La progression silencieuse vers une super-éruption

Publié par Redbran le 03/11/2021 à 13:00
Source: Université de Genève
On estime qu'environ 5 à 10 volcans dans le monde sont capables de produire une super-éruption qui pourrait avoir des conséquences catastrophiques sur le climat mondial. L'un de ces volcans se cache sous les eaux du lac Toba à Sumatra et a provoqué deux super-éruptions au cours du dernier million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) d'années. Mais quand aura lieu la prochaine ? Y aura-t-il des signes avant-coureurs ?

Photo du lac Toba à Sumatra (Sumatra est une île indonésienne située sur l'équateur. Son nom vient de...) et de son île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un...) créée par l'accumulation de magma dans le réservoir magmatique du volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et...). © UNIGE

Pour répondre à ces questions, une équipe internationale de géologues dirigée par l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE) et l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Pékin (Pékin (ou Beijing) (?? ; pinyin : B?ij?ng   Écouter la prononciation...), en Chine, a mis au point (Graphie) une analyse des taux d'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un...) et de plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et...) présents dans les zircons - un minéral que l'on trouve généralement dans les éruptions volcaniques explosives - pour déterminer combien de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) le volcan a mis pour préparer ses super-éruptions. Malheureusement, ces résultats, publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), réfutent l'idée que des signes géologiques inhabituels annonceraient une super-éruption imminente. Au contraire, le magma s'accumule silencieusement dans le réservoir magmatique, jusqu'à ce que ces explosions massives se produisent.

Le volcan Toba à Sumatra a provoqué deux des plus grandes éruptions connues sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...): la première il y a 840'000 ans, la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) il y a 75'000 ans, chacune mesurant environ 2'800 km3, assez pour recouvrir toute la Suisse de 7 cm de cendres et représentant 70'000 fois la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de magma expulsée à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) par l'éruption actuelle de La Palma. Deux autres éruptions plus petites ont eu lieu, l'une il y a 1,4 million d'années et l'autre il y a 500'000 ans.

Les géologues de l'UNIGE et de l'Université de Pékin s'intéressent au volcan Toba, car nous n'avons pas de trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le...) historique des réactions des êtres humains ayant été confrontés à une super-éruption de la taille de celles qui l'a produites par le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...). Un tel événement affecterait le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...) global de la Terre et poserait de nombreux problèmes, notamment en termes d'approvisionnement alimentaire, sans parler du déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) des populations. "Le volcan Toba est une caldeira, ce qui signifie que les éruptions précédentes ont créé une grande dépression qui est occupée aujourd'hui par le lac", explique Luca Caricchi, professeur au Département des sciences de la Terre de la Faculté des sciences de l'UNIGE et co-auteur de l'étude.

Au centre du lac se trouve une île qui a surgi des eaux en raison de la poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air...) du magma injecté dans le réservoir subvolcanique. "Nous observons que cette île augmente progressivement en hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.), ce qui indique que le volcan est actif et que le magma s'accumule en dessous", explique Ping-Ping Liu (Liu (chinois : 柳宿, pinyin : liǔ xiù) est une loge lunaire de...), professeure au Département des sciences de la terre et de l'espace de l'Université de Pékin et première auteure de l'article. Mais sommes-nous proches de la prochaine super-éruption ?

Mesurer les taux d'uranium et de plomb dans les zircons

Le zircon (Le mot zircon provient soit de l'arabe zarqun, « cinabre », ou du perse zargun,...) est un minéral que l'on trouve dans les produits d'éruptions volcaniques explosives. "L'une de ses caractéristiques est qu'il contient de l'uranium dans sa structure", explique Ping-Ping Liu. Avec le temps, l'uranium se désintègre en plomb. "Ainsi, en mesurant les taux d'uranium et de plomb dans un zircon à l'aide d'un spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant de décomposer une quantité...) de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...), nous pouvons déterminer son âge", précise la géologue. Les scientifiques ont déterminé l'âge d'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de zircons extraits des produits des différentes éruptions: le zircon le plus jeune fournit des informations sur la date de l'éruption et les zircons plus anciens révèlent l'histoire de l'accumulation du magma qui a précédé les super-éruptions.

"La première super-éruption s'est produite il y a environ 840'000 ans et nous avons déterminé qu'elle a nécessité 1,4 million d'années d'apport de magma, alors que le magma qui a alimenté la deuxième super-éruption d'il y a 75'000 ans ne s'est accumulé qu'en 600'000 ans", note Luca Caricchi. Pourquoi le temps d'accumulation du magma a-t-il été divisé par deux, alors que les deux super-éruptions étaient de même taille ? "Cela est lié à l'augmentation progressive de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre....), dans laquelle se trouve le réservoir magmatique de Toba", explique Ping-Ping Liu. L'apport de magma a progressivement réchauffé la croûte terrestre environnante, qui, parce qu'elle est plus chaude, fait que le magma se refroidit moins vite. "C'est un 'cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale...) vicieux' des éruptions: plus le magma chauffe la croûte, plus il se refroidit lentement et plus le rythme d'accumulation du magma s'accélère", précise-t-elle. Le résultat est que les super-éruptions deviennent plus fréquentes dans le temps.

Estimer le taux d'accumulation du magma pour anticiper la taille de la prochaine super-éruption

Cette technique, fondée sur la géochronologie du zircon, peut également être utilisée pour estimer le taux d'entrée du magma dans un réservoir magmatique. "Aujourd'hui, nous estimons qu'environ 320 km3 de magma pourraient être prêts à entrer en éruption dans le réservoir du volcan Toba", explique Luca Caricchi. Si une telle éruption se produisait maintenant, ce serait un événement catastrophique qui détruirait non seulement l'île très peuplée de Sumatra, mais aussi l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) mondial. Les géologues ont mesuré qu'actuellement 4 km3 de magma éruptible s'accumulent dans le réservoir de Toba tous les mille ans et que ce taux est stable tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) au long de son histoire éruptive. "La prochaine super-éruption de la taille des deux dernières aurait donc lieu dans environ 600'000 ans", poursuit-il. Cela n'exclut pas que des éruptions plus petites puissent avoir lieu entre-temps.

Cette méthode innovante peut être appliquée à tout autre volcan à l'échelle mondiale et pourrait servir à identifier le volcan le plus proche d'une super-éruption. "Il s'agit d'une grande avancée, car avec peu de super-éruptions au cours des deux derniers millions d'années, il ne nous est pas possible d'obtenir des valeurs statistiquement significatives pour la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) de ces événements catastrophiques à l'échelle mondiale", explique Ping-Ping Liu. "Notre étude montre également qu'aucun événement extrême ne se produit avant une super-éruption. Cela suggère que les signes d'une super-éruption imminente, tels qu'une augmentation significative des tremblements de terre ou un soulèvement rapide du sol, pourraient ne pas être aussi évidents que ceux décrits dans les films catastrophes de l'industrie cinématographique. Au volcan Toba, tout se passe en silence sous terre, et l'analyse des zircons nous donne maintenant une idée de ce qui est à venir", conclut Luca Caricchi.

Publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) est publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) - DOI: 10.1073/pnas.2101695118

Contact:
Luca Caricchi - Professeur associé, Département des sciences de la terre, Faculté des sciences - Luca.Caricchi at unige.ch
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