Des scientifiques étudient les déclencheurs d’éruptions volcaniques explosives dans une étude de simulation en laboratoire

Des scientifiques de l’Université de Manchester ont simulé efficacement la manière dont les bulles se développent dans le magma volcanique grâce à un nouveau récipient sous pression capable d’imiter le processus d’éruption en laboratoire.

Alors que la majeure partie de l’activité volcanique se déroule sous terre sans que personne ne l’observe, les scientifiques ont pu, pour la première fois, capturer en temps réel la cinétique de la vésiculation dans les magmas basaltiques. Publié le 16 août dans Progrès scientifiquesl’étude jette un nouvel éclairage sur l’un des phénomènes les plus étonnants de la nature.

Les éruptions volcaniques diffèrent considérablement, allant de coulées de lave effusives douces à des événements hautement explosifs, ou alternant parfois entre les deux à tout moment.

Dans les cas les plus graves, les éruptions volcaniques projettent dans l’atmosphère des volumes considérables de magma et de gaz volcaniques, ce qui provoque des dégâts locaux catastrophiques et entraîne souvent des conséquences à l’échelle mondiale, comme la fermeture de l’espace aérien et des changements dans les conditions météorologiques.

Les scientifiques ont souligné que le style d’une éruption est influencé par la façon dont le gaz dissous dans le magma est libéré. ​​On peut établir des contrastes entre la façon dont un serveur ouvre une bouteille de champagne dans un restaurant et la façon dont le champagne éclate lorsqu’il est secoué par des vainqueurs de Grand Prix. Bien que les deux bouteilles contiennent la même quantité de gaz, le champagne quitte les bouteilles à des vitesses très différentes.

Les types d’éruptions volcaniques dépendent de la facilité avec laquelle le magma se découple du gaz pendant la remontée, un couplage gaz-fusion plus fort conduisant à des réactions plus explosives. Cette étude a permis aux scientifiques d’observer et de quantifier en temps réel la croissance et la coalescence des bulles dans le magma lorsqu’il atteint la surface.

Le récipient sous pression utilisé dans les expériences en laboratoire était suffisamment épais pour contenir de grandes quantités d’énergie stockée, et les rayons X (la ligne de faisceau synchrotron I12-JEEP de Diamond Light Source) ont été utilisés pour voir à travers l’échantillon de magma et faire les observations.

Dr. Barbara Bonechi, chercheuse associée au Département des sciences de la Terre et de l’environnement de l’Université de Manchester et auteur principal de l’étude, a commenté : « Les résultats expérimentaux obtenus dans cette étude grâce à la combinaison de notre nouvel appareil de cuve et de la radiographie synchrotron à rayons X, offrent une meilleure compréhension du couplage et du découplage entre le magma et les matières volatiles lors de la remontée dans le conduit.

« Cette étude fournit des informations sur les processus conduisant à des transitions de style éruptif et, en fin de compte, a des implications fondamentales pour l’évaluation des dangers et l’atténuation des risques dans le domaine du volcanisme basaltique actif. »

La pression dans les chambres pourrait être augmentée ou diminuée de manière contrôlée, permettant aux scientifiques de voir comment les parois des bulles en expansion sont brisées lors de la coalescence à différentes pressions et températures, à partir de 10 km dans le système de plomberie magmatique jusqu’au conduit sous un volcan.

Les taux de croissance obtenus à partir de cette nouvelle technique confirment les estimations précédentes qui utilisaient une modélisation numérique et théorique. Cette étude contribue à une meilleure compréhension du comportement du magma et améliorera grandement la connaissance des processus volcaniques, en plus d’aider à l’évaluation future des dangers et à l’atténuation des risques dans les zones d’activité volcanique active.