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La Faille de San Andreas refait surface… // The San Andreas Fault resurfaces…

Une étude récente menée par des scientifiques de l’Université d’Hawaï à Mānoa et publiée dans le Journal of Geophysical Research: Solid Earth a révélé que les contraintes tectoniques le long des systèmes de failles de San Andreas et de San Jacinto, en Californie du Sud, ont atteint, voire dépassé par endroits, les niveaux les plus élevés observés au cours des 1 000 dernières années. Cette étude a des implications directes pour l’évaluation des risques sismiques dans l’une des régions les plus densément peuplées des États-Unis.

 Les systèmes de failles de San Andreas et San Jacinto sont représentés par les lignes en caractère gras. Les points de couleur correspondent aux localités impactées par le séisme de 1812 (Source : Science Advances)

Les chercheurs ont élaboré un modèle informatique simulant l’accumulation et la libération des contraintes le long des systèmes de failles de San Andreas et de San Jacinto, notamment au niveau du col Cajon (Cajon Pass) , un point de jonction extrêmement important entre les deux systèmes de failles.

Les auteurs de l’étude ont alimenté le modèle informatique avec un historique sismique de la région sur 1 000 ans, reconstitué à partir de données géologiques telles que la datation au Carbone14 des sédiments déplacés et l’étude des cernes des arbres.
En prolongeant cette simulation jusqu’à nos jours, les scientifiques ont estimé l’ampleur des contraintes accumulées. L’étude indique que « les conditions déterminant l’ouverture ou la fermeture du Col Cajon semblent liées à l’alignement des niveaux de contrainte sur les deux systèmes de failles au moment de la rupture. Actuellement, avec des niveaux de contrainte historiquement élevés dans toute la région et plus de 160 ans écoulés depuis la dernière rupture majeure, le système se trouve dans un état de contrainte critique. » Les résultats de cette étude montrent que la contrainte qui serait normalement libérée lors de grands séismes a continué de s’accumuler et atteint désormais des niveaux sans précédent.

Image illustrant les contraintes le long de la Faille de San Andreas (Source : Université d’Hawaï)

Plus important encore, l’étude montre que le Cajon Pass pourrait favoriser une rupture conjointe des failles de San Andreas et de San Jacinto, un scénario potentiellement beaucoup plus dévastateur qu’une rupture sur une seule faille. Il affecterait des zones densément peuplées comme Los Angeles, San Bernardino, Riverside et la vallée de Coachella.
Ce type de modélisation des contraintes, basé sur la physique, peut permettre d’affiner l’évaluation des risques sismiques et une meilleure planification des infrastructures et les normes de construction dans la région. De plus, le cadre de modélisation utilisé dans cette étude est applicable à d’autres jonctions de failles complexes à travers le monde. Les chercheurs souhaitent donc le développer en tant qu’outil réutilisable pour l’évaluation des risques liés aux failles multiples.
Les chercheurs précisent qu’ils n’ont pas cherché à prévoir la date du prochain séisme. Cependant, des études comme celle-ci constituent une contribution importante à la recherche sur les risques sismiques aux niveaux national et international, car elles utilisent une science rigoureuse et quantitative pour mieux comprendre les risques auxquels sont exposés des millions de personnes.
Dans ce type d’étude, les chercheurs peuvent affirmer qu’un système de failles est soumis à des contraintes critiques et que les modèles physiques comme celui-ci leur offrent une vision plus claire des différents scénarios auxquels se préparer. Pour le reste, c’est la Nature qui décide !
Source : Big Island Now.

L’auteur de ce blog au cœur de la Faille de San Andreas

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Suite à ma note sur les failles californiennes de San Andreas et San Jacinto, Sergio Marchi, un chercheur italien, m’indique qu’après le séisme qui a frappé l’Ombrie en 1997, il a mené une étude sur la possibilité d’interactions entre les systèmes de failles à différentes distances. Le professeur Mantovani de l’Université de Sienne a depuis cette époque élaboré un modèle pour l’ensemble du bassin méditerranéen centre-oriental. Sergio Marchi a calculé l’existence de mouvements de transfert de l’ordre de 50 à 200 kilomètres par an pour la péninsule italienne. Ses études ont été corroborées par une équipe californienne en 2003. Cela lui a permis d’être nommé directeur national du département de recherche historique par le Second Réseau Sismique, poste qu’il a occupé jusqu’en 2009. Depuis, il a donné plusieurs conférences sur ce sujet et d’autres thèmes liés aux phénomènes sismiques.

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Recent research led by University of Hawai‘i at Mānoa scientists and published in the Journal of Geophysical Research: Solid Earth, found tectonic stress along the San Andreas and San Jacinto fault systems in Southern California has reached, and in some places exceeded, the highest levels seen in the past 1,000 years. The study has direct implications for seismic hazard assessments in one of the most densely populated in the United States.

The researchers built a physics-based computer model that simulates how stress builds up and releases along the southern San Andreas and San Jacinto fault systems, including at Cajon Pass, which is a critical junction between the two fault systems. They fed the model a 1,000-year record of earthquake history of the region reconstructed from geological evidence, such as radiocarbon dating of displaced sediments and tree-ring records.

By running this simulation forward to the present day, the scientists estimated how much stress has built up. One can read in the study that “the conditions that determine whether the ‘earthquake gate’ at Cajon Pass opens or stays closed appear to be related to how closely the stress levels on the two fault systems are aligned with each other at the time of rupture. Right now, with stress at historically high levels across the region and more than 160 years elapsed since the last major rupture, the system is in a critically loaded state.” Results from this study suggest the stress that would normally be released in large earthquakes has continued to accumulate and is now at unprecedented levels.

Perhaps most importantly, the study showed that Cajon Pass could facilitate a joint rupture of the San Andreas and San Jacinto faults simultaneously, which is a scenario that could be significantly more damaging than a single-fault event. It would affect densely populated areas including Los Angeles, San Bernardino, Riverside and the Coachella Valley.

This kind of physics-based stress modeling can help refine seismic hazard assessments and inform infrastructure planning, emergency preparedness and building codes in the region. Additionally, the modeling framework used in this study is applicable to other complex fault junctions globally, so the researchers are interested in developing it as a reusable tool for multi-fault hazard assessments.

The researchers warn that this is not a prediction of when an earthquake will happen. However, studies like this are important contributions to national and global earthquake hazard research in that we are using rigorous, quantitative science to better understand the risk facing millions of people.

In this kind of study, researchers can say that the system is critically stressed, and that physics-based models such as this one give them a clearer picture of the range of scenarios for which to be prepared. For the rest, Nature will decide !

Source : Big Island Now.

Désaccords et incertitudes en Islande // Disagreements and uncertainties in Iceland

Une nouvelle étude menée par une équipe internationale de géoscientifiques nous apprend que l’activité volcanique sur la péninsule de Reykjanes serait principalement due à l’accumulation de contraintes à long terme le long de la limite entre les plaques tectoniques nord-américaine et eurasienne, plutôt qu’à des essaims sismiques correspondant au parcours du magma à travers la croûte terrestre.

Image de l’activité volcanique sur la péninsule de Reykjanes

Parmi les chercheurs à l’origine de cette étude figurent Þorvaldur Þórðarson, professeur de volcanologie, Halldór Geirsson, professeur de géophysique, et Gregory De Pascale, professeur associé de géologie à la faculté des Sciences de la Terre de l’Université d’Islande. L’étude repose sur des mesures exhaustives effectuées sur la péninsule de Reykjanes entre 2021 et 2025.
Þórðarson indique que la croûte terrestre s’est élargie de près de quatre mètres durant cette période, dont 2,50 mètres le 10 novembre 2023, jour de l’évacuation de la ville de Grindavík. Selon lui, l’expansion crustale, les mouvements de failles et le magma interagissent tous le long de la limite de plaques.

Fracturation du sol à Grindavik (Crédit photo : Iceland Review)

Þórðarson insiste sur un point qu’il a abordé à plusieurs reprises ces derniers mois : les scientifiques ne sont pas tous d’accord sur ce qui s’est passé sur la péninsule de Reykjanes depuis 2021 et, selon lui, ces divergences sont inhérentes à la démarche scientifique. Il ajoute que, même si les chercheurs travaillent avec les mêmes données, les interprétations peuvent différer car nombre de mesures sont des observations indirectes, et non directes, de ce qui se passe sous la surface. [Remarque personnelle : J’aimerais ajouter que Þorvaldur Þórðarson lui-même s’est souvent trompé dans ses prévisions d’activité volcanique sur la péninsule de Reykjanes !]
Selon Þórðarson, l’un des enseignements les plus importants des événements récents est qu’une incertitude considérable persiste et que personne ne sait vraiment ce qui se passe exactement sous terre. Il souligne l’importance pour les scientifiques de discuter de leurs découvertes et de travailler à des interprétations largement consensuelles.
La nouvelle étude remet en question l’interprétation adoptée par le Met Office islandais, selon laquelle les épicentres des séismes suivent le parcours du magma à travers la croûte terrestre. Selon cette interprétation, l’essaim sismique de novembre 2023 indiquerait la présence de magma sous une grande partie de la région.
Les chercheurs affirment, quant à eux, que les données montrent que des mouvements de failles décrochantes se sont produits en premier, au moment où les plaques tectoniques glissaient horizontalement l’une contre l’autre. Ce n’est que plus tard que le processus a évolué vers une expansion crustale, avec ouverture de la croûte terrestre. Selon l’étude, les importantes fractures et l’affaissement observés à Grindavík en 2021 étaient principalement dus à la rupture au niveau de la limite de plaques. Cette limite a cédé car elle était soumise à une tension constante depuis 800 ans, elle avait atteint sa limite. C’est à ce moment que l’intrusion magmatique sous Fagradalsfjall s’est produite. En réalité, cette intrusion n’a fait qu’accroître légèrement la contrainte exercée sur le système.
En conséquence, selon les chercheurs, le magma est une conséquence plutôt que la cause des mouvements de plaques. Cette conclusion est cohérente avec le fait que la plupart des éruptions le long de la chaîne de cratères de Sundhnúkur se sont produites dans une zone très restreinte, le long d’une fissure d’environ 500 mètres de long entre Stóra-Skógfell et Sýlingarfell.
Un point essentiel de cette nouvelle étude est que les mouvements des limites de plaques islandaises doivent être replacés dans un contexte géologique plus large. Les mouvements observés en Islande, avec la partie ouest du pays qui se déplace vers l’ouest et la partie est qui se déplace vers l’est, et une limite de plaques qui traverse le pays et génère cette activité volcanique, résultent de processus bien plus vastes qu’une simple intrusion magmatique dans la croûte superficielle islandaise.

Image de la gigantesque zone de faille – ici à Thingvellir – qui fait s’écarter l’ouest et l’est de l’Islande (Photo: C. Grandpey)

Ce processus est régi par la convection magmatique au sein du manteau terrestre. Une petite intrusion magmatique en Islande ne déplacera pas à elle seule les limites des plaques, mais tout cela fait partie du même système. En conséquence, comprendre ce qui se passe en Islande permet de comprendre le processus dans sa globalité.

 Illustration du processus d’accrétion (Source: Suffolk University)

Au vu de cette étude, on peut dire qu’il reste encore beaucoup à faire pour comprendre le lien entre la tectonique et le volcanisme en Islande. En attendant, l’accumulation de magma et le soulèvement du sol se poursuivent à Svartsengi, sans que personne ne sache si et quand une nouvelle éruption se produira.
Source : Iceland Monitor.

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A new study by an international team of geoscientists suggests that volcanic activity on Iceland’s Reykjanes Peninsula is being driven primarily by the long-term accumulation of stress along the boundary between the North American and Eurasian tectonic plates, rather than by earthquake swarms marking the path of magma forcing its way through the Earth’s crust.

Among the researchers behind the study are Þorvaldur Þórðarson, Professor of Volcanology, Halldór Geirsson, Professor of Geophysics, and Gregory De Pascale, Associate Professor of Geology at the University of Iceland’s Faculty of Earth Sciences. The study is based on extensive measurements collected on the Reykjanes Peninsula between 2021 and 2025.

Þórðarson says the Earth’s crust widened by nearly four meters during the study period, including as much as 2.5 meters on November 10, 2023, when the town of Grindavík was evacuated. In his opinion, crustal spreading, fault movements and magma all interact along the plate boundary.

Þórðarson emphasizes a point he has made repeatedly in recent months: scientists are not in complete agreement about what has happened on the Reykjanes Peninsula since 2021, and such disagreement is a normal part of the scientific process. He adds that although researchers are working with the same data, interpretations can differ because many of the measurements are indirect rather than direct observations of what is occurring beneath the surface. [Personal remark : I’d like to add that Þorvaldur Þórðarson himself was often wrong about his predictions of volcanic activity on the Reykjanes Peninsula in the past months!]

According to Þórðarson, one of the most important lessons from the recent events is that significant uncertainty remains and that no one yet has definitive answers about exactly what is happening underground. He stresses the importance of scientists discussing their findings and working toward interpretations that can be broadly supported.

The new study challenges the interpretation adopted by the Icelandic Meteorological Office that earthquake epicenters trace the path of magma moving through the crust. Under that interpretation, the earthquake swarm of November 2023 would indicate that magma is present beneath a large portion of the region.

Instead, the researchers argue that the data suggest strike-slip fault movements occurred first, with tectonic plates sliding horizontally past one another. Only later did the process evolve into crustal spreading, during which the crust opened up.

The study proposes that the extensive fracturing and subsidence seen in Grindavík in 2021 were primarily the result of the plate boundary itself rupturing. The boundary broke because it had been under tension for 800 years and reached its limit. This when the magma intrusion beneath Fagradalsfjall occurred. In reality, that intrusion simply added a little extra strain to the system.
The researchers’ interpretation is therefore that magma is a consequence rather than the cause of the movements. This is consistent with the fact that most of the eruptions at the Sundhnúkur crater row occurred within a very confined area, along a fissure approximately 500 meters long between Stóra-Skógfell and Sýlingarfell.

A major point of the new study is that the movement of Iceland’s plate boundaries should be placed into a broader geological context. The movements observed in Iceland, where the western part of the country is moving westward and the eastern part is moving eastward, with a plate boundary running across the country and generating all of this volcanic activity, are the result of processes that are vastly larger than a magma intrusion in the shallow crust of Iceland.

The process is managed by magma convection within Earth’s mantle. A small magma intrusion in Iceland is not going to move the plate boundaries, but it is all part of the same system, and understanding what is happening in Iceland helps understand the process as a whole.

In short, a lot remains to be done to understand the link between tectonics and colcanism in Iceland. Meantime, magma accumulation and ground uplift are continuaing at Svartsengi, but nobody knows if and when an eruption will occur

Source : Iceland Monitor.

Un espoir pour les volcanologues auvergnats // Some hope for volcanologists in Auvergne (France)

Voici une bonne nouvelle pour les volcanologues auvergnats qui attendent désespérément le réveil de leurs chers et vieux volcans volcans.
Une nouvelle étude publiée dans Science Advances explique que les volcans « éteints », qui n’ont pas connu d’éruption depuis des dizaines de milliers d’années, ne sont peut-être pas inactifs. Il se pourrait bien qu’ils accumulent silencieusement d’immenses réserves de magma qui alimenteront de futures éruptions.
Cette découverte est le fruit du travail d’une équipe de volcanologues de l’ETH Zurich (Suisse), qui a cartographié l’histoire géologique du volcan Méthana, près d’Athènes (Grèce), sur une période de 700 000 ans. Le Méthana est le volcan le plus occidental de l’arc volcanique de la mer Égée méridionale, une région de points chauds volcaniques générée par la tectonique des plaques et qui traverse les îles grecques. Cet arc comprend également le volcan Théra, qui aurait dévasté la civilisation minoenne de Santorin il y a environ 3 600 ans.

 Vue du dôme du volcan Methana (Crédit photo: Smithsonian Institution)

Les auteurs de l’étude ont découvert une prolifération de minuscules cristaux de zircon correspondant à la plus longue période de dormance du Méthana, qui a duré plus de 100 000 ans. Cette découverte indique que d’importantes quantités de magma sont toujours en formation.

L’existence d’une telle période dormance, qui n’en est pas vraiment une, est problématique car aujourd’hui les prévisions de risques volcaniques reposent sur l’hypothèse que certains volcans peuvent être considérés comme ‘éteints’ après environ 10 000 ans d’inactivité. C’est le cas de l’Auvergne (France) ou des volcans de la Garrotxa (Espagne).
Pour réévaluer la relation entre l’activité éruptive et l’accumulation de magma, les chercheurs ont analysé des échantillons de roche provenant de 31 sites répartis sur le volcan, tous associés aux anciennes éruptions du Méthana. Ils ont conclu que les volcans peuvent « respirer » sous terre pendant des millénaires sans que le magma atteigne jamais la surface.
Le Méthana a lui-même généré plus de 31 éruptions, dont trois explosives, au cours des centaines de milliers d’années écoulées. Bien que sa chronologie soit encore mal connue, la plus récente éruption remonte à environ 2 250 ans et a été consignée par l’historien grec Strabon.
Pour remonter plus loin dans le temps géologique, les chercheurs ont analysé des cristaux provenant d’échantillons de roche du Methana et calculé leur âge grâce à la vitesse de désintégration radioactive d’éléments tels que l’uranium. Les minuscules cristaux de zircon sont particulièrement instructifs. Formés dans des environnements magmatiques, les zircons agissent comme des capsules temporelles naturelles, révélant leur lieu et leur date de formation et préservant ainsi l’histoire de la Terre depuis plus de 4 milliards d’années.
La reconstitution de l’histoire du Methana a révélé que des volcans endormis peuvent être silencieusement actifs. En effet, le pic de formation des zircons du Methana s’est produit durant une période de calme exceptionnellement longue, qui a duré d’environ 280 000 à 170 000 ans. Il faut remarquer que ce pic est survenu en l’absence de tout signe d’activité volcanique en surface.
Ce paradoxe s’explique par les forces géologiques qui ont façonné les racines du Methana. Sous le volcan, une plaque tectonique glisse sous une autre dans un processus de subduction. Ce glissement transporte avec lui d’importantes quantités de sédiments marins et d’eau vers l’intérieur de la Terre. Cette eau hydrate le manteau, stimulant fortement la production de magma. Cependant, la saturation en eau déclenche également la cristallisation du magma, le rendant plus épais et moins mobile. Ce magma plus épais remonte plus lentement, stagne à des profondeurs plus importantes, ce qui entraîne une diminution du nombre d’éruptions.

Cette nouvelle étude apporte des preuves inédites que la période de dormance prolongée d’un volcan ne garantit pas l’absence de risque éruptif. Cette découverte pourrait inciter les autorités compétentes à réévaluer le statut des volcans classés comme « éteints ». D’après ses auteurs, la surveillance des émissions de gaz, des déformations du sol, des séismes volcano-tectoniques et des anomalies gravimétriques pourrait permettre aux autorités de déterminer quels volcans, longtemps endormis, se réveillent discrètement.
Source : Science Alert, Science Advances.

Vous trouverez l’étude dans son intégralité en cliquant sur ce lien:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec9565

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Here is good news for volcanologists in the French Auvergne who are desperately waiting for an eruption of their dear old volcanoes.

A new research published in Science Advances explains that ‘extinct’ volcanoes that haven’t erupted for tens of thousands of years may not actually be inactive, but silently accumulating huge reservoirs of magma to fuel future eruptions.

The piece of news comes from a team of volcanologists at ETH Zurich (Switzerland) who mapped the geological history of the Methana volcano near Athens (Greece) across 700,000 years.Methana is the westernmost component of the South Aegean Volcanic Arc, a region of volcanic hotspots generated by plate tectonics that cuts across the Greek islands. This arc also includes the Thera volcano, thought to have devastated the Minoan civilization on Santorini around 3,600 years ago.

The authors of the study discovered a « bloom » of tiny zircon crystals coinciding with Methana’s longest dormant period, which lasted more than 100,000 years. The discovery indicates that massive amounts of magma are still brewing. Such a deceptively long, false dormancy is problematic because volcanic hazard forecasts are based on the assumption that some volcanoes may become extinct after approximately 10,000 years of inactivity, as in the French Auvergne or in the Spanish Garrotxa province. .

To reassess the relationship between eruptive activity and magma accumulation, the researchers analyzed rock samples from 31 locations across the volcano, all associated with Methana’s ancient eruptions. They concluded that volcanoes can ‘breathe’ underground for millennia without ever breaking the surface.

The still-active Methana itself has generated more than 31 eruptions, including three explosive events, over the past hundreds of thousands of years. Although its chronology is poorly understood, the youngest eruption was witnessed circa 2,250 years ago and recorded by the Greek historian Strabo.

To delve further back into geological time, the researchers analyzed crystals from the Methana rock samples and calculated their ages using the radioactive decay rates of elements such as uranium.

Tiny zircon crystals are especially informative. Zircons form in magmatic environments and act as natural time capsules, revealing when and where they were born, and preserving Earth’s history for more than 4 billion years.

The reconstruction of Methana’s history revealed that snoozing volcanoes may be silently awake. In fact, the peak of Methana’s zircon formation occurred during an exceptionally lengthy quiet spell lasting from around 280,000 to 170,000 years ago. Curiously, this peak occurred despite no volcanic life-signs at the surface.

This paradox is due to the geological forces that shaped Methana’s roots. Beneath the volcano, one tectonic plate is sliding beneath another, in a subduction process.The sliding plate carries substantial amounts of sea-floor sediments and water into the Earth’s interior. That water hydrates the mantle, supercharging magma production. But water saturation also triggers crystallization within the magma, making it thicker and more immobile. This thickened magma slows itself down as it ascends, meaning those billowing magma supplies stall at lower depths and lead to fewer eruptions.

This news study provides new evidence that extended dormancy may not indicate safety, which could prompt hazard authorities to reassess volcanoes classed as ‘extinct’. According to its authors, by monitoring gas emissions, ground deformation, volcano-tectonic earthquakes, and gravity anomalies, authorities may be able to determine which long-slumbering volcanoes are quietly reawakening

Source : Science Alert, Science Advances

You can find the full study by clicking on this link:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec9565

Des super-réservoirs de magma découverts sous la Toscane (Italie) // Super magma reservoirs discovered beneath Tuscany (Italy)

Une étude par une équipe italo-suisse, publiée dans la revue Communications Earth & Environment, vient de révéler que la Toscane cache sous ses magnifique paysages de vastes réservoirs de magma. Ce n’est pas vraiment une surprise car la province italienne est réputée pour sa géothermie dont la centrale de Larderello est le parfait exemple. Voir ma note du 24 septembre 2023 :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2023/09/24/larderello-italie-paradis-de-la-geothermie/

Photo : C. Grandpey

Grâce à la tomographie du bruit ambiant, qui permet d’analyser avec une précision inédite les vibrations naturelles du sol, une équipe de l’Université de Genève (UNIGE), de l’Institut des géosciences et des ressources de la Terre (CNR-IGG) et de l’Institut national de géophysique et de volcanologie (INGV) a identifié sous la Toscane un vaste réservoir contenant environ 6 000 km3 de magma. Au-delà de la prouesse scientifique, cette avancée ouvre la voie à des méthodes d’exploration plus rapides et moins coûteuses pour localiser des ressources telles que les réservoirs géothermiques, le lithium (très recherché aujourd’hui) ou les terres rares, dont la formation est étroitement liée aux systèmes magmatiques profonds. Outre son grand intérêt scientifique, cette étude montre que la tomographie, en explorant le sous-sol rapidement et à moindre coût, peut être un outil utile à la transition énergétique.

Quand on parle de super réservoirs de magma, de super volcans ou de super éruptions, on pense tout de suite au Parc national de Yellowstone aux États-Unis, aux lacs Toba en Indonésie et Taupo en Nouvelle-Zélande. Ces célèbres sites volcaniques abritent d’immenses réservoirs de magma de plusieurs milliers de kilomètres cubes. Des indices visibles en surface comme des dépôts éruptifs, des cratères, des déformations du sol ou des émissions de gaz révèlent leur présence. Cependant, en l’absence de tels signes, d’importants volumes de magma peuvent rester cachés et passer inaperçus dans les profondeurs de la croûte terrestre.

C’est le cas en Toscane où des réservoirs contenant au total 6000 km3 de fluides volcaniques, entre 8 et 15 km de profondeur viennent d’être mis au jour par les équipes scientifiques mentionnées ci-dessus. Ce magma, qui pourrait potentiellement donner naissance à un super volcan dans plusieurs millions d’années, ne présente actuellement aucun risque. Sa présence a été mise en évidence grâce à la tomographie du bruit ambiant, une technique d’imagerie du sous-sol utilisée en sismologie. Elle permet de «radiographier» la structure interne de la croûte terrestre en exploitant les vibrations naturelles de l’environnement, issues notamment des vagues océaniques, du vent ou des activités humaines. En pénétrant le sol, ces signaux sont enregistrés par des capteurs sismiques à haute résolution déployés en surface. Une soixantaine d’appareils ont été utilisés dans le cadre de cette étude. Lorsque ces vibrations se propagent à faible vitesse, elles peuvent indiquer la présence de matériaux fondus tels que le magma.

Répartition des réseaux sismiques pour cette étude

L’analyse combinée des enregistrements a permis de reconstituer une image en trois dimensions de la structure interne de la zone couverte.

Modélisation de la province magmatique toscane

.Source : Université de Genève.

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A study by an Italian-Swiss team, published in the journal Communications Earth & Environment, has revealed that Tuscany conceals vast magma reservoirs beneath its magnificent landscapes. This is not entirely surprising, as the Italian province is renowned for its geothermal energy, of which the Larderello power plant is a prime example.

Thanks to ambient noise tomography, which allows for unprecedentedly precise analysis of natural ground vibrations, a team from the University of Geneva (UNIGE), the Institute of Geosciences and Earth Resources (CNR-IGG), and the National Institute of Geophysics and Volcanology (INGV) in Italy has identified a vast reservoir containing approximately 6,000 km³ of magma beneath Tuscany. Beyond the scientific achievement, this breakthrough paves the way for faster and less expensive exploration methods to locate resources such as geothermal reservoirs, lithium (highly sought after today), and rare earth elements, whose formation is closely linked to deep magma systems. In addition to its significant scientific interest, this study demonstrates that tomography, by exploring the subsurface quickly and at a lower cost, can be a valuable tool for the energy transition.
When we talk about super magma reservoirs, supervolcanoes, or super-eruptions, we immediately think of Yellowstone National Park in the United States, Lake Toba in Indonesia, and Lake Taupo in New Zealand. These famous volcanic sites contain immense magma reservoirs of several thousand cubic kilometers. Visible signs on the surface, such as eruptive deposits, craters, ground deformation, and gas emissions, reveal their presence. However, in the absence of such signs, significant volumes of magma can remain hidden and undetected deep within the Earth’s crust.
This is the case in Tuscany, where reservoirs containing a total of 6,000 km³ of volcanic fluids, located between 8 and 15 km deep, have recently been discovered by the scientific teams mentioned above. This magma, which could potentially give rise to a supervolcano in several million years, currently poses no risk. Its presence was detected using ambient noise tomography, a subsurface imaging technique used in seismology. This technique allows researchers to « X-ray » the internal structure of the Earth’s crust by exploiting natural environmental vibrations, such as those generated by ocean waves, wind, or human activity. As these signals penetrate the ground, they are recorded by high-resolution seismic sensors deployed on the surface. Approximately sixty devices were used in this study. When these vibrations propagate at low speeds, they can indicate the presence of molten materials such as magma.
Combined analysis of the recordings made it possible to reconstruct a three-dimensional image of the internal structure of the covered area.

Source: University of Geneva.