter la chambre magmatique superficielle. Cette arrivée de magma est associée à une augmentation de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) qui se traduit par le déclenchement de séismes au dessus du réservoir magmatique, suivie quelques jours plus tard par une éruption au niveau du cône principal.

Sans l'utilisation de méthodes de détection et de localisation fine, le suivit de cette remontée profonde de magma n'aurait pas pu être effectuée aussi précisément. Le même type de phénomène a été observé en 1998. On peut penser que ces réalimentations magmatiques ont lieu plus fréquemment sous le 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 tels...) du Piton de la Fournaise, mais sans avoir été détectées jusqu'ici. De nombreux mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de travail sont nécessaires aux sismologues pour identifier et localiser tous les séismes pendant les crises sismiques précédent les éruptions volcaniques. L'utilisation de nouvelles méthodes telles qu'utilisées pendant cette étude pourrait faciliter cette tâche dans le futur et améliorer notre compréhension de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) du Piton de la Fournaise.


2. Evolution de la profondeur des séismes - Chaque point noir correspond à un séisme localisé pendant cette étude. On observe une migration verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) de la sismicité profonde en avril 2015. © O. Lengliné et al. GRL 2016


3. Distribution des séismes dans l'espace et dans le temps - Coupes nord-sud et est-ouest de la sismicité sous le Piton de la Fournaise. Les points colorés indiquent les séismes déclenchés pendant les 10 premiers jours de remontée verticale de la sismicité. Les points gris indiquent les autres séismes déclenchés en 2014-2015. © O. Lengliné et al. GRL 2016

Ce travail a été financé par le programme CNRS-INSU TelluS Aléas. Les données utilisées proviennent du réseau sismologique de l'Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF).

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Source: CNRS-INSU