Jusqu’à maintenant, on considérait généralement que les éruptions se divisaient en deux catégories ; elles étaient soit explosives, soit effusives. Toutefois, une étude récente montre que certains événements éruptifs pourraient bien appartenir à un nouveau type intermédiaire, ni vraiment explosif, ni vraiment effusif.
Ce nouveau type éruptif se trouverait au fond de l’océan. On le sait depuis longtemps, c’est là que se produisent – souvent très discrètement – la plupart des éruptions qui sont aussi les moins étudiées à cause de la difficulté évidente de les atteindre. Comme je l’ai fait remarquer à plusieurs reprises, nous sommes capables d’envoyer des robots sur Mars, mais nous ne sommes pas fichus de savoir ce qui se passe au fond des mers sur notre propre planète ! En conséquence, la seule solution pour étudier les éruptions sous-marines est de recueillir et d’analyser les matériaux qui arrivent à la surface, comme ce fut le cas à El Hierro (Iles Canaries) il y a quelques mois.

Un document récemment publié dans la revue Nature Geo Sciences laisse entendre que certaines éruptions sous-marines ne sont ni effusives, ni explosives car elle produisent « une mousse (=écume) volcanique capable de flotter ». Ces morceaux d’écume parviennent à traverser la couche d’eau qui les surmonte et à atteindre la surface pour y flotter jusqu’au moment ils se saturent en eau et retombent au fond de l’océan, ou bien parviennent à atteindre le rivage, poussés par les vagues. L’éruption n’est pas explosive car il ne se produit pas de fragmentation. Elle n’est pas effusive non plus, car il n’y a pas de coulée de lave. Au lieu de cela, on assiste à la libération de grosses gouttes d’écume de ponce qui refroidissent en montant vers la surface.
Cette activité – baptisée ‘Tangaroan’ par les scientifiques qui l’ont étudiée – a été observée sur des dépôts de téphra laissés par le volcan sous-marin Macauley dans les Iles Kermadec, au nord de la Nouvelle Zélande. Il ne faudrait pas oublier que les volcans Havre et Raoul se trouvent dans cette région ; le premier nommé est tenu pour responsable de la nappe de ponce observée à la surface de l’océan il y a quelques mois.
Les scientifiques néo-zélandais et britanniques ont étudié les matériaux émis par le volcan Macauley au cours d’une éruption importante il y a environ 6100 ans. La majeure partie de la caldeira se trouve au fond de l’océan, à l’exception de l’Ile Macauley. Cette situation a permis aux chercheurs d’étudier à la fois la ponce qui s’est déposée sur l’île et celle recueillie sur le plancher de la caldeira. Ils ont ensuite étudié la densité, la forme et la taille des bulles présentées par ces matériaux. Ils ont découvert que la ponce en provenance du plancher océanique était bien différente de celle recueillie sur l’Ile Macauley. La première présentait une plage de densité beaucoup plus large, de 0.20à 0.5 g/cm3, contre environ 0.4 g/cm3 pour la ponce sur l’île. Les éléments du plancher avaient aussi une texture différente, avec beaucoup de bulles de forme régulière dans les éléments à faible densité. Avec l’augmentation de la densité, les bulles devenaient plus allongées. Dans la mesure où ces différentes textures se trouvent toutes dans le même morceau de ponce, cela signifie que l’on n’a pas affaire à différents styles éruptifs, mais à une modification de ce morceau pendant son refroidissement. Ces différences de forme et de densité dans un même élément ne s’observent pas dans les ponces produites pendant des événements de type explosif.
Pour expliquer ce processus éruptif, les scientifiques pensent que le matériau volcanique est émis sous forme de lave qui s’échappe goutte à goutte pour ensuite flotter (voir illustration ci-dessous). D’une part, ces gouttes ne se fragmentent pas dans le conduit éruptif comme pendant les éruptions explosives ; d’autre part, elles sont trop légères pour donner naissance à des coulées de lave qui s’étireraient au fond de l’océan.

Il ne fait aucun doute que cette étude est intéressante. Elle montre qu’il reste beaucoup à faire pour comprendre le processus des éruptions sous-marines. Je suis malgré tout surpris de constater qu’il n’est fait nulle part mention de la pression de l’eau qui, à ces profondeurs, est très importante et influe certainement sur la forme et la taille des matériaux émis.

   Up to now, eruptions were generally divided into two types: they could either be effusive or explosive. However, recent research has shown that some events could belong to a new type that stands between the other two.
This new type might lie at the bottom of the ocean. This is the place where most eruptions take place but they are the least studied because of the obvious difficulty to go down there and observe what is happening. As I wrote several times, we are able to send rovers to Mars but we are unable to see what is happening at the bottom of the seas on our own planet! Then, the only solution to study submarine eruptions is to collect and analyse the materials that come to the surface, like at El Hierro (Canary Islands) a few months ago.

A recent paper published in Nature Geosciences suggests that some submarine eruptions are neither effusive nor explosive as they produce “a buoyant volcanic foam” that rises through the water column to the surface and float until the chunks get waterlogged or wash ashore. The eruption isn’t explosive as there is no fragmentation. It isn’t effusive either as no lava flow is produced. Instead, you get a slow release of blobs of volcanic pumice foam that cool as they rise to the surface.
This kind of activity – called ‘Tangaroan’ by the scientists who studied it – was observed in the tephra deposits from the submarine Macauley volcano in the Kermadec Islands, to the north of New Zealand. By the way, we need to remember that Havre and Raoul volcanoes belong to that region; the former was held responsible for the pumice rafts observed a few months ago at the surface of the ocean.
The scientists – from the United Kingdom and New Zealand – looked at material erupted during a significant eruption from Macauley volcano that occurred about 6,100 years ago. Most of the caldeira is underwater except for Macauley Island. This allowed the researchers to study both pumice deposited on Macauley Island and dredged from the seafloor of the caldeira. Then, they measured the density and bubble shape or size for these materials.
They discovered that the dredged pumice from the seafloor had a very different character than the pumice that was deposited on land. The former had a wider distribution of density, from 0.20-0.5 g/cm3 versus the narrow range of densities found in pumice deposited on land (0.4 g/cm3 or so). The dredged elements also had a different texture, with lots of evenly-shaped bubbles in the low density chunks. However, as the density increased, the bubbles got more elongate. In so far as these textures can all be found all in the same chunk, this means it can’t reflect different eruption styles, but changes in the chunk itself as it cools. These differences in bubble shape and density in the same element are not observed in pumices produced by typical explosive eruptions.
To explain this eruptive process that appears, the scientists suggest that the erupting volcanic material drips out as floating blebs of lava (see illustration below). They don’t fragment in the eruptive conduit like explosive eruptions, but they are also too buoyant to form lava flows that spread on the seafloor.

The study is undoubtedly very interesting. It shows there is still a long way to go to understand the process of submarine eruptions. However, I’m surprised to see that no mention is made anywhere of the role played by water pressure at such depths. It might inevitably have an influence on the shape and size of the clasts.

Crédit: Nature Geosciences.