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L’altération hydrothermale, une piste pour mieux comprendre les éruptions volcaniques

04/12/2019

A l’image du Vésuve, les stratovolcans sont parmi les plus dangereux au monde. Deux spécialistes de la physique des roches de l’Institut de physique du globe de Strasbourg (IPGS), Michael Heap et Alexandra Kushnir, se sont intéressés à l’altération hydrothermale. Un phénomène qui peut réduire la perméabilité des dômes de lave et ainsi entrainer un comportement volcanique explosif. L’étude pluridisciplinaire portant sur le Mont Merapi, un volcan indonésien, est parue dans la revue Nature Communications.

Michael Heap et Alexandra Kushnir ont
analysé les propriétés physiques des
roches. Photo MR

Les stratovolcans peuvent connaitre deux types d’éruptions : celles effusives où le magma sort doucement du conduit volcanique et celles explosives, beaucoup plus dangereuses, qui provoquent des nuées ardentes de gaz chauds pouvant se répandre jusqu’à 10 kilomètres autour du volcan. « Notre objectif était d’avancer dans la compréhension des causes menant à ce dernier type d’éruption », explique Alexandra Kushnir qui avec ses collègues s’est penchée sur un paramètre précis : l’altération hydrothermale.

Six échantillons prélevés

« Entre les éruptions, des gaz volcaniques chauds continuent de circuler sous la surface et modifient les roches avec lesquelles ils entrent en contact. Cette altération se manifeste souvent par le dépôt de minéraux sulfatés obstruant les pores et les fractures de la roche. » Pour voir si ce seul fait peut conduire à augmenter la pression sous le dôme et provoquer une explosion, une équipe de chercheurs se sont rendus sur le Mont Merapi, à une période calme pour prélever six échantillons de roches différentes.

Ces derniers ont été expédiés à nos deux chercheurs de l’IPGS, en charge de l’analyse des propriétés physiques des roches. « Nous avons caractérisé la perméabilité et la porosité de ces roches en laboratoire. Nous avons remarqué que les échantillons altérés sont 10 000 fois moins perméables que les non altérés. » Les chercheurs ont ensuite cassé les roches et ont remesuré leur perméabilité afin de comprendre l’influence des fractures sur cette dernière.

« Un paramètre de plus dans notre boite à outils »

Pour coller à la réalité des volcans, les chercheurs ont ensuite modélisé la perméabilité du dôme dans le cas de roches non altérées, altérées à 50% et altérées avec des fractures bouchées à 99%. « Est-ce que cela peut créer une surpression entrainant une explosion ? La réponse est oui. »

Les chercheurs ont ainsi déterminé que si une altération hydrothermale s’est développée, en cas d’éruption la pression a alors plus de probabilité d’augmenter pouvant entrainer une éruption plus explosive qu’effusive. Dans le monitoring des volcans, des méthodes géophysiques permettent de détecter ce type d’altérations. « Une des pistes est de voir comment les intégrer dans le suivi des stratovolcans afin de faciliter l’anticipation des évènements explosifs. » Mais pas question de parler de prédiction : « C’est un paramètre de plus qui entre dans notre boite à outil », résume Alexandra Kushnir.

Marion Riegert