Tazieffien convaincu, j’ai toujours affirmé qu’il fallait donner priorité à l’analyse des gaz en volcanologie. Ce sont eux qui sont le moteurs des éruptions et leur analyse, plus que toute autre, peut permettre de comprendre –voire d’anticiper – le comportement d’un volcan.

C’est ce que viennent de réaliser les scientifiques espagnols en observant les échantillons de gaz recueillis pendant l’éruption de 2011-2012 à El Hierro (Iles Canaries). Suite à l’analyse de quelque 8 000 échantillons d’hélium, un géochimiste a déclaré : « Nous sommes persuadés que l’hélium peut anticiper la détection de mouvements magmatiques avant même que ces mouvements soient détectés par une activité sismique».

Dans l’étude et la prévision des éruptions volcaniques, les volcanologues se concentrent généralement sur le dioxyde de carbone, le deuxième gaz le plus abondant (après la vapeur d’eau) émis pendant leur déroulement. Pourtant, selon les scientifiques espagnols, l’hélium est « un meilleur candidat pour le suivi et la prévision des éruptions parce qu’il ne réagit pas avec les roches ou les eaux souterraines, et les microorganismes ne consomment pas ou ne produisent pas d’hélium ». Ils ont constaté que la mesure des émissions d’hélium dans le sol et l’eau d’El Hierro donnait des indications sur les périodes où le magma se déplaçait sous l’île et sa position par rapport à la surface, deux facteurs importants dans la prévision d’une éruption volcanique.
L’équipe espagnole a également mesuré deux isotopes d’hélium – atomes du même élément avec un nombre différent de neutrons. L’hélium-3, par exemple, a un seul neutron tandis que l’hélium-4 en a deux. L’hélium-4 est produit lorsque des éléments radioactifs se désintègrent dans la croûte terrestre alors que l’hélium-3, qui représente la majeure partie de l’hélium de la Terre, se trouve principalement dans le manteau.
En observant les proportions d’hélium-3 et d’hélium-4 dans un échantillon de gaz, les chercheurs ont pu déterminer quelle quantité d’hélium était venue directement du manteau et quelle quantité provenait de fractures récentes dans la croûte en dessous d’El Hierro.

Les analyses montrent que, lorsque l’activité volcanique a débuté à El Hierro, la croûte s’est fracturée et l’hélium, principalement en provenance du manteau, est remonté à la surface. Lorsque l’éruption a vraiment commencé, les émissions de gaz à la surface ont augmenté de façon spectaculaire tandis que la pression gazeuse sous l’île diminuait rapidement. Ensuite, lorsque l’activité sismique à El Hierro a recommencé, la croûte s’est profondément fracturée et déformée et l’hélium-4 est devenu une composante majoritaire de l’ensemble d’hélium émis sur l’île.
Le système utilisé par les scientifiques espagnols à El Hierro pourrait  servir de référence pour les chercheurs qui surveillent d’autres volcans actifs de la planète. Cette approche géochimique s’est avérée importante à El Hierro car le magma a migré vers la surface sans sismicité préalable.

En fait, l’étude des émissions d’hélium à El Hierro au cours de la dernière éruption n’est pas vraiment un scoop. Les géochimistes italiens – en particulier l’équipe de l’Istituto di Geochimica dei Fluidi de Palerme – a déjà mis en évidence le rôle important joué par ce gaz dans le mécanisme éruptif, que ce soit sur l’Etna ou aux Iles Eoliennes. J’avais moi-même attiré l’attention sur les émanations gazeuses (y compris l’helium) sur les basses pentes de l’Etna et indiqué dans quelle mesure elles pouvaient servir d’indicateurs sur le comportement éruptif du volcan (voir colonne de gauche de ce blog).

Source : Live Science.

   In the wake of H. Tazieff, I have always asserted that we should give priority to gas analysis in volcanology. Indeed, gases drive the eruptions and their analysis, more than any other, may help understand, or even anticipate, the behaviour of a volcano. This is what Spanish scientist have realised while observing 8,000 helium samples collected during the 2011-2012 eruption at El Hierro. A geochemist declared: “We believe that helium can anticipate the detection of magmatic movement even before those movements can be detected by seismic activity. »

When studying and trying to forecast volcanic eruptions; researchers usually focus on carbon dioxide, the second most abundant gas (after water vapor) in volcanic eruptions. However, helium is a better candidate for tracking and forecasting eruptions because it doesn’t react with rocks or groundwater and microorganisms don’t consume or produce helium.

The Spanish team found that measuring the flow of helium in El Hierro’s soil and water gave them clues as to when magma under the island was moving and how close it was to the surface — both important factors in forecasting a volcanic eruption.

They also measured two helium isotopes — atoms of the same element with different numbers of neutrons. Helium-3, for example, has one neutron whereas helium-4 has two. Helium-4 is produced when radioactive elements decay in the Earth’s crust but helium-3, which accounts for the bulk of Earth’s helium, is primarily found in the mantle.

Looking at the proportions of helium-3 and helium-4 in a gas sample, the researchers could determine how much helium had come straight from the mantle, and how much came from new fractures in the crust below El Hierro island.

The analyses show that, when volcanic activity began, the crust fractured and helium, mostly from the mantle, flowed to the surface. As the actual eruption started, gas flow at the surface increased dramatically, and gas pressure beneath the island dropped. Then as seismic activity at El Hierro picked up again, the crust fractured and deformed extensively, and helium-4 became a larger component of the total helium released on the island.

The system used by Spanish scientists at El Hierro could serve as a reference for researchers who monitor other active volcanoes in the world. This geochemical approach has been important in El Hierro since the magma migrated to the surface without any preliminary seismicity.
In fact, the study of helium emissions in El Hierro during the last eruption is not really a scoop. Italian geochemists – especially the team of the Istituto di Geochimica dei Fluidi at Palermo – has already highlighted the important role of this gas in the eruptive mechanism, both of Mount Etna or the Aeolian Islands. I myself have drawn attention to the gaseous emissions (including helium) on the lower slopes of Mount Etna and indicated to what extent they could be used as indicators of the eruptive behaviour of the volcano (see left-hand column of this blog).

Source: Live Science.

Emanations gazeuses dans les salinelle de Paterno  (Sicile)  [Photo:  C. Grandpey]