Des expériences à grande échelle sur les cratères volcaniques

Certains volcans sont loin de ressembler au cône typique s’élevant vers le ciel et forment plutôt des dépressions plus ou moins circulaires. Les maars, par exemple, sont des cratères qui peuvent être occupés par des lacs pittoresques, comme dans la zone volcanique Eifel en Allemagne (photo). Les maars sont le second type de volcan le plus commun sur les continents, après les cônes de scories. Sous le maar se cache un diatrème, c’est-à-dire un cône rempli de débris volcaniques. La source de l’énergie explosive des volcans de type maar-diatrème est l’interaction explosive entre le magma et l’eau souterraine. à la suite de l’éruption, si le climat demeure humide, un lac ira remplir le cratère.

Les diatrèmes kimberlitiques consituent la source de la majorité des diamants naturels du globe. Une meilleure compréhension des processus éruptifs des volcans de type maar-diatrème pourrait donc avoir des implications économiques (mines de diamants) en plus des implications sur les aléas volcaniques puisque plusieurs champs volcaniques contenant des maars sont situés près de centres urbains, comme celui d’Auckland en Nouvelle-Zélande.

Pour mieux comprendre certains processus éruptifs des volcans de type maar-diatrème, une équipe de recherche internationale incluant le professeur Pierre-Simon Ross de l’INRS a mené récemment une série d’expériences consistant à reproduire, à l’échelle terrain, des explosions souterraines dans diverses couches de matériaux. Plus précisément, une série d’explosions enterrées dans un substrat stratifié a produit des cratères, des dépôts hors cratères et des dépôts sous-cratère similaires aux maars, aux anneaux de téphras et aux parties supérieures de diatrèmes.

L’excavation des dépôts suite aux explosions a permis de comparer l’effet une explosion unique avec l’effet de plusieurs petites explosions colocalisées. Même si les cratères formés par ces deux scénarios sont de dimensions comparables, le proto-diatrème est plus petit pour la série de petites explosions, et les dépôts hors-cratères sont moins dispersés. L’implication pour l’évaluation d’aléas volcaniques est qu’il faut documenter l’ensemble du système volcanique, et non seulement la dimension du cratère, pour avoir une bonne idée de l’intensité des explosions.

La série d’expériences a aussi montré que la projection verticale des débris et leurs retombées directement dans le cratère représente un processus de première importance dans la formation des dépôts des diatrèmes, un élément nouveau dans la compréhension de ce type de volcans.

Pour en savoir plus et voir les vidéos de caméras à haute vitesse :

Valentine GA, White JDL, Ross P-S, Amin J, Taddeucci J, Sonder I, Johnson PJ (2012) « Experimental craters formed by single and multiple buried explosions and implications for volcanic craters with emphasis on maars.» Geophysical Research Letters 39: Art. L20301, http://dx.doi.org/10.1029/2012GL053716

Ces expériences de terrain ont été filmées par une équipe de Discovery Channel Canada et présentées lors de l’émission Daily Planet du 26 septembre 2012. 

Pour regarder l’émission: http://watch.discoverychannel.ca/daily-planet/september-2012/daily-planet—september-14-2012/#clip770510  (vers la 7^e minute)

Photo du lac Eifel: Professeur Volker Lorenz, Institut für Geologie, Universität Würzburg

Schémas : Ross et al., article soumis à Earth and Planetary Science Letters