The Earth’s Newest Secret: Fundamental Changes to What We Know About How Volcanoes Work

Les découvertes récentes des éruptions islandaises du Fagradalsfjall modifient ce que nous savons du fonctionnement des volcans.

Apprendre quelque chose qui change fondamentalement la façon dont nous comprenons notre monde n’arrive pas très souvent. Mais pour l’Université de Californie, le scientifique de Santa Barbara Land Matthew Jackson et les milliers de volcanologues du monde entier, une telle révélation vient de se produire.

Lors de l’échantillonnage du magma du volcan Fagradalsfjall en Islande, Jackson et ses collègues ont découvert un processus beaucoup plus dynamique que quiconque ne l’avait supposé au cours des deux siècles où les scientifiques ont étudié les volcans.

“Juste au moment où je pense que nous nous rapprochons de la compréhension du fonctionnement de ces volcans, nous allons avoir une grosse surprise”, a-t-il déclaré.

Les découvertes des géologues ont été publiées le 14 septembre dans la revue La nature.

10 000 ans en un mois

Grâce à un congé sabbatique, une pandémie et 780 ans de fonte de roche souterraine, Jackson était au bon endroit au bon moment pour assister à la naissance de Fagradalsfjall, une fissure dans les basses terres du sud-ouest de l’Islande qui s’est fendue et a explosé avec du magma en mars 2021 À ce moment-là, tout le monde sur la péninsule de Reykjanes était prêt pour une sorte d’éruption, a-t-il déclaré.

“L’essaim de tremblements de terre était intense”, a-t-il déclaré à propos des quelque 50 000 secousses, d’une magnitude d’environ 4 ou plus, qui ont secoué la terre pendant des semaines et tenu la majeure partie de la population islandaise en haleine.

Cependant, la privation de sommeil en valait la peine, et la morosité s’est rapidement transformée en fascination alors que la lave bouillonnait et éclaboussait du trou dans le sol de la région relativement vide de Geldingadalur. Les scientifiques et les visiteurs ont afflué dans la région pour observer la nouvelle section de la formation de la croûte terrestre. Au début, ils ont pu s’approcher suffisamment pour échantillonner la lave en continu, en raison de l’écoulement lent de la lave et des vents forts qui ont soufflé des gaz nocifs.

Dirigés par Sæmundur Halldórsson de l’Université d’Islande, les géologues essayaient de découvrir “à quelle profondeur dans le manteau le magma est né, à quelle distance sous la surface il était stocké avant l’éruption, et ce qui se passait dans le réservoir avant et pendant l’éruption”. éruption.” “. l’éruption.” Des questions comme celles-ci, bien que fondamentales, sont en fait parmi les plus grands défis pour ceux qui étudient les volcans. Cela est dû à l’imprévisibilité des éruptions, au danger et aux conditions extrêmes, ainsi qu’à l’éloignement et à l’inaccessibilité de nombreux sites actifs.

“L’hypothèse était qu’une chambre magmatique se remplit lentement au fil du temps et que le magma se mélange bien”, a expliqué Jackson. “Et puis il s’écoule au cours de l’éruption.” À la suite de ce processus en deux étapes bien défini, a-t-il ajouté, ceux qui étudient les éruptions volcaniques ne s’attendent pas à voir des changements significatifs dans la composition chimique du magma lorsqu’il quitte la terre.

“C’est ce que nous voyons sur le mont Kīlauea à Hawaï”, a-t-il déclaré. « Vous aurez des éruptions cutanées qui durent des années et il y aura des changements mineurs au fil du temps.

“Mais en Islande, il y avait plus d’un facteur de 1 000 taux de changement plus élevés pour les indicateurs chimiques clés”, a poursuivi Jackson. “En un mois, l’éruption du Fagradalsfjall a montré une plus grande variabilité de composition que les éruptions du Kīlauea depuis des décennies. La gamme complète des compositions chimiques qui ont été échantillonnées à partir de cette éruption au cours du premier mois couvre toute la gamme qui a éclaté dans le sud-ouest de l’Islande au cours des 10 000 dernières années.”

Cette variabilité est le résultat de lots ultérieurs de magma s’écoulant dans la chambre depuis les profondeurs du manteau, selon les scientifiques.

“Imaginez une lampe à lave dans votre esprit”, a déclaré Jackson. “Vous avez une ampoule chaude au fond, elle chauffe une goutte et la goutte monte, se refroidit puis coule. Nous pouvons penser au manteau terrestre, du haut du noyau jusqu’en dessous des plaques tectoniques, fonctionnant comme une lampe à lave.” Il a poursuivi en expliquant qu’à mesure que la chaleur fait monter des régions du manteau et forme des panaches qui se déplacent avec force vers la surface, la roche en fusion dans ces panaches s’accumule dans des chambres et se cristallise, les gaz s’échappant à travers la croûte et la pression augmente jusqu’à ce que le magma trouve un moyen de s’échapper.

Comme décrit dans l’article, ce qui a éclaté au cours des premières semaines était le type de magma “appauvri” attendu qui s’était accumulé.gramme dans le réservoir, qui est à environ 10 miles (16 km) sous la surface. Cependant, en avril, des preuves ont montré que la caméra était rechargée par des fondus plus profonds de type “riche” avec une composition différente. Ceux-ci ont été obtenus à partir d’une région différente du panache ascendant du manteau sous l’Islande. Ce nouveau magma avait une composition chimique moins modifiée, avec une teneur en magnésium plus élevée et une proportion plus élevée de dioxyde de carbone gazeux. Cela indiquait que moins de gaz s’étaient échappés de ce magma plus profond. En mai, le magma dominant la coulée était du type le plus profond et le plus enrichi. Ces changements rapides et extrêmes dans la composition du magma dans un point chaud alimenté par une colonne, disent-ils, “n’ont jamais été observés auparavant en temps quasi réel”.

Cependant, Jackson a déclaré que ces changements de composition n’étaient peut-être pas si rares. C’est juste que les occasions d’échantillonner des éruptions cutanées à un stade aussi précoce ne sont pas courantes. Par exemple, avant l’éruption de Fagradalsfjall en 2021, les éruptions les plus récentes sur la péninsule islandaise de Reykjanes se sont produites il y a huit siècles. Il soupçonne que cette nouvelle activité signale le début d’un nouveau cycle volcanique, peut-être long de plusieurs siècles, dans le sud-ouest de l’Islande.

“Nous n’avons souvent pas de trace des premiers stades de la plupart des éruptions car elles sont ensevelies par des coulées de lave de stade avancé”, a-t-il déclaré. Ce projet, selon les chercheurs, leur a permis de voir pour la première fois un phénomène que l’on croyait possible mais dont on n’avait jamais été directement témoin.

Pour les scientifiques, ce résultat présente une “contrainte clé” sur la manière dont les modèles de volcans dans le monde seront construits. Cependant, on ne sait pas encore à quel point ce phénomène est représentatif d’autres volcans, ni quel rôle il joue dans le déclenchement d’une éruption. Pour Jackson, c’est un rappel que la Terre a encore des secrets à révéler.

“Ainsi, lorsque je sors pour goûter à une ancienne coulée de lave, ou lorsque je lis ou écris des articles à l’avenir”, a-t-il déclaré, “ce sera toujours dans mon esprit : ce n’est peut-être pas l’histoire complète de l’éruption.”

Référence : “Rapid Change of a Deep Magmatic Source at Fagradalsfjall Volcano, Iceland” par Sæmundur A. Halldórsson, Edward W. Marshall, Alberto Caracciolo, Simon Matthews, Enikő Bali, Maja B. Rasmussen, Eemu Ranta, Jóhann Gunnarsson Robin, Guðmundur H Guðfinnsson, Olgeir Sigmarsson, John Maclennan, Matthew G. Jackson, Martin J. Whitehouse, Heejin Jeon, Quinten HA van der Meer, Geoffrey K. Mibei, Maarit H. Kalliokoski, Maria M. Repczynska, Rebekka Hlín Rúnarsdóttir, Gylfi Sigurðsson, Melissa Anne Pfeffer, Samuel W. Scott, Ríkey Kjartansdóttir, Barbara I. Kleine, Clive Oppenheimer, Alessandro Aiuppa, Evgenia Ilyinskaya, Marcello Bitetto, Gaetano Giudice et Andri Stefánsson, 14 septembre 2022, La nature.
DOI : 10.1038/s41586-022-04981-x