Le magma libéré là où les plaques tectoniques entrent en collision dans les zones de subduction semble emprunter un chemin inattendu et détourné vers la surface – une découverte qui contribue à éclairer les origines de certains types d’éruptions volcaniques. L’étude, menée par une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’Imperial College de Londres, s’est appuyée sur des analyses sismiques d’un arc volcanique dans les Caraïbes orientales. Comprendre le chemin emprunté par le magma pour atteindre la surface pourrait nous aider à mieux comprendre pourquoi certains volcans sont plus actifs que d’autres, et pourquoi l’activité volcanique peut évoluer dans le temps.
Lorsque les plaques tectoniques de la Terre entrent en collision, l’une d’elles peut subir une « subduction », s’enfonçant sous l’autre et plongeant dans le manteau, libérant ainsi de l’eau et d’autres substances volatiles.
Ces fluides contribuent à faire fondre le manteau chaud situé au-dessus de la plaque en subduction et constituent ainsi un ingrédient clé du magma chaud et flottant qui remonte à travers la croûte sus-jacente vers la surface, où il peut déclencher des tremblements de terre et des éruptions volcaniques explosives.
Cependant, on ne sait toujours pas exactement comment le magma se forme sous terre, ni ce qui contrôle l’endroit exact où les volcans se forment.
Les nouvelles recherches permettent cependant d’y voir plus clair et révèlent que le magma n’emprunte pas toujours le chemin le plus court et le plus direct pour atteindre la surface.
Les recherches ont été menées par le Dr Stephen Hicks, sismologue informaticien de l’Imperial College de Londres.
Il a déclaré : « Les opinions scientifiques sur ce sujet très controversé ont traditionnellement été divisées en deux tribus.
« Certains pensent que la plaque subductrice contrôle principalement la localisation des volcans, tandis que d’autres pensent que la plaque sus-jacente joue le plus grand rôle.
« Mais dans notre étude, nous montrons que l’interaction de ces deux forces motrices sur des centaines de millions d’années est essentielle pour contrôler l’endroit où les éruptions se produisent aujourd’hui. »
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Lorsque les ondes sismiques traversent différents matériaux, elles s’accélèrent ou ralentissent, et leur énergie se dissipe également. Les roches chaudes et fondues sont particulièrement atténuantes.
Dans leur étude, l’équipe a utilisé des données sur les tremblements de terre pour cartographier l’absorption des ondes sismiques dans une zone de subduction dans les Caraïbes orientales – une zone responsable du volcanisme qui a formé les îles des Petites Antilles.
Ils ont créé une carte tridimensionnelle du sous-sol de la même manière que les scanners des hôpitaux sont capables de cartographier l’intérieur du corps humain.
Les chercheurs ont découvert, de manière inattendue, que les zones de la croûte où les ondes sismiques étaient le plus fortement atténuées en profondeur étaient décalées latéralement par rapport aux volcans de surface.
Ils pensent qu’une fois que l’eau est expulsée d’une plaque en subduction, elle est en fait transportée plus bas avant de conduire à la fusion du manteau derrière le front volcanique.
Le magma s’accumule alors à la base de la plaque sus-jacente (et chevauchante), avant de migrer dans la direction de la zone de subduction et de remonter à travers la croûte.
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Le professeur Saskia Goes, co-auteur de l’article et géophysicienne, également de l’Imperial, a déclaré : « Notre connaissance des voies de circulation des fluides et des masses fondues s’est traditionnellement concentrée sur les zones de subduction autour du Pacifique.
« Nous avons décidé d’étudier plutôt la subduction de l’Atlantique car la plaque océanique s’y est formée beaucoup plus lentement, accompagnée de plus de failles, et elle se subduit plus lentement dans le Pacifique.
« Nous avons pensé que ces conditions plus extrêmes rendraient les trajets des fluides et de la fonte plus faciles à imager à l’aide des ondes sismiques.
« Nos résultats nous donnent des indices importants sur les processus à l’origine des éruptions volcaniques et pourraient nous aider à mieux comprendre où se forment et se reconstituent les réservoirs de magma sous les volcans.
Les résultats complets de l’étude ont été publiés dans la revue Science Advances.
