Volcans
Comment les éruptions volcaniques sont prévues en Islande
Découvrez comment les scientifiques surveillent et prédisent les éruptions volcaniques en Islande
L'Islande est l'une des régions les plus actives sur le plan géologique au monde. C'est ce qui la rend si unique et dynamique ! C'est pourquoi, cependant, il est crucial que les scientifiques et les experts gouvernementaux soient capables de prédire efficacement quand et où une éruption volcanique pourrait se produire.
Mais vous êtes-vous déjà demandé comment les volcanologues parviennent à prédire une éruption alors que tout semble invisible, se déroulant sous terre jusqu'au moment où la lave jaillit de la terre ? Découvrez dès maintenant les types de données utilisées et les défis auxquels sont confrontés les experts des risques naturels et scientifiques en Islande pour prédire ces éruptions.
Des volcanologues de l'Université d'Islande se préparent à mesurer la lave au premier jour de l'éruption de Meradalir dans le système volcanique de Fagradalsfjall, Reykjanes, Islande, en août 2022. Photo de Jessica Poteet.
Comment se forment les volcans en Islande
Avant de pouvoir comprendre les types de données collectées par les scientifiques qui surveillent les volcans islandais, nous devons comprendre comment ces systèmes volcaniques se forment (de manière très générale, bien sûr !).
Savoir comment ils se forment nous aide à comprendre pourquoi les scientifiques collectent ces données précises. Voici un bref aperçu de la façon dont de nombreux volcans islandais commencent leur phase de pré-éruption :
Le magma remonte des profondeurs de la terre. Pour de nombreux volcans islandais, le magma commence à s'accumuler sous terre pendant des années ou des mois avant même le début d'une éruption. Ce magma brise la roche mère existante en remontant et en s'étendant, depuis les profondeurs de la croûte terrestre ou de la limite du manteau, pour commencer à s'accumuler en sous-sol.
Le magma commence à s'accumuler et se rassembler. Il se rassemble dans différents types de zones de stockage, comme les sills ou les chambres magmatiques. Ce sont différents types de réservoirs souterrains qui varient en taille, en forme et en durée d'utilisation.
Le volume de magma augmente, et la pression grimpe. La pression commence à monter à mesure que le volume de magma sous terre augmente et pousse contre la roche mère. Le sol situé au-dessus de l'accumulation de magma commence à s'élever si la quantité de magma accumulée est suffisante.
Le magma s'injecte dans la croûte peu profonde. Lorsque la pression et le volume atteignent un maximum (propre à chaque système), le magma se libère et se dirige rapidement vers la surface à travers des cheminées volcaniques, des évents de volcans préexistants ou un réseau de dykes et de fractures avec des fissures volcaniques nouvellement formées.
Le magma entre en éruption et se transforme en lave. Le magma va percer le sol et entrer en éruption, soit sous la forme (a) d'une éruption explosive de lave, d'éjectas et de cendres, comme l'Eyjafjallajökull, soit (b) d'une éruption effusive de lave, comme les éruptions actuelles à Fagradalsfjall et Svartsengi.
Alors, pourquoi avons-nous passé en revue ce processus ? Eh bien, vous connaissez maintenant les étapes géologiques clés et les moments cruciaux que les scientifiques et experts recherchent pour prédire la suite des événements dans la vie d'un volcan. Ils guettent l'accumulation, l'ascension et l'éruption du magma.
Maintenant que nous comprenons la séquence de base des événements menant à une éruption volcanique (encore une fois, de manière très générale), passons aux données !
Exemples de types de données que les scientifiques et experts utilisent pour étudier et prédire les volcans : (1A&B) Données sismiques cartographiées à plat (1A) puis en 3D pour montrer la profondeur (1B) ; (2) Une carte réalisée à partir de deux passages de satellites InSAR au-dessus de la péninsule de Reykjanes, montrant le soulèvement de la région de Svartsengi ; (3) un autre type de données sismiques (acoustiques) montrant les ondes sonores des séismes atteignant un récepteur au sol ; (4) des graphiques GPS du mouvement à Krýsuvík, montrant les déplacements nord-sud, est-ouest et verticaux ; et (5) des données de forage montrant la température, la pression, les séismes et la lithologie (types de roches). Données de l'Office météorologique islandais (IMO) et du Journal of Geophysical Research, champ géothermique de Krafla, 2026.
Les données utilisées par les experts pour prédire les volcans
Il existe de nombreux types de données que les volcanologues et experts collectent et étudient pour les aider à prédire une éruption, des profondeurs de la terre jusqu'à l'espace. Résumons ces types de données et voyons en détail comment elles aident les scientifiques. Voici un petit récapitulatif :
Données sismiques - surveillent les séismes causés par le mouvement du magma et la tension ou compression dans la croûte terrestre
Données GPS - suivent en temps réel les mouvements verticaux ou latéraux du sol en un point précis.
Données InSAR - utilisent des satellites pour mesurer à long terme et avec une haute résolution le déplacement du sol sur une vaste zone
Données de forage - exploitent les variations de température, d'inclinaison, de pression, de chimie et de dynamique des fluides pour surveiller les changements en sous-sol
Données d'observation - font appel à nos cinq sens pour recueillir des données sur les changements de l'environnement local
Données analogues - s'appuient sur des données du passé et d'autres systèmes volcaniques similaires pour faire des parallèles avec les événements actuels
Comme vous pouvez le voir, les scientifiques disposent d'une belle panoplie d'outils pour étudier les systèmes volcaniques. Penchons-nous maintenant un peu plus en détail sur chacun d'eux.
Les données sismiques
Ces données acoustiques enregistrent les vibrations de la Terre, permettant aux spécialistes de détecter les séismes et de suivre la propagation des contraintes et du magma au sein d'un système volcanique. Les schémas de ces signaux peuvent révéler quand le magma s'accumule, monte, fracture la roche ou met le système sous pression. Les données sismiques comprennent généralement la magnitude du séisme, sa profondeur et sa localisation à la surface. En analysant les statistiques de nombreux séismes au fil du temps, les spécialistes de la sismicité peuvent reconstituer une image des mouvements et des contraintes en sous-sol. Par exemple, si tous les séismes d'une zone se situent à des profondeurs similaires ou s'ils sont alignés à des profondeurs différentes, cela peut indiquer la formation d'un sill ou d'un dyke.
Les données GPS
En utilisant à la fois le GPS et le GNSS, qui sont des récepteurs fixes ancrés au sol, les scientifiques mesurent leur position au millimètre près grâce aux satellites. En suivant d'infimes variations au fil du temps, ils peuvent détecter les déformations du sol causées par le magma qui s'active sous un système volcanique. Les données satellites de l'Islande mesurent les déplacements latéraux (nord, sud, est, ouest) mais aussi les mouvements verticaux (montée ou descente). Par exemple, un soulèvement du sol peut indiquer que le magma s'accumule en sous-sol, tandis qu'un affaissement peut signifier qu'une chambre magmatique se vide pour alimenter un autre secteur.
Les données InSAR
Ce nom barbare signifie Radar à synthèse d'ouverture interférométrique (promis, il n'y aura pas d'interrogation écrite !). C'est un type de données satellites très précieux qui mesure les mouvements du sol à grande échelle sur de plus longues périodes. Pour faire simple, un satellite survole une région en envoyant des ondes radar vers le sol. S'il effectue ce passage deux fois à des dates différentes, les scientifiques peuvent comparer les résultats pour obtenir une carte régionale des mouvements. Les cartes obtenues sont très colorées et complexes à lire, mais les zones de couleur unie indiquent peu de mouvement, tandis que les zones présentant des bandes de couleur serrées indiquent des déformations importantes du sol.
Les données de forage
S'il y a des forages dans la zone, des capteurs placés dans les puits mesurent une multitude de paramètres : température, inclinaison du sol, pression, composition chimique des gaz, dynamique des fluides et même sismicité. Une hausse de température, des variations de pression ou une augmentation de certains gaz peuvent être des signes précurseurs d'une remontée de magma. Par exemple, en 2023, à la centrale géothermique de Svartsengi, des hausses de SO2 ont indiqué que le magma remontait et se rapprochait de la profondeur du forage. De plus, de nombreuses stations d'observation en Islande sont équipées d'inclinomètres pour mesurer la déformation du sol.
Les données d'observation
C'est la méthode de terrain par excellence, pas toujours formalisée. Il s'agit simplement des observations humaines des changements locaux et régionaux qui peuvent annoncer une future éruption. En Islande, les experts surveillent particulièrement les crues glaciaires lorsque le système volcanique chauffe, le réchauffement des sources d'eau locales dans les puits, ou encore l'intensification des fumerolles et de l'activité géothermique. Cela comprend aussi des missions sur le terrain pour réaliser des relevés par drone et mesurer les nouvelles fractures, les escarpements de failles et le déplacement du sol.
Les données analogues
Les scientifiques utilisent des données provenant de systèmes volcaniques similaires, en Islande ou ailleurs dans le monde, pour formuler des hypothèses sur le comportement d'un volcan et le moment probable de son éruption. Cela consiste à comparer toutes les données mentionnées ci-dessus pour voir s'il y a des parallèles à faire. Par exemple, pour le Svartsengi, les experts locaux s'appuient sur la chronologie et les données souterraines des feux de Krafla et de l'éruption de Holuhraun pour estimer le temps entre chaque éruption de la série en cours.
Exemples de modèles et de graphiques créés par les scientifiques à partir de leurs données pour prédire les éruptions volcaniques : (1) carte des nouvelles fractures sur la péninsule de Reykjanes issue de cartographies de terrain et de données InSAR ; (2) modèle du taux d'alimentation en magma du sill sous-jacent de Svartsengi ; (3) séismes cartographiés par profondeur et dans le temps, montrant l'agitation volcanique (mouvement du magma en sous-sol sans éruption). Données du Bulletin of Volcanology, du Centre volcanologique nordique de l'Université d'Islande, et de l'Office météorologique islandais.
Comment les scientifiques utilisent-ils ces données pour prédire les éruptions ?
Après avoir collecté ces données, les scientifiques les croisent toutes pour obtenir une vue d'ensemble du système volcanique et de son état actuel. Ces modélisations évoluent constamment à mesure que le magma s'accumule, se déplace et jaillit. Elles permettent de créer un modèle du sous-sol pour estimer les volumes de magma et la vitesse de remplissage des chambres magmatiques ou des sills. Ces modèles peuvent être des graphiques en 2D (temps/volume), des cartes de surface, des représentations 3D des accumulations de magma supposées, ou des visualisations en 4D de l'accumulation de magma au fil du temps.
La fiabilité des données dans la prédiction des éruptions
Ces données sont-elles fiables ? Dans l'ensemble, oui, les données collectées pour la prédiction des éruptions sont généralement très fiables. Cependant, certains facteurs peuvent affecter leur précision :
La triangulation précise des données sismiques nécessite un réseau très dense de capteurs.
Les conditions météo difficiles (très fréquentes en Islande) et même les tempêtes géomagnétiques solaires qui créent des aurores boréales (courantes aussi !) peuvent perturber les données GPS.
Les données InSAR ne fonctionnent que sur la terre ferme et si la région n'est pas couverte de neige ou de nuages.
Il y a donc de nombreux paramètres qui peuvent influencer les données et leur collecte, bien que les experts sachent généralement corriger ces biais.
Bien sûr, même si les données brutes sont fiables, interpréter ce qu'elles signifient reste un vrai défi. Toutes les séries de séismes ne prédisent pas une éruption, et un champ de lave fumant ne signifie pas toujours que le magma est à fleur de sol. Il n'y a pas de prédiction fiable à 100 %, mais les scientifiques arrivent généralement à identifier les périodes où une éruption est la plus probable. Et une fois que le magma est très proche de la surface, les scientifiques ont généralement entre 30 minutes et quelques heures pour alerter la population.
Le mot de la fin sur la prédiction des volcans en Islande
Nous espérons que cela vous aura permis de mieux apprécier la quantité incroyable de données collectées et analysées par les experts, et de comprendre que la prédiction volcanique n'est pas une science exacte et facile. Prédire ce que l'on ne peut pas voir directement est un exercice complexe. Mais malgré tous ces défis, les scientifiques en Islande relèvent le défi avec brio chaque jour !
Foire aux questions sur la prédiction des éruptions en Islande
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Cet article a été rédigé par la géologue Jessica Poteet. Écoutez son interview sur le Podcast de la Lava Academy.
