Un changement fondamental dans ce que nous savons du fonctionnement des volcans

Les découvertes récentes de l’éruption de Fagradalsfjall en Islande ont changé ce que nous savons du fonctionnement des volcans.

Apprendre quelque chose qui change radicalement la façon dont nous comprenons notre monde n’arrive pas très souvent. Mais pour le scientifique de la Terre Matthew Jackson de l’Université de Californie à Santa Barbara et pour des milliers de volcanologues du monde entier, cette découverte 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 ce à quoi les scientifiques s’attendaient au cours des deux siècles où les scientifiques ont étudié le volcan.

“Juste au moment où je pensais que nous étions sur le point de découvrir comment fonctionnait ce volcan, nous avons eu une grande surprise”, a-t-il déclaré.

Les découvertes des géoscientifiques ont été publiées le 14 septembre dans la revue tempérament.

10 000 ans par mois

Grâce à son départ, à la peste et à 780 ans de fonte de roches plutoniques, Jackson était au bon endroit et 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 éclaté avec du magma en mars 2021. À cette fois, tout le monde sur la péninsule de Rikjan est prêt pour une sorte d’éruption volcanique.

“Les tremblements de terre étaient très forts”, a-t-il déclaré à propos des quelque 50 000 tremblements de terre – de magnitude 4 ou plus – qui ont secoué le sol pendant des semaines et déstabilisé la plupart des Islandais.

La privation de sommeil en vaut la peine, cependant, et la bizarrerie se transforme rapidement en magie alors que la lave jaillit et éclabousse d’un trou dans le sol dans le Geldingadalur relativement vide. Les scientifiques et les visiteurs affluent dans la région pour voir le plus récent morceau de la croûte terrestre. Dès le départ, ils ont pu s’approcher suffisamment pour prélever des échantillons de lave en continu, en raison de la lenteur du flux de lave et des vents forts soufflant les gaz nocifs.

L’éruption volcanique du mont Fagradalsfjall en Islande.

Dirigés par Simundur Halldorsson de l’Université d’Islande, les géologues ont tenté de déterminer “la profondeur d’origine du magma dans le manteau, la quantité qui s’est déposée sous la surface avant une éruption et ce qui s’est passé dans le réservoir avant et pendant une éruption”. . éruption.” Des questions comme celles-ci, bien que basiques, sont cependant en fait parmi les plus grands défis pour ceux qui étudient les volcans. Cela est dû aux éruptions imprévisibles, aux dangers et conditions extrêmes, à l’éloignement et à l’inaccessibilité de nombreux sites actifs.

“L’hypothèse est que la chambre magmatique se remplit lentement au fil du temps et que le magma se mélange bien”, a expliqué Jackson. “Ensuite, il s’assèche pendant 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 s’écoule de la Terre.

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

“Mais en Islande, il y a plus de 1 000 facteurs avec un taux de changement plus élevé pour les indicateurs chimiques clés”, a poursuivi Jackson. “En un mois, l’éruption de Fagradalsfjall présente plus de variations de composition que l’éruption de Kīlauea n’en a montré depuis des décennies. La gamme totale des compositions chimiques échantillonnées lors de cette première éruption lunaire couvre toute la gamme qui a éclaté dans le sud-ouest de l’Islande au cours des 10 000 dernières années.”

Vue nocturne d’une éruption volcanique sur le mont Fagradalsfjall en Islande.

Cette asymétrie est causée par le prochain lot de magma s’écoulant dans la chambre depuis le manteau plus profond, selon les scientifiques.

“Imaginez une lampe à lave dans votre esprit”, a déclaré Jackson. « Vous avez une lampe chauffante au fond, la bulle se réchauffe et le point monte et refroidit puis s’enfonce. Nous pouvons penser au manteau terrestre – du haut du noyau au bas des plaques tectoniques – fonctionnant un peu comme une lampe à lave.” Il a poursuivi en expliquant qu’à mesure que la chaleur fait monter et former des amas et se déplace fortement vers le haut vers la surface, la roche en fusion de ces amas s’accumule dans l’espace et se cristallise, les gaz s’échappent à travers la croûte et la pression augmente jusqu’à ce que le magma trouve un moyen de s’évader.

Comme le montre l’article, ce qui éclate au cours des premières semaines est le type de magma “appauvri” qui s’accumule.g dans le réservoir, qui se trouve à environ 16 km sous la surface. Cependant, en avril, des preuves ont montré que la chambre avait été remplie avec un type “enrichi” plus profond qui avait été reconstitué avec une composition différente. Obtenu à partir d’une région différente du panache du manteau qui s’élève sous l’Islande. Ce nouveau magma a une composition chimique moins modifiée, avec une teneur plus élevée en magnésium et un pourcentage plus élevé de dioxyde de carbone. Cela indique que moins de gaz s’échappe de ce magma profond. En mai, le magma qui contrôle le flux est le type le plus profond et le plus riche. Ce changement rapide et extrême de la composition du magma à ce hotspot mangeur de plumes, disent-ils, “n’a jamais été observé auparavant dans un avenir proche”.

Cependant, Jackson dit que ces changements de maquillage ne sont peut-être pas rares. Cependant, la possibilité d’échantillonner des éruptions à un stade aussi précoce n’est pas rare. Par exemple, avant l’éruption de Fagradalsfjall en 2021, l’éruption la plus récente s’est produite sur la péninsule de Reykjanes en Islande il y a huit siècles. Il soupçonne que cette nouvelle activité signale le début d’un nouveau cycle volcanique séculaire dans le sud-ouest de l’Islande.

“Nous n’avons souvent pas d’enregistrements des premiers stades de la plupart des éruptions volcaniques car ils sont enterrés par des coulées de lave de stade ultérieur”, a-t-il déclaré. Le projet leur permet, selon les chercheurs, de voir des phénomènes que l’on pense possibles mais qui ne sont pas directement visibles.

Pour les scientifiques, ces découvertes représentent une “limite majeure” dans la façon dont nous construisons des modèles de volcans à travers le monde. Cependant, on ne sait pas encore à quel point ce phénomène est représentatif pour d’autres volcans, ni quel est son rôle dans les éruptions. Pour Jackson, c’est un rappel que la Terre détient encore des secrets.

“Ainsi, lorsque je sors pour échantillonner d’anciennes coulées de lave, ou lorsque je lis ou écris un futur article, ce sera toujours dans mon esprit : ce n’est peut-être pas toute l’histoire de cette éruption”, a-t-il déclaré.

Référence : “Transformasi cepat Sumber magmatik Dalam di Gunung Berapi Vagradalsvilla, Islande” oleh Somundur A. Halldorsson, Edward W. Marshall, Alberto Carracciolo, Simon Matthews, Eniko Bali, et Maja B. . 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. Melissa Ann Pfeffer, Samuel W. Scott, Ricky Kiertensdottir, Barbara I. Klein, Clive Oppenheimer, Alessandro Ayuba, Evgenia Ilyinskaya, Marcelo Pettito, Gaetano Giudice et Andrei Stefansson, 14 septembre 2022, tempérament.
DOI : 10.1038 / s41586-022-04981-x