À l’aide d’une technique appelée «interférométrie du bruit sismique» combinée à des mesures géophysiques, des chercheurs de l’Université de Cambridge ont mesuré l’énergie qui se déplace à l’intérieur d’un volcan. Ils ont constaté qu’il existe une réelle corrélation entre la vitesse de déplacement de cette énergie et les variations d’inflation et de déflation d’un édifice volcanique. La technique pourrait être utilisée pour prévoir les éruptions volcaniques avec plus de précision. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Science Advances.
Les données ont été recueillies par l’USGS sur le Kilauea à Hawaii où le cratère de l’Halema’uma’u renferme un lac de lave très actif. Les chercheurs ont installé des capteurs pour mesurer au cours d’une période de quatre ans les variations relatives de la vitesse des ondes sismiques qui se déplacent à l’intérieur du volcan. Ils ont ensuite comparé leurs résultats à un deuxième ensemble de données concernant les moindres déformations du volcan au cours de la même période.
Comme le Kilauea est très actif, il connaît en permanence des épisodes d’inflation et de déflation, en même temps que la pression dans la chambre magmatique située sous le sommet augmente et diminue. Les chercheurs de Cambridge ont utilisé le bruit sismique pour détecter les causes des déformations du Kilauea. Le bruit sismique est une vibration persistante de faible intensité à l’intérieur de la Terre ; elle révèle aussi bien les séismes que les mouvements des vagues dans l’océan. En mettant les capteurs en parallèle, les chercheurs ont pu isoler le bruit sismique en provenance du volcan. Ils se sont intéressés aux variations d’énergie entre les capteurs, qu’il s’agisse de son ralentissement ou de son accélération. Ils voulaient savoir si les variations de vitesse des ondes sismiques reflétaient une augmentation de pression à l’intérieur du volcan, en sachant que les volcans gonflent avant une éruption. Ce paramètre est essentiel pour la prévision éruptive.
Le réservoir magmatique du Kilauea se trouve  à un ou deux kilomètres en dessous du lac de la lave de l’Halema’uma’u. Au fur et à mesure que le volume de magma varie dans ce réservoir, tout le sommet du volcan se gonfle et se dégonfle. Dans le même temps, la vitesse sismique varie elle aussi. Lorsque la chambre magmatique se remplit, elle génère une augmentation de pression, ce qui entraîne une fermeture des fractures dans la roche environnante et la production d’ondes sismiques plus rapides, et vice versa.
C’est la première fois que les scientifiques ont pu mettre en parallèle le bruit sismique et la déformation sur une période aussi longue. La forte corrélation entre les deux montre qu’il pourrait s’agir d’une nouvelle approche en matière de prévision des éruptions volcaniques.
Source: Université de Cambridge.

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Using a technique called ‘seismic noise interferometry’ combined with geophysical measurements, researchers from the University of Cambridge measured the energy moving through a volcano. They found that there is a good correlation between the speed at which the energy travelled and the amount of inflation and deflation observed in a volcanic edifice. The technique could be used to predict more accurately when a volcano will erupt. Their results are reported in the journal Science Advances.

Data was collected by USGS across Kilauea in Hawaii, where Halema’uma’u is a lake of bubbling lava just beneath its summit. During a four-year period, the researchers used sensors to measure relative changes in the velocity of seismic waves moving through the volcano over time. They then compared their results with a second set of data which measured tiny changes in the angle of the volcano over the same time period.

As Kilauea is very active, it undergoes constant episodes of inflation and deflation as pressure in the magma chamber beneath the summit increases and decreases. The Cambridge researchers used seismic noise to detect what was controlling Kilauea’s movement. Seismic noise is a persistent low-level vibration in the Earth, caused by everything from earthquakes to waves in the ocean. By pairing sensors together, the researchers were able to isolate the seismic noise that was coming from the volcano. They were interested in how the energy travelling between the sensors changes, whether it is getting faster or slower. They wanted to know whether the seismic velocity changes reflect increasing pressure in the volcano, as volcanoes inflate before an eruption. This is crucial for eruption forecasting.

One to two kilometres below Kilauea’s lava lake, there is a reservoir of magma. As the amount of magma changes in this underground reservoir, the whole summit of the volcano inflates and deflates. At the same time, the seismic velocity changes. As the magma chamber fills up, it causes an increase in pressure, which leads to cracks closing in the surrounding rock and producing faster seismic waves – and vice versa.

This is the first time scientists have been able to compare seismic noise with deformation over such a long period, and the strong correlation between the two shows that this could be a new way of predicting volcanic eruptions.

Source : University of Cambridge.

Système d’alimentation du Kilauea

Exemple de déformation du Kilauea

Lac de lave de l’Halema’uma’u

(Source: USGS / HVO)