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 plus tard par une éruption volcanique.

Avec plus d'une éruption par an en moyenne, le Piton de la Fournaise est l'un des volcans les plus actifs au monde. 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 correspondant à autant de petites ruptures déclenchées au sein 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. Les résultats furent sans appels avec un grand nombre 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 (en bleu) et des séismes profonds sous le niveau de la mer (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 sur la Figure 2 et la Figure 3 montrent que les séismes profonds ont progressivement été activés en remontant vers la surface. 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 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 du Piton de la Fournaise, mais sans avoir été détectées jusqu'ici. De nombreux mois 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 du Piton de la Fournaise.



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).