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[EN VIDÉO] Géologie des systèmes volcaniques – une invitation au voyage Entretiens datant de 2009 avec Georges Boudon, physicien à l’IPGP, et des membres de l’équipe étudiant le fonctionnement des volcans, depuis la génération des magmas jusqu’aux éruptions . La vocation des films de l’IPGP est d’ouvrir les portes des laboratoires et d’accompagner les scientifiques dans l’univers des géosciences. Ce film fait partie d’une série de 14 films de format court qui sont une invitation à un voyage du cosmos au centre de la Terre. Conception & réalisation : Medi@terre, IPGP – 2009
Comment fonctionne une <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/structure-terre-eruption-volcanique-455/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Éruption volcanique" data-number data-copy="Une éruption volcanique est une période d'activité d'un volcan pendant laquelle il émet divers matériaux, comme de la lave, des téphras, des gaz ou des cendres. Il s'agit donc d'un phénomène géologique.
Plusieurs catégories d’éruptions volcaniques
Il existe trois grandes catégories d’éruptions…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/6/d/e6d4dc734e_124536_eruption-volcan-01.jpg” data-url=”/planete/definitions/structure-terre-eruption-volcanique-455/” data-more=”Lire la suite”>éruption volcanique
L’étude des volcans est la volcanologie ou vulcanologie. L’activité volcanique est l’une des…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/d/c/f/dcfcbbf72e_125167_volcan-arenal-costa-rica.jpg” data-url=”/planete/definitions/volcanologie-volcan-3537/” data-more=”Lire la suite”>volcans. Une zone qui n’est accessible que de manière indirecte et dont la connaissance reste donc encore très limitée.
La complexe architecture des systèmes volcaniques
Si tous les volcans fonctionnent à première vue de la même manière, par remontée de magmas basaltiques issus de la fusion partielle du <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/structure-terre-manteau-terrestre-2495/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Manteau terrestre" data-number data-copy="Le manteau terrestre correspond à la partie du globe terrestre située entre la croûte et le noyau. Il s'étend donc entre 5 à 30 km (selon la nature de la croûte terrestre, continentale ou océanique) et 2.885 km de profondeur.
Le manteau, pourtant solide, est animé de courants de convection qui…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/7/4/6/7466fb8049_50004180_terre-270907.jpg” data-url=”/planete/definitions/structure-terre-manteau-terrestre-2495/” data-more=”Lire la suite”>manteau supérieur, les styles et la fréquence des éruptions peuvent être très variables, non seulement entre les différents volcans du globe, mais également sur le même édifice volcanique. Cette variabilité est principalement due à la façon dont est acheminé le magma de la profondeur vers la surface. Les caractéristiques de la remontée du magma dépendent notamment de l’épaisseur et de la composition de la croûte continentale, qui vont influencer la capacité de stockage du magma à des niveaux intermédiaires, sa cristallisation, son dégazage, sa différenciation ainsi que les interactions chimiques avec les roches encaissantes.
Auparavant, on considérait généralement que le magma était stocké dans des réservoirs stables situés à faible profondeur. Mais de plus en plus d’études suggèrent des mécanismes plus complexes, avec notamment l’existence de systèmes trans-crustaux : les réservoirs magmatiques seraient ainsi plutôt échelonnés sur toute l’épaisseur de la croûte, avec une distribution du magma hétérogène. Ces différents réservoirs ne seraient également pas reliés entre eux de manière permanente, mais plutôt intermittente. La variabilité des éruptions serait donc dépendante des interactions évoluant dans le temps entre ces différentes zones de stockage du magma au sein de la croûte. La façon dont se construisent ces systèmes magmatiques au cours du temps et comment ils évoluent est cependant encore mal comprise, en particulier à cause de la difficulté à imager la croûte en profondeur.
Les trémors pour sonder la croûte
Des chercheurs viennent cependant de réussir à caractériser le système magmatique profond de l’un des ensembles volcaniques les plus actifs au monde : le groupe volcanique de Klyuchevskov au Kamchatka, en Russie. Pour étudier ces volcans en profondeur, les scientifiques de l’Institut des Sciences de la <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/structure-terre-terre-4725/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Terre" data-number data-copy="Parmi les huit planètes du Système solaire, la Terre est l’une des quatre planètes telluriques, solides, de composition (roches silicatées et fer) et de densité moyenne voisines (entre 3,9 pour Mars et 6,1 pour Mercure), la densité moyenne de notre planète étant de 5,52.
Structure du globe…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/8/4/f/84ff7edce5_123534_terre-apollo8.jpg” data-url=”/planete/definitions/structure-terre-terre-4725/” data-more=”Lire la suite”>Terre de Grenoble, ainsi que leurs collègues russes, ont utilisé l’activité sismique produite par les volcans eux-mêmes. Ces petites secousses sont appelées « trémors ».
La pression qu’exerce le magma au sein du système magmatique varie en effet en fonction du temps. Ces variations de contrainte engendrent une activité sismique très diverse, qui peut être mesurée. Il peut s’agir de signaux transitoires ou de petites secousses, les trémors, qui durent sur de longues périodes de temps. Par définition, ces trémors sont associés à des parties actives du système magmatique. Leur analyse permet ainsi d’imager la dynamique du système volcanique dans l’espace, mais également de suivre son évolution dans le temps.
Le système volcanique est étagé sur toute l’épaisseur de la croûte
Les chercheurs ont ainsi monitoré certains volcans situés sur la péninsule russe du Kamchatka. Il s’agit de l’un des ensembles volcaniques les plus importants et les plus actifs du monde. L’activité volcanique résulte ici de la subduction de la plaque Pacifique sous la péninsule.
Les résultats de l’étude, publiée dans Science Advances, montrent que le système magmatique en activité s’étage sur toute l’épaisseur de la croûte. Le système prendrait sa source à la base de la croûte, au niveau du <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/structure-terre-discontinuite-mohorovi%C4%8Di%C4%87-2494/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Discontinuité de Mohorovičić" data-number data-copy="La discontinuité de Mohorovičić (ou Moho) marque la limite entre la croûte terrestre et le manteau supérieur. Elle se situe en moyenne à 35 km de profondeur, sachant que sa profondeur dépend de la nature de la croûte qui la surplombe : océanique ou continentale.
Le Moho, discontinuité…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/c/1/ec169a34f9_45115_couches-terre-dake-wikimedia-ccby25.jpg” data-url=”/planete/definitions/structure-terre-discontinuite-mohorovi%C4%8Di%C4%87-2494/” data-more=”Lire la suite”>Moho (environ 30 kilomètres de profondeur) et se ramifierait vers le haut pour alimenter plusieurs volcans par le biais de différents conduits. Le système magmatique pourrait ainsi s’étendre horizontalement sur de grandes distances. Grâce à l’analyse des trémors, les chercheurs peuvent ainsi définir les zones actives du système, et cela sur toute la hauteur de la croûte et suivre leur évolution dans le temps. L’existence de « bouchons » pourrait empêcher temporairement le magma de progresser, faisant localement augmenter la pression jusqu’à la rupture. Ce processus mènerait à l’activation transitoire des différentes zones.
Les données obtenues sur les volcans du Kamchatka pourraient aider à comprendre d’autres grands systèmes volcaniques.
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