Le tremor harmonique est un phénomène sismique fréquemment observé pendant les éruptions volcaniques, mais celui observé en 2009 pendant l’éruption du Mont Redoubt en Alaska a été tout à fait exceptionnel.

Avec un départ à une fréquence d’environ 1 hertz, il a culminé à 30 hertz ! Même sur l’île de Montserrat en 1997, le volcan de Soufriere Hills n’avait atteint qu’une fréquence de 3 hertz au maximum de la crise éruptive. La plupart du temps, le tremor harmonique se situe à une fréquence d’environ 1 hertz, bien trop faible pour être captée par l’oreille de l’homme pour qui la gamme des fréquences audibles commence à environ 20 hertz.

Pour mesurer la fréquence du Redoubt, les scientifiques américains de l’Université de l’Etat de Washington ont converti en son les données sismiques enregistrées pendant la phase pré-éruptive du volcan et ils ont ensuite accéléré l’enregistrement. La première bande d’enregistrement, un clip d’une dizaine de secondes correspondant à 10 minutes de données sismiques accélérées 16 fois, a révélé un tremor harmonique atteignant des fréquences de plus en plus élevées avant de cesser brusquement juste avant les six éruptions produites par le Redoubt.

Un autre enregistrement, avec une heure de quelque 1600 petits séismes compressés dans un clip d’une minute, donne le résultat suivant (mettre le son) :

http://soundcloud.com/uw-today/redoubtdrumbeats

C’est la première fois que ces vibrations – qui ressemblent au départ à des battements de tambours – sont explicitement liées au tremor harmonique.

Après avoir établi le lien entre le son à haute fréquence et les petits séismes à répétition, l’équipe scientifique de l’Etat de Washington a travaillé avec une équipe de l’Université de Stanford pour comprendre la cause de ce crescendo de fréquence qui cesse très brusquement. Selon les chercheurs de Stanford, cette hausse rapide serait due à une montée en pression dans les fractures à l’intérieur de l’édifice volcanique. Cette pression atteindrait 100 fois la pression atmosphérique et provoquerait 30 séismes par seconde. Plus la pression augmente, plus les séismes deviennent fréquents et rapprochés.

Toutefois, ce qui provoque cette pression énorme reste un mystère. Selon un scientifique, il se pourrait que la pression croissante oblige une partie du magma à cristalliser. Le bruit aigu correspondrait alors au frottement du reste du magma qui monte difficilement dans les conduits qui se rétrécissent. Cette hypothèse reste à vérifier.

Il est peu probable que l’étude des cris émis par le Redoubt permette de prédire les éruptions volcaniques mais elle pourrait permettre de mieux comprendre ce qui se passe dans le ventre du volcan pendant la phase pré-éruptive.

Source:  Synthèse de plusieurs articles parus dans la presse américaine.

 

The harmonic tremor is a seismic phenomenon frequently observed during volcanic eruptions, but the tremor observed in 2009 during the eruption of Mount Redoubt in Alaska has been quite exceptional.
With a start at a frequency of about 1 Hz, it peaked at 30 hertz! Even on the island of Montserrat in 1997, the Soufriere Hills volcano had only reached a frequency of 3 Hz at the climax of the eruptive crisis. Most of the time, the harmonic tremor is recorded at a frequency of about 1 Hz, although too small to be detected by a man’s ear for whom the audible frequency range starts at about 20 Hz ..

To measure the frequency, Ms. Hotovec-Ellis converted into sound seismic data recorded from the volcano’s pre-eruption, and then sped up the recording. The first tape, a ten-second clip of ten minutes of data sped up 16 times, is a harmonic tremor ascending to higher and higher frequencies before coming to an abrupt halt just before the six eruptions.

Another recording, an hour of some 1,600 small earthquakes compressed into a one-minute clip, gives this result (turn on the sound):

http://soundcloud.com/uw-today/redoubtdrumbeats

This is the first time that the drumbeat of repeating earthquakes has been so explicitly linked to the harmonic tremor.

Having established the link between the high frequency and small repeated earthquakes, the scientific team of the State of Washington worked with another team of Stanford University to understand the cause of this crescendo of frequency that stops very abruptly. According to researchers at Stanford, this rapid rise is due to an increase in pressure in the fractures within the volcanic edifice. This pressure would reach 100 times atmospheric pressure and cause 30 earthquakes per second. The higher the pressure, the more frequent and the closer the earthquakes.
However, what causes this enormous pressure remains a mystery. According to a scientist, it is possible that the increasing pressure forces a portion of the magma to crystallize. The high-pitched noise might correspond to the friction of the rest of the magma that forces its way through narrowing conduits. This hypothesis remains to be checked.
It is unlikely that the study of the screams of Mount Redoubt will help predict volcanic eruptions but it might allow to better understand what is going on inside the volcano during the pre-eruptive phase.

Source: American press.

Le Mont Redoubt  (Photo:  C. Grandpey)