Le Vésuve, l’un des volcans les plus dangereux d’Europe, fait-il une sieste prolongée ?

Le Vésuve, l'un des volcans les plus dangereux d'Europe, fait-il une sieste prolongée ?

Le grenat est un choix inhabituel pour déterminer l’âge des éjectas volcaniques. Les chercheurs utilisent généralement des zircons, qui sont de minuscules minéraux accessoires présents dans de nombreuses roches ignées. Cependant, le magma du Vésuve est trop alcalin pour cristalliser les zircons, mais il est riche en grenat.

Pour déterminer l’âge des grenats, les chercheurs ont utilisé les éléments radioactifs uranium et thorium. La structure cristalline du grenat incorpore ces deux éléments en quantités faibles mais mesurables, avec une préférence pour l’uranium. En utilisant le rapport entre les isotopes uranium-238 et thorium-230, les chercheurs peuvent calculer l’âge de cristallisation des minéraux.

Les grenats utilisés pour cette étude proviennent tous de matériaux que l’équipe de l’ETH a collectés sur place avec l’aide de collègues des universités de Milan et de Bari. Pour ce faire, ils ont recherché des sites correspondants où les dépôts volcaniques des quatre éruptions mentionnées ci-dessus sont exposés en surface et accessibles pour l’échantillonnage.

Archéologie du Vésuve

Le Vésuve a craché ces dépôts de pierre ponce il y a 3 950 ans. Crédit : Jörn-Frederik Wotzlaw

Les intervalles se raccourcissent

En utilisant les âges de cristallisation des grenats, les chercheurs peuvent maintenant montrer que le type de magma le plus explosif du Vésuve (appelé magma “phonolitique”) est stocké dans un réservoir de la croûte supérieure pendant plusieurs milliers d’années avant que l’afflux de magma plus primitif et plus chaud de la croûte inférieure ne déclenche une éruption.

Pour les deux événements préhistoriques, les chercheurs ont déterminé que le magma phonolitique a résidé dans la chambre pendant environ 5 000 ans. Avant les éruptions de la période historique, il n’a été stocké dans ce réservoir que pendant environ 1 000 ans.

Pour toutes les éruptions, le temps de résidence du magma phonolitique dans la chambre crustale supérieure coïncide avec les périodes de repos du Vésuve.

“Nous pensons qu’il est probable qu’une grande masse de magma phonolitique dans la croûte supérieure ait bloqué la remontée de magma plus primitif et plus chaud provenant de réservoirs plus profonds”, explique Bachmann. “Le Vésuve a un système de plomberie assez compliqué”, ajoute-t-il en souriant.

Illustration des chambres volcaniques

Illustration. Crédit : Olivier Bachmann / ETH Zürich

Sous le volcan se trouvent plusieurs chambres magmatiques reliées par un système de tuyaux. La chambre supérieure, qui est critique pour les éruptions, se remplit de magma provenant d’une des chambres inférieures en un temps assez court. Dans cet environnement plus froid, le magma se refroidit et se cristallise, entraînant des modifications chimiques de la masse fondue résiduelle (un processus appelé “différenciation magmatique”). Les experts appellent le magma “différencié” du Vésuve phonolite. À un moment donné (probablement à intervalles relativement réguliers), un magma plus primitif, ou “mafique”, s’écoule dans la chambre supérieure depuis de plus grandes profondeurs. Cette recharge entraîne une augmentation de la pression à l’intérieur de la chambre, qui peut forcer le magma phonolitique à remonter, potentiellement jusqu’à la surface, déclenchant ainsi une éruption.

Un réservoir de magma phonolitique semble avoir presque toujours existé sous le Vésuve au cours des 10 000 dernières années. Cependant, la question est de savoir s’il en existe un aujourd’hui qui pourrait alimenter une éruption dangereuse comme celle d’il y a 3’950 ans ou celle de 79 après JC.

Une accumulation de magma plutôt improbable

Les études sismiques indiquent qu’il existe effectivement un réservoir à une profondeur d’environ six à huit kilomètres sous le Vésuve. Cependant, la composition du magma qu’il contient – c’est-à-dire s’il est phonolitique ou plus mafique – ne peut être déterminée à l’aide de la technologie sismique. Mais comme le Vésuve produit essentiellement du magma mafique depuis 1631, les chercheurs estiment qu’il est peu probable que de la phonolite différenciée s’accumule actuellement. “La dernière éruption majeure, en 1944, remonte maintenant à près de 80 ans, ce qui pourrait bien être le début d’une période de quiescence prolongée pendant laquelle le magma différencié peut s’accumuler. Néanmoins, une éruption dangereuse comparable à celle de 79 après J.-C. nécessite probablement que la période de repos dure beaucoup plus longtemps”, précise Wotzlaw.

Si un magma majoritairement mafique est éjecté dans les prochaines décennies, cela pourrait indiquer que le corps magmatique détecté par les études sismiques n’est pas composé de magma différencié et qu’aucun n’est actuellement présent sous le Vésuve. “C’est pourquoi nous pensons qu’il est plus probable qu’une grande éruption explosive du Vésuve ne se produise qu’après une période de quiescence de plusieurs siècles”, explique M. Bachmann. Wotzlaw ajoute : “Toutefois, des éruptions plus petites mais toujours très dangereuses, comme celle de 1944 ou même celle de 1631, peuvent se produire après des périodes de quiescence plus courtes. Il est impossible jusqu’à présent de prévoir avec précision la taille et le style des éruptions volcaniques. Cependant, le réveildes réservoirs de magma sous les volcans sont maintenant reconnaissables par la surveillance.”

Une surveillance étroite

Pour éviter toute mauvaise surprise, le Vésuve et son activité, ainsi que son grand frère à l’ouest, les Champs Phlégréens, sont surveillés 24 heures sur 24. Par exemple, l’Institut national italien de géophysique et de volcanologie mesure chaque tremblement de terre autour des volcans, analyse les gaz émis par les fumerolles et observe la déformation du sol, qui sont des indicateurs de l’activité souterraine. Il existe également un plan d’urgence indiquant comment évacuer la région de Naples si la surveillance conclut à l’imminence d’une éruption.

Référence : “La pétrochronologie des grenats révèle la durée de vie et la dynamique des chambres magmatiques phonolitiques à Somma-Vesuvius” par Jörn-Frederik Wotzlaw, Lena Bastian, Marcel Guillong, Francesca Forni, Oscar Laurent, Julia Neukampf, Roberto Sulpizio, Cyril Chelle-Michou et Olivier Bachmann, 12 janvier 2022, Science Advances.
DOI : 10.1126/sciadv.abk2184

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