Le Vésuve fait-il une sieste prolongée ?
La dernière éruption violente du Vésuve près de Naples remonte à la fin de la Seconde Guerre mondiale, en 1944. Et il faudra peut-être attendre quelques centaines d'années avant qu'une nouvelle éruption dangereuse et explosive ne se produise. C'est ce que suggère une nouvelle étude menée par des spécialistes des volcans de l'ETH Zurich.
Le Vésuve est l'un des volcans les plus dangereux d'Europe. Plus de trois millions de personnes vivent à proximité immédiate et, dans les temps historiques et préhistoriques, il a connu des éruptions explosives qui ont détruit des agglomérations et des villes entières des environs.
La question urgente est donc la suivante : quand le Vésuve entrera-t-il à nouveau en éruption et quelle pourrait être l'intensité de l'éruption ?
Un groupe de recherche de l'ETH Zurich, en collaboration avec des chercheurs italiens, a donc examiné à la loupe les quatre plus grandes éruptions du Vésuve au cours des 10 000 dernières années, afin de mieux évaluer si un événement dangereux pourrait se produire dans un avenir proche.
Parmi les quatre éruptions étudiées figurent l'éruption d'Avellino, qui s'est produite il y a 3950 ans et qui est considérée comme le pire scénario possible pour les éruptions futures, et l'éruption de 79 après JC, qui a enseveli les villes romaines de Pompéi et d'Herculanum. Cette dernière a été documentée par l'écrivain romain Pline le Jeune, c'est pourquoi ces éruptions sont appelées éruptions pliniennes. Les volcanologues ont également étudié l'éruption de Mercato, qui s'est produite il y a 8890 ans, et l'éruption de Pollena, qui date de 472 après J.-C. Cette dernière est la plus petite des éruptions étudiées, mais sa taille reste similaire à celle de la récente éruption des Tonga.
Les grenats permettent une datation précise
Dans leur étude, qui vient d'être publiée dans la revue Science Advances, les chercheurs dirigés par le premier auteur J?rn-Frederik Wotzlaw et le professeur de l'ETH Olivier Bachmann, ont déterminé l'?ge de cristaux de grenat que l'on trouve dans les dép?ts volcaniques. Ce minéral se forme dans la roche en fusion qui se trouve dans la chambre magmatique de la cro?te supérieure sous le Vésuve. Si l'on conna?t l'?ge de cette pierre semi-précieuse, on peut déduire combien de temps le magma a séjourné dans ce réservoir avant d'être recraché par le volcan.
Le grenat est inhabituel pour la détermination de l'?ge des éjections volcaniques et n'a guère été utilisé jusqu'à présent. Normalement, les chercheurs utilisent des zircons, minuscules minéraux d'accompagnement présents dans de nombreuses roches magmatiques. Mais les magmas du Vésuve sont trop basiques pour que les zircons puissent cristalliser. En revanche, ils contiennent du grenat, qui est l'un de leurs principaux composants.
Pour déterminer l'?ge des cristaux de grenat, les chercheurs ont utilisé les éléments radioactifs que sont l'uranium et le thorium. Ces deux éléments sont incorporés en petites quantités, mais détectables, dans le réseau cristallin du grenat, avec une préférence pour l'uranium. Gr?ce au rapport entre les isotopes uranium-238 et thorium-230, ils peuvent calculer à quel moment les minéraux ont cristallisé.
Les grenats utilisés pour cette étude proviennent tous de matériaux que les chercheurs de l'ETH ont collectés sur place avec l'aide de collègues des universités de Milan et de Bari. Pour ce faire, ils ont recherché les sites correspondants, où les dép?ts des quatre éruptions mentionnées se trouvent en surface et sont facilement accessibles pour le prélèvement d'échantillons.
Les intervalles se raccourcissent
Gr?ce à la détermination de l'?ge des grenats, les chercheurs peuvent désormais montrer que les types de magma les plus explosifs du Vésuve (appelés magma phonolithique), restent plusieurs milliers d'années dans un réservoir de la cro?te supérieure avant que l'afflux de magma plus primitif et plus chaud de la cro?te inférieure ne déclenche une éruption.
Pour les deux événements préhistoriques, les chercheurs estiment que le magma phonolithique a séjourné environ 5000 ans dans la chambre, et seulement environ 1000 ans avant les éruptions de la période historique.
Pour toutes les éruptions, la durée de séjour du magma phonolithique dans le réservoir de la cro?te supérieure co?ncide avec les phases de repos du Vésuve.
"Nous pensons qu'il est probable qu'un grand corps de magma phonolitique dans la cro?te supérieure ait bloqué la remontée d'une masse fondue plus originelle et plus chaude depuis des réservoirs situés plus bas", explique Bachmann. "Le système de tuyauterie du Vésuve est assez compliqué", dit-il en souriant.
Sous le Vésuve se trouvent plusieurs chambres magmatiques qui sont reliées entre elles. La chambre supérieure est déterminante pour les éruptions. Elle se remplit en relativement peu de temps de magma provenant d'une des chambres inférieures, commence à se refroidir et à se cristalliser. Cela entra?ne des modifications chimiques de la matière en fusion résiduelle. Les spécialistes appellent ce processus de maturation la différenciation magmatique, et le magma différencié du Vésuve est qualifié de phonolithique. ? un moment donné (peut-être à des intervalles à peu près égaux), du magma plus primitif, dit mafique, s'écoule depuis une plus grande profondeur dans la chambre supérieure. La pression y augmente alors fortement. Cela force la phonolite à s'élever, parfois jusqu'à la surface - le volcan entre en éruption.
Un réservoir de magma phonolithique sous le Vésuve a peut-être toujours existé au cours des 10 000 dernières années. Mais la question est de savoir s'il en existe un aujourd'hui qui pourrait alimenter une éruption dangereuse comme celle d'il y a 3950 ans ou celle de 79 après JC.
Poussée de magma plut?t improbable
Il ressort des études sismiques qu'il existe effectivement un réservoir sous le Vésuve, à une profondeur de six à huit kilomètres. Mais la sismologie ne permet pas de déterminer si le magma qu'il contient est composé de magma plus mafique ou phonolithique. Mais comme le Vésuve a surtout produit du magma mafique depuis 1631, les chercheurs estiment qu'il est peu probable qu'une phonolite différenciée s'accumule actuellement.
"La dernière grande éruption de 1944 a eu lieu il y a près de 80 ans, ce qui pourrait être le début d'une longue période de repos pendant laquelle le magma différencié pourrait s'accumuler. Une éruption dangereuse, comparable à celle de 79 après J.-C., nécessite probablement une phase de repos nettement plus longue", explique Wotzlaw.
Si, dans les décennies à venir, c'est principalement du magma mafique qui s'échappe, cela pourrait être un indice supplémentaire que le corps magmatique constaté n'est pas constitué de magma différencié et qu'aucun ne sommeille actuellement sous le Vésuve. "Nous pensons donc qu'il est plus probable qu'une grande éruption explosive du Vésuve ne se produirait qu'après une période de repos de plusieurs centaines d'années", explique Bachmann.
"Des éruptions plus petites, mais néanmoins très dangereuses, comme celle de 1944 ou même celle de 1631, peuvent toutefois se produire après des phases de repos plus courtes", ajoute Wotzlaw. "Il n'est pas possible à ce jour de prévoir avec précision la taille et le type des éruptions volcaniques. Mais il est possible de détecter le réveil des réservoirs de magma sous les volcans par la surveillance".
Une surveillance étroite
Afin d'éviter les mauvaises surprises, le Vésuve et ses activités, ainsi que les champs Phlégréens encore plus dangereux à l'ouest, sont surveillés 24 heures sur 24. Le service volcanologique italien mesure ainsi chaque tremblement de terre autour du volcan, analyse les gaz qui s'échappent des fumerolles et observe les déformations du sol qui indiquent une activité dans le sous-sol. Il existe également un plan d'urgence pour l'évacuation de l'agglomération de Naples si le monitoring révèle qu'une éruption est imminente.
Référence bibliographique
Wotzlaw J-F, Bastian L, Guillong M, et al. Garnet petrochronology reveals the lifetime and dynamics of phonolitic magma chambers at Somma-Vesuvius. Science Advances, 12 Jan 2022, Vol 8, Issue 2, DOI : site externe10.1126/sciadv.abk2184