Comment prédire les effondrements de caldera ?

Résultat scientifique Terre Solide

Les effondrements de caldera (cratère volcanique géant, de forme circulaire ou elliptique, formé suite au vidage de la chambre magmatique) sont des phénomènes rares. Seulement sept ont eu lieu au cours des cent dernières années. Ces événements peuvent engendrer des changements importants voire catastrophiques sur le paysage, l’environnement et l’activité des édifices volcaniques. Des travaux d’une équipe internationale de chercheurs1montrent la possibilité d’identifier le développement des premiers effondrements en profondeur avant le premier effondrement en surface lors de la formation de la caldera du Dolomieu à La Réunion en 2007.

  • 1. Impliquant des chercheurs de l'Institut de physique du globe de Paris (IPGP, CNRS / IPGP / Université Paris Diderot), du Laboratoire GéoSciences Réunion (LGSR, Université de la Réunion), de l'Observatoire volcanologique du Piton de la Fournaise (IPGP), du Laboratoire de Géophysique du Commissariat à l’Energie Atomique (CEA/DASE), ainsi que de The Australian National University et de ETH Zurich
Caldera du Dolomieu avant (photo de gauche prise le 21/12/2006 © Jennifer Greatoutdoors) et après l’effondrement principal du 5 avril 2007 (photo de droite prise le 10/04/2007 © OVPF - IPGP).

Le 5 avril 2007 à 20h48 (en temps universel), la caldera du Dolomieu du Piton de la Fournaise s’effondre lors d’un séisme anormalement lent de magnitude MS ~ 4.8, trois jours après le début de l’éruption historique du Piton de la Fournaise (pour son volume de lave émise).

Les données de la station sismologique permanente RER du réseau GEOSCOPE/IPGP installée à proximité du cratère du Dolomieu montrent que la formation de la caldera d’avril 2007 est le résultat d’une séquence de 48 effondrements sommitaux successifs qui se sont produits en 9 jours. 4 jours après le premier effondrement sommital, une caldera de 340 m de profondeur s’est formée.

Les enregistrements de la station sismique RER à très large bande passante ont permis à une équipe internationale de chercheurs de mettre en évidence des signaux ultra longues périodes (ULP) accompagnés de signaux de très longues périodes (VLP), d'une durée équivalente de 20 secondes, avant le déclenchement de l’effondrement en surface et pendant la formation de la caldera du Dolomieu. La similarité des caractéristiques de ces signaux suggère que le premier effondrement en profondeur a eu lieu approximativement 20 heures avant la rupture en surface et le début de la formation de la caldera.

L’identification de ces deux types de signaux montre la possibilité de détecter grâce à un sismomètre large bande les effondrements en profondeur et donc d’anticiper la formation en surface d’une caldera lorsque le rapport de forme entre la profondeur de la chambre magmatique et son diamètre est élevé. Les résultats de cette étude permettent aussi de mieux comprendre la dynamique et le processus à l’origine d'une caldera magmatique.

Inclinaison (en microradians) estimée à partir de la composante Nord-Sud de la station sismique RER. L’inclinaison est corrigée des variations liées à la marée terrestre.

Source

Fontaine F.R., Roult G., Hejrani B., Michon L., Ferrazzini V., Barruol G., Tkalčić H., Di Muro A., Peltier A., Reymond D., Staudacher T., and Massin F., Very- and ultra-long-period seismic signals prior to and during caldera formation on La Réunion Island, Scientific Reports (2019) doi: 10.1038/s41598-019-44439-1.

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Contact

Fabrice R. Fontaine
IPGP, LGSR