Le secret des éruptions du Merapi (Indonésie) // The secret of Mount Merapi’s eruptions (Indonesia)

Les populations qui vivent à proximité du Merapi peuvent dormir sur leurs deux oreilles. Une équipe scientifique vient de découvrir les causes du comportement explosif du volcan ! Une étude intitulée « L’altération hydrothermale des dômes de lave andésitiques peut conduire au comportement explosif d’un volcan », publiée dans la revue Nature Communications, nous apprend que des chercheurs ont percé le secret du volcanisme explosif. Après avoir analysé des échantillons de lave prélevés sur le Merapi, ils ont conclu que l’explosivité des stratovolcans augmentait lorsque des gaz riches en minéraux scellaient les pores et les microfissures dans les couches supérieures de la roche.

Jusqu’à présent, les scientifiques utilisaient principalement les mesures sismiques pour avertir le public d’une éruption imminente. Les auteurs de l’étude, avec parmi eux des scientifiques de l’Université Technique de Munich, ont découvert un autre indicateur d’une éruption imminente dans la lave prélevée sur la partie sommitale du Merapi. La couche supérieure de la roche, par l’intermédiaire de laquelle le dôme joue le rôle de bouchon, devient imperméable aux gaz avant l’explosion. Les analyses ont révélé que les propriétés physiques de ce bouchon évoluent dans le temps.

Après une éruption, la lave garde sa perméabilité, mais cette dernière diminue ensuite avec le temps. Les gaz sont piégés, la pression augmente et finalement le bouchon explose violemment. Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont prélevé six échantillons de lave: l’un issu d’une éruption de 2006 et les autres en provenance de l’éruption de 1902. L’analyse des volumes des pores, de la densité, de la composition minérale et de la structure de la roche a révélé que cette perméabilité devenait quatre fois moins importante à mesure que l’altération de la roche augmentait. L’étude explique que les minéraux nouvellement formés en sont la cause, en particulier les sulfates d’aluminium de potassium et de sodium qui obturent les fines fissures et les pores de la lave. Des simulations sur ordinateur ont confirmé que la faible perméabilité du dôme était responsable de l’éruption suivante.

Selon les modèles réalisés par les scientifiques, un stratovolcan comme le Merapi connaît une évolution en trois phases: 1) lorsque la lave est encore perméable après une explosion, un dégazage peut encore se produire. 2) le dôme devient imperméable aux gaz, ce qui, dans le même temps, entraîne une augmentation de la pression à l’intérieur de l’édifice. 3) le dôme explose sous l’effet de la pression. Les images du Merapi datant de la période antérieure et postérieure à l’éruption du 11 mai 2018 confirment ce modèle en trois phases. Tout d’abord, le volcan a émis un panache de gaz. Ensuite, il est resté silencieux pendant un moment jusqu’à ce que les gaz trouvent une issue. Enfin, il a projeté un panache de cendre dans le ciel.

Les chercheurs pensent que leurs résultats pourraient être utilisés pour une prévision plus fiable des éruptions. Une réduction mesurable du dégazage est donc susceptible d’indiquer d’une éruption imminente. Le Merapi n’est pas le seul volcan pour lequel les mesures du dégazage pourraient permettre de prévoir une éruption en temps voulu. De tels stratovolcans sont souvent destructeurs dans tout le Pacifique. Les plus connus sont le  Pinatubo aux Philippines, le St. Helens dans l’ouest des États-Unis et le Mont Fuji au Japon.

Source: Nature Communications, par l’intermédiaire du site web The Watchers.

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The populations living close to Mt Merapi can sleep with no fear. A scientific team has just discovered the causes of the volcano’s explosive behaviour! A study entitled « Hydrothermal alteration of andesitic lava domes can lead to explosive volcanic behaviour », published in Nature Communications, suggests the researchers have unlocked the secret of explosive volcanism. After studying samples at Mount Merapi, the researchers concluded that the explosivity of stratovolcanoes rises when mineral-rich gases seal the pores and micro cracks in the uppermost layers of stone.

Up to now, geoscientists mostly used seismic measurements to warn the public of an upcoming eruption. The authors of the study, which included scientists from the Technical University of Munich (TUM), have discovered another indicator for an impending eruption in the lava from Merapi’s peak. The uppermost layer of the stone, the « plug dome », becomes impassable for underground gasses prior to the explosion. The scientific investigations showed that the physical properties of the plug dome change over time.

Following an eruption, the lava is still easily permeable, but this permeability then sinks over time. Gases are trapped, pressure rises and finally the plug dome bursts in a violent explosion. To get to this conclusion, the researchers collected six lava samples: one from an eruption in 2006, and the others from the 1902 explosion. Analysis of pore volumes, densities, mineral composition, and structure unveiled that permeability pummelled by four orders of magnitude as stone alteration increased. The study explains that newly formed minerals are the cause, particularly potassium and sodium aluminum sulfates which seal the fine cracks and pores in the lava. Computer simulations confirmed that the weakened permeability of the plug dome was responsible for the next eruption.

According to the models, a stratovolcano like Mount Merapi undergoes three phases: First, when the lava is still permeable after an explosion, outgassing may occur. Second, the plug dome becomes impermeable for gases, while the internal pressure continuously increases at the same time. Third, the plug dome bursts due to pressure. Images of Merapi from the period before and during the eruption of May 11th, 2018, confirm the three-phase model. First, the volcano emitted smoke. Second, it stayed quiet for a while until the gas found an escape, and lastly, it blew a fountain of ashes up into the sky.

The researchers think their results can now be used to more reliably predict eruptions, A measurable reduction in outgassing is thus an indication of an imminent eruption. Mount Merapi is not the only volcano whose outgassing measurements can help in the timely forecasting of an upcoming eruption. Stratovolcanoes are a common source of destruction throughout the Pacific. The best known are Mount Pinatubo in the Philippines, Mount St. Helens in western USA, and Mount Fuji in Japan.

Source: Nature Communications, through the website The Watchers.

 

Dôme de lave au sommet du Merapi (Photo: C. Grandpey)

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