Comment les volcans sous-marins deviennent-ils explosifs ?

Des scientifiques ont découvert que l’activité volcanique sous-marine ne se limitait pas à la libération de magma par les cheminées et les fissures, mais qu’elle était également capable d’éjecter de grandes quantités de cendres volcaniques.

Une éruption sous-marine à l’origine d’un tapis de roches volcaniques s’étendant sur 400 km²

La plupart des volcans actifs de la planète sont situés sous la surface de l’océan, où ils remodèlent constamment les fonds marins. Récemment présentée dans la revue Nature Geoscience, cette nouvelle étude suggère qu’il existe des mécanismes sous-jacents provoquant des éruptions sous-marines explosives. « Même sous des couches d’eau de plusieurs kilomètres d’épaisseur, exerçant une grande pression et empêchant donc un dégazage efficace, il existe des processus conduisant à une désintégration explosive du magma », explique le professeur Bernd Zimanowski, co-auteur de l’étude.

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Les travaux des chercheurs se sont concentrés sur le volcan Havre Seamount, situé au nord-ouest de la Nouvelle-Zélande à une profondeur d’environ 1 000 mètres, dont l’éruption survenue en 2012 avait formé un tapis flottant de particules de roche volcanique s’étendant sur environ 400 kilomètres carrés.

Collectées par un robot sous-marin, les données d’observation ont révélé que plus de 100 millions de mètres cubes de cendres volcaniques avaient été libérées au cours de l’éruption. L’appareil a également recueilli des échantillons de fond marin, qui ont ensuite été utilisés dans le cadre de différentes expériences. « Nous avons fait fondre le matériau et l’avons mis en contact avec de l’eau dans diverses conditions. Dans certaines situations, des réactions explosives se sont produites et ont conduit à la formation de cendres volcaniques artificielles », explique Zimanowski.

L’équipe a également comparé ces échantillons réels à de la cendre volcanique artificielle, et les résultats ont montré que les réactions en laboratoire devaient être similaires à celles ayant lieu au niveau du fond marin.

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Recréer en laboratoire les processus conduisant à une désintégration explosive du magma sous-marin

« Au cours du processus, le matériau en fusion a été placé sous une couche d’eau dans un creuset d’un diamètre de dix centimètres, puis déformé avec une intensité semblable à celle intervenant lorsque le magma émerge du fond de l’océan », expliquent les auteurs de l’étude.

« Des fissures se sont formées et l’eau a brusquement jailli dans le vide créé, cette dernière se dilatant alors de façon fulgurante. Enfin, les particules et l’eau ont été éjectées de manière explosive. Nous leur avons fait traverser un tube en forme de U dans un bassin d’eau pour simuler le phénomène de refroidissement. » L’analyse des particules ayant été éjectées au cours de l’expérience a ensuite confirmé qu’elles correspondaient en forme, taille et composition aux particules de cendres naturelles.

« Grâce à ces expériences, nous avons maintenant une bien meilleure compréhension des processus à l’œuvre dans le cadre d’éruptions volcaniques explosives sous-marines », estime Zimanowski. « Avec les éruptions de lave sous-marines, il faut un certain temps pour que la chaleur de la lave soit transférée à l’eau. Dans les éruptions explosives, cependant, le magma est fractionné en minuscules particules. Cela peut créer des impulsions de chaleur si fortes que les courants d’équilibre thermique dans les océans se trouvent perturbés localement ou même globalement. »

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Toutefois, les chercheurs estiment que des recherches supplémentaires seront nécessaires afin de déterminer dans quelle mesure les explosions volcaniques sous-marines seraient susceptibles d’affecter le climat.