De l’importance de l’étude des gaz dans les éruptions volcaniques, article de Laurent Sacco dans Futura Sciences

le 27 novembre 2016 par Sylvie

Les progrès dans la surveillance en continu de la composition des gaz volcaniques seraient en train de payer. Il semble que des modifications dans le rapport des quantités de gaz carbonique et soufrés soient un indicateur de la survenue d’une éruption d’après des études menées notamment dans la cadre du projet Decade.

Haroun Tazieff a longtemps pensé que l’étude des gaz volcaniques était une clé importante, si ce n’est la clé pour comprendre les mécanismes des éruptions et surtout les prévoir. Le journal Science a fait récemment écho dans un article de travaux menés par les volcanologues dans le cadre du projet Deep Earth Carbon Degassing (Decade) et qui tendent à donner encore plus de crédibilité à une méthode pour prédire les éruptions volcaniques en mesurant en continu les variations de la composition en carbone (C) et soufre (S) des gaz volcaniques.

Le volcanologue Jacques-Marie Bardintzeff, interrogé à ce sujet par Futura-Sciences nous a d’ailleurs confirmé que : « c’est un article très intéressant, avec une bonne mise au point. Lors d’une éruption, les fluides précèdent souvent les solides et constituent donc des « signes avant-coureurs ». Des mesures de plus en plus précises, et surtout en continu, affineront de toute façon les modèles de prévision. Comme cela est écrit dans l’article, il est aussi question des précisions obtenues concernant certaines idées connues (les mesures effectuées sur le Pinatubo en 1991). Par exemple, je parlai déjà de l’intérêt des mesures du rapport S/C, qui est le témoin d’une injection magmatique en profondeur, dans mon livre Volcanologie en 2006 ». (vidéo de l’interview a retrouvé sur http://www.futura-sciences.com/planete/actualites/volcanologie-volcan-saut-chimie-fumerolles-serait-bon-indicateur-eruption-65269/)

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La bande-annonce d’un documentaire sur le métier et les aventures des volcanologues, notamment Haroun Tazieff, disponible en DVD et sur YouTube. Durant plusieurs mois, nous suivons deux personnages principaux, un jeune chercheur belge prometteur qui se nomme Robin Campion et François « Fanfan » Le Guern, un des volcanologues français les plus expérimentés. Leurs parcours se répondent naturellement, s’entrelacent avec malice et nous livrent une histoire singulière des différentes époques de la volcanologie contemporaine. © Pierre Quiqueré

 

L’essor de la surveillance en continu des volcans

Cela fait des décennies que les volcanologues font des mesures de la composition des gaz volcaniques mais pendant longtemps, il ne s’agissait que de mesures sporadiques faites souvent à l’occasion d’expéditions aux plus proches des bouches éruptives, ce qui est naturellement dangereux. On cherche depuis longtemps également à relier des variations de la composition de ces gaz à la survenue d’éruptions mais, pour obtenir des résultats fiables, il fallait pouvoir faire des mesures en continu.

 On a déjà pu le faire avec d’autres techniques de surveillance de l’activité volcanique, à savoir la sismologie et la mesure de l’inclinaison des pentes d’un volcan qui changent lorsqu’il gonfle en raison de la remontée du magma. Des mesures peuvent être faites à distances avec des capteurs déposés sur les flancs des volcans et que peuvent alimenter des cellules photovoltaïques. Mais ce n’est qu’au début des années 2000 que l’on a pu commencer à faire de même avec des dispositifs capables d’analyser les gaz. Les chercheurs italiens ont été des pionniers dans ce domaine sur les volcans laboratoires que sont l’Etna et le Stromboli.

Il semble maintenant que de brusques modifications dans le rapport du contenu en atomes de carbone sur celui en atomes de soufre soient un bon indicateur de la survenue d’une éruption de quelques jours à quelques semaines à l’avance car on l’observe dans de plus en plus de volcans. Une nouvelle confirmation de cette découverte prometteuse a notamment été faite en étudiant le Turrialba au Costa Rica, comme l’explique une publication parue il y a quelques mois dans le célèbre Journal of Geophysical Research. Ce volcan de la fameuse ceinture de feu du Pacifique est l’un des plus surveillés du Costa Rica car il est situé à une trentaine de kilomètres seulement de San José, la capitale. Son dynamisme éruptif est à rapprocher de celui de Vulcano, dans les îles éoliennes, et il s’agit donc d’un volcan gris, explosif, générant des panaches de cendres pour l’essentiel.

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Une vidéo montrant l’activité éruptive du Turrialba au Costa Rica. © Repretel Costa Rica

Un modèle de dégazage du magma signalant une éruption imminente

D’après les volcanologues, la connexion entre la survenue d’une éruption et la modification de la géochimie des gaz volcaniques s’expliquerait de la manière suivante. Lorsque du magma progresse vers la surface, la pression exercée par les roches environnantes diminue de sorte que la solubilité des gaz change. On peut constater ce phénomène en débouchant une bouteille d’eau minérale, la baisse de pression provoque la libération de bulles de gaz. Dans les deux cas, il s’agit de dioxyde de carbone et c’est pour cette raison que le rapport C/S augmenterait brusquement dès que le magma en train de remonter serait à moins de 10 kilomètres de profondeur sous un édifice volcanique. Les gaz soufrés ne commenceraient à former des bulles dans le magma qu’à des profondeurs plus faibles.

L’interprétation des modifications du rapport C/S (que l’on observe quelques heures ou quelques jours avant une éruption dans le cas du Stromboli et de l’Etna) n’est cependant pas évidente en surface. Ainsi, dans le cas du volcan Poás, également situé au Costa Rica, les travaux menés dans la cadre du projet Decade ont montré au contraire une baisse du rapport C/S quelques jours avant une éruption. La raison semble être que le lac acide au sommet du volcan filtre les émissions de gaz soufrés alors qu’il laisse passer le gaz carbonique, produisant un rapport qui reste en général élevé et constant. Ce rapport change quand le magma est suffisamment proche de la surface pour que de plus grandes quantités de gaz soufrés soient libérées et ne soient pas absorbées par l’eau du lac.

D’autres volcans seront bientôt surveillés au niveau de leurs émissions de gaz. Bien qu’il reste des problèmes à résoudre, la surveillance satellitaire de leurs compositions va probablement se développer à l’avenir et l’on peut penser que l’on saura de mieux en mieux évaluer et prédire les risques d’éruptions sur les plus de 500 volcans actifs connus sur les continents.

Article de Laurent Sacco sur Futura Science :  www.futura-sciences.com/planete/actualites/volcanologie-volcan-saut-chimie-fumerolles-serait-bon-indicateur-eruption-65269/