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Dans une étude publiée dans le journal Nature Communications, des chercheurs et ingénieurs de l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) et du GFZ Helmholtz Centre for Geosciences proposent une nouvelle méthode de détection, baptisée "Jerk" (en français "à-coup"), capable d'identifier en temps réel des signaux précurseurs très précoces des éruptions volcaniques à partir d'un seul instrument sismologique.
© A. Peltier / OVPF-IPGP, 2015
La méthode "Jerk" permet de détecter en temps réel des mouvements extrêmement subtils du sol liés aux injections de magma en profondeur. Ces signaux, appelés signaux Jerk, se manifestent sous la forme de transitoires à très basse fréquence observés dans les mouvements horizontaux du sol, à la fois en accélération et en inclinaison. Les auteurs montrent qu'ils sont probablement générés par les processus de fracturation dynamique de la roche précédant une éruption. D'une amplitude de l'ordre de quelques nanomètres par seconde cube (nm/s³), ces signaux peuvent être détectés à l'aide d'un seul sismomètre à très large bande, moyennant un traitement spécifique intégrant notamment la correction des marées terrestres.
En avril 2014, l'outil a été implémenté à l'observatoire volcanologique du Piton de la Fournaise de l'IPGP (OVPF-IPGP, île de La Réunion) comme un module entièrement automatisé du système WebObs, en exploitant les données d'une station sismologique du réseau mondial Geoscope située à 8 km du sommet du volcan (Rivière de l'Est).
Dès le 20 juin 2014, une première alerte a été envoyée 1 heure et 2 minutes avant le début de l'éruption. Durant plus de 10 années, ce système de détection et d'analyse des signaux Jerk a fonctionné en continu 24h/24, permettant d'émettre des alertes automatiques pour 92 % des 24 éruptions qui se sont produites entre 2014 et 2023. Les délais d'alerte varient de quelques minutes à 8,5 heures avant que le magma n'atteigne la surface. La méthode a également été testée sur les données de 24 anciennes éruptions entre 1998 et 2010, montrant que l'alerte Jerk fonctionne de façon systématique.
La grande originalité de ces travaux réside dans le fait que la méthode Jerk a été testée et validée en temps-réel de façon automatique et non supervisée durant plus de 10 ans, contrairement à l'immense majorité des études de précurseurs éruptifs publiées dans la littérature qui se basent sur un post-traitement de données et une analyse a posteriori.
Le système a cependant produit quelques fois des “faux positifs” — des alertes claires mais non suivies d'éruption — qui se sont toutes révélées être de réelles intrusions de magma ou “éruptions avortées” , une interprétation consolidée par tous les autres observables telles que la sismicité, les déformations et les analyses de gaz volcaniques. Outre l'efficacité de l'alerte Jerk pour les éruptions, l'outil se révèle ainsi un détecteur parfait et non-équivoque des intrusions magmatiques.
Lors de la dernière crise sismique au Piton de la Fournaise le 5 décembre 2025, associée à de faibles déformations et anomalies de gaz, un petit signal Jerk a été émis (seulement 0,1 nm/s3), confirmant qu'une intrusion de magma avait bien eu lieu.
Le Piton de la Fournaise étant un volcan laboratoire très instrumenté et surveillé, l'outil Jerk est utilisé par l'OVPF-IPGP comme indicateur complémentaire aux nombreux signes précurseurs des autres observables, permettant de confirmer la réalité d'une intrusion magmatique.
Sur d'autres volcans peu instrumentés, l'outil Jerk pourrait être utilisé comme méthode simple et efficace d'alerte précoce des éruptions volcaniques. Il reste maintenant beaucoup à faire et en particulier tester la méthode sur d'autres volcans actifs, à commencer par l'Etna (Italie) où un projet impliquant le GIPP (Geophysical Instrumental Pool of Potsdam) visant à détecter le signal Jerk avec un nouveau réseau de sismomètres devrait débuter dès 2026, en collaboration avec l'INGV (Italy).