11 juin 2017

Erta Ale: une éruption vraiment exceptionnelle

Je crois que j'ai déjà eu l'occasion de le dire dans d'autres posts, mais je n'hésite pas à le dire à nouveau: observer cette activité en direct doit être tout à fait exceptionnel, mais c'est malheureusement impossible en raison des tensions géopolitiques locales.
Exceptionnelle en premier lieu par sa dynamique: même si globalement l'activité reste la même (une effusion de lave fluide), l'endroit d'où émerge cette lave sur la Rift-Zone connait une évolution extrêmement rapide, et tout indique que les coulées de lave elles-mêmes sont très mobiles. Très dynamique aussi au niveau du lac de lave sommital, comme on pourra le voir en fin de post grâce à une vidéo dont le lien m'a été transmis par "Unknown" dans les commentaires du post précédent, et je l'en remercie très chaleureusement.

"Quoi de neuf docteur?"

1- Du côté de la Rift-Zone Sud-Est

Depuis le post du 31 mai la situation a beaucoup évolué, en tout cas beaucoup plus que ce à quoi, personnellement,je m'attendais. Le 29 mai on pouvait constater qu'un nouveau "breakout" s'était produit, formant une nouveau champ de lave, en progression assez rapide vers le nord-est et, bien sûr, je pensais que ce champ de lave continuerais sa progression ou, éventuellement serait remplacé par un nouveau à peu près au même endroit.
L'image prise le 03 juin par LANDSAT 8 montre une évolution différente.

Tout d'abord le "nouveau lac de lave" décrit dans le post précédent, a disparu, tout simplement: il ne s'agissait donc à priori que d'une accumulation locale de lave ("lac de lave sans racine"), ou même de l'éventrement d'une carapace de lave solidifiée, sous laquelle une lave encore liquide était présente (statique ou en circulation, on ne saura jamais).

A la place, un phénomène similaire (accumulation locale de lave ou rupture de carapace, je ne saurais dire) s'est produit à environ 350m au nord-ouest de celui décrit précédemment mais, cette fois, nulle libération d'un flot de lave important sur cette zone, mais de petits lobes pahoehoe, peut-être alimentés par un tunnel de lave.
L'autre surprise est la réapparition d'un très puissant rayonnement thermique à l'endroit du lac de lave identifié courant mars: cela correspondrait-il à sa réouverture?

En tout cas son, débordement a commencé à former un nouveau champ de lave 250 m au sud de sa position, alors que depuis janvier la majeure partie de l'effusion s'est déroulée en direction du nord-est. La présence d'un léger relief a provoqué l'accumulation locale de cette lave, qui a repris sa course vers l'ouest et l'est-nord-est sous la forme de trois langues. Les deux de l'ouest sont particulièrement intéressantes car elles sont (enfin!) parvenues à franchir le rempart d'une ancienne caldera qui, jusqu'à présent, avait contenu la quasi totalité de la lave émise par la fissure. Je dis "quasi" car un débordement avait eu lieu à cet endroit, au tout début de cette phase effusive, seconde moitié de janvier.

Bon: cela fait beaucoup de choses d'écrites , et il n'est pas facile de se les représenter: avec une image satellite annotée, reprenant les termes que j'ai utilisés dans le texte, ça devrait aller un peu mieux. Je l'ai associée avec l'image prise par SENTINEL 2 le 29 mai, afin que vous constatiez plus facilement les différences.

Changement de situation rapide en 5 jours. Images: SENTINEL 2-ESA/Copernicus; LANDSAT 8 -NASA/USGS

Une nouvelle image prise le 08 juin par SENTINEL 2 confirme la progression des deux langues de lave vers l'ouest et de celle du nord-est, mais il semble qu'elles n'avancent pas rapidement: seulement 300 à 500m de plus par rapport à l'image prise le 03 juin, ce qui est compatible avec la mise en place de champs de lave pahoehoe.
Pas sûr que l'activité du champ de lave ouest soit directement visible depuis le campement de base, à plusieurs kilomètres de là, mais il n'est pas impossible que sa lueur, elle, le soit.

L'activité le 08 juin: confirmation de la progression des nouvelles coulées,  notamment celles de l'ouest. Image: SENTINEL 2-ESA/Copernicus

2- Du côté du lac de lave sommital

Une séquence tout à fait exceptionnelle, d'un peu moins d'1/4 d'heure en vitesse réèlle, montre la dynamique incroyable du lac de lave qui occupe le Pit Crater Sud au sommet de l'Erta Ale: en l'espace de 12 minutes seulement son niveau baisse de manière drastique puis remonte. Je vous met en ligne la version accélérée 6 fois, qui ne dure que 2 minutes environ: carrément impressionnant! Ces images ont été faites en avril dernier, et ne peuvent donc en aucun cas représenter ce qu'il se passe actuellement, la dynamique ayant pu changer entre temps.




Comment une évolution aussi rapide peut-elle avoir lieu? On pourrait penser, en premier lieu, qu'une fracturation vient de s'ouvrir dans l'édifice et que le magma ainsi drainé a provoqué la vidange du lac de lave, ce qui est arrivé en janvier sur l'Erta Ale, mais aussi à plusieurs reprises au Nyiragongo par exemple, ce qui fut une des causes de l'éruption latérale de 2002 notamment. Mais la recharge rapide indique qu'il n'y a, en réalité, aucun drainage de la colonne de magma, ni aucune variation significative du débit de l'alimentation en magma depuis la source. Ce type d'évolution a déjà été observé, notamment au Pu'u O'o (Kilauea, Hawaï) en 1983-194 et 1999.

Alors comment cela s'explique-t-il? Ce que l'on appelle lac de lave est aussi appelé "lac de magma" car ce que l'on observe est en réalité le sommet d'une chambre magmatique, plus précisément le sommet d'une cheminée reliée à une chambre. A travers cette ouverture, le magma qui s'y trouve piégé libère chaleur et gaz.  Il peut être alimenté de temps en temps en magma neuf depuis la source profonde mais, généralement, la quantité de roche en fusion dans le système est plutôt constante (sinon ça déborderait ou on verrait la colonne de magma s'enfoncer).
Les deux éléments clé du fonctionnement de cet objet géologique exceptionnel sont:
- le gaz, ou plutôt les gaz.
- la forme du conduit (cheminée)
Il faut bien comprendre qu'en fonction de la profondeur (pression) et de la quantité (concentration) des gaz disponibles, ainsi que leur solubilité dans la roche en fusion, les gaz peuvent ou non former des bulles. Plus on s'enfonce dans la colonne de magma, plus la pression dite "magmastatique" (une pression lithostatique) est forte et plus les gaz sont dissouts, et donc moins il y a de bulles. Proche de la surface, les gaz peuvent former des bulles, celles-ci remontent jusqu'à la surface où elles se libèrent donnant aux lacs leur activité visible (circulation de la surface, spattering etc). L'équilibre du lac de lave résulte dont avant tout de l'équilibre des pressions qui s’exercent entre la base de la cheminée, dans la chambre magmatique, et le sommet du conduit (lac visible). Cette évolution de la pression dépend aussi de la forme du conduit (il peut être plus large au sommet qu'en profondeur, où la pression exercée par les roches alentours tend à le refermer).

Schéma simplifié d'un lac de lave, avec les différentes zones en pression. Image: Witham et Llewellin, 2006, Science Direct

Dans un lac dit "à l"'équilibre", le flux de gaz qui transite à travers la colonne de magma est plutôt constant. A une profondeur déterminée, qui dépend de la quantité et du type de gaz, du type de magma, et de la forme de la cheminée,  les gaz forment des bulles: cette zone est appelée "bubbly layer" ou "couche (strate) bulleuse" (mousse, si vous préférez). Si une perturbation se produit cela perturbe l'équilibre. Par hasard, prenons comme exemple une vidange du lac, qui fait donc chuter la pression à la base de la colonne de magma.

Du fait de cette décompression la zone où les bulles se forme  devient plus importante. Elles remontent en plus grande quantité et toute la partie supérieure de la colonne de magma est alors très agitée: forte circulation, spattering très intense. Une fois les bulles libérées, le magma qui est arrivé en surface replonge en profondeur. Si rien d'autre ne change, cette activité intense va perdurer jusqu'à ce que la quantité de gaz libéré soit redevenue assez faible pour que l'équilibre des pressions se réinstalle. Le lac sera alors plus bas, puisqu'une partie a été drainée, mais de nouveau à l'équilibre, avec une surface plus calme (peu ou pas de spattering).

Mais ça n'est pas aussi simple à l'Erta Ale, car du magma neuf arrive en permanence dans la chambre, et donc dans la cheminée. Peu après la fin du drainage en janvier, le niveau du lac a en effet commencé à remonter, ce qui a pour conséquence de réaugmenter progressivement la pression à la base de la colonne de magma.
La couche de bulles se forme, et la quantité de bulles produite reste importante, mais elle ne peut pas se former "tranquillement" car c'est du magma riche en gaz qui arrive dans la plomberie depuis au moins fin 2015 *. Donc non seulement la colonne de magma remonte (donc la pression) mais la quantité de gaz reste aussi très importante. 

Le dégazage se fait toujours mais "par à coup". La zone de bulles se forme mais pendant qu'elles grossissent elles occupent un volume de plus en plus grand, ce qui fait monter le niveau du lac. Ces bulles, en remontant, font aussi remonter la portion de la colonne de magma où elles se trouvent; elles viennent crever à la surface et le niveau redescend. Le magma dégazé est plus dense, il plonge et la pression magmastatique monte à un niveau légèrement supérieur à ce qu'il était avant que les bulle crèvent (magma riche en gaz = moins dense), le niveau à bulles se reforme progressivement et le niveau du lac remonte etc. Le cycle, sur la vidéo, dure moins d'un quart d'heure. 

Lorsque le niveau du lac sera assez haut ce phénomène se produira peut être toujours mais sera probablement moins ample (variation de hauteur moindre) car le diamètre du lac sera plus grand. Et il se produira jusqu'à ce que l'excès de gaz soit libéré. Alors la colonne de magma retrouvera son équilibre, et le lac sa tranquillité. 
 
* raison pour laquelle son niveau a augmenté, puis qu'il a débordé tout 2016, puis que la plomberie à fini par se rompre en janvier, et raison pour laquelle ça continue encore 5 mois plus tard!

Sources:

SENTINEL 2 - ESA/Copernicus; LANDSAT 8 - NASA/USGS
F.Witham & EW Llewellin; "Stability of lava lakes"; Science Direct; 2006
Toucan.photo, que je remercie chaleureusement de m'avoir autorisé à publier sa vidéo. Vous avez vu qu'il y a carrément une arche qui se forme lors du drainage? Incroyable....

1 commentaire:

  1. Bonjour,

    Sujet passionnant et compliqué...

    J'ai lu attentivement l'explication que tu donnes à ce phénomène, explication qui semble coller à la phénoménologie mais aussi en terme technique. Mais l'explication est-elle aussi simple ?

    Tout d'abord, je veux rappeler que Tazieff décrivait déjà des variations du lac de lave dans son premier ouvrage sur le Nyiragongo, variations de deux types : la première assez fréquente et de faible amplitude et la seconde plus rare mais d'amplitude plus grande. Malgré une différence notable de dimensions entre ces deux lacs de lave, il me semble que le phénomène décrit à l'Erta Ale se rapproche de ce dernier cas. Toutefois, pour appréhender cette question, je pense qu'il faut être capable d'expliquer les deux types de variation.

    D'autre part, ton hypothèse fait un lien direct entre ce phénomène assez rare et du magma neuf qui arrive dans la plomberie depuis 2015. Cela pose deux questions qui me semblent essentielles :
    - Sais-tu si le chanceux observateur à observé le phénomène plusieurs fois ? Aurait-il été décrit par d'autres observateurs ? Difficile d'avoir une réponse à cela (une webcam serait pas de trop), mais cette information est essentielle car ton hypothèse demande une répétitivité du phénomène en réponse à un dégazage par à coups. Concernant celui-ci, il ne me semble pas obligatoire qu'un apport en magma "neuf" engendre un dégazage par à coups... Peux-tu préciser ce que tu entendais par là ?
    - La seconde question est d'ordre plus général et concerne la stabilité des lacs de lave. Le maintient de ces volumes importants à l'état fondu nécessite une conséquente source de chaleur, conjointement d'un apport en gaz tout aussi conséquent au vu de leurs activités. Sur un volcan, il ne fait aucun doute qu'un apport en gaz et en chaleur fait intervenir du magma. Sauf que ces lacs sont souvent stables, à des niveaux relativement constants. On a donc d'un côté un apport magmatique (gaz + chaleur) mais de l'autre, un déficit de matière. C'est le grand paradoxe de ces objets géologiques. Pour l'expliquer, certaines hypothèses actuelles font intervenir des intrusions qui stockent le magma dégazé (plus dense).
    Pour revenir au sujet, la question est de savoir ce qu'il s'est passé fin 2015 dans la plomberie de l'Erta Ale ? Est-ce réellement un magma neuf qui arrive (il faut alors expliquer comment le lac de lave se maintient) ou est-ce un magma plus riche en gaz que celui qui arrivait continuellement ?

    J'arrive un peu tard car le post date, mais le sujet mérite d'être discuté !

    Bonne journée,










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