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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.

Les carrières de marbre de Carrare (Italie)

Quand on va en Sicile en voiture depuis la France, on aperçoit sur la gauche de l’autoroute, une quarantaine de kilomètres après La Spezia, la masse blanche des carrières de marbre de Carrare. Au mois de septembre dernier, j’ai commencé mon périple en Toscane par une incursion dans ces carrières qui ont contribué à la construction d’un grand nombre de statues et d’édifices dans le monde.

On peut lire sur Wikipedia que, « le marbre est une roche métamorphique dérivant d’un calcaire ou d’une dolomie sédimentaire ayant été transformée généralement par métamorphisme régional ou plus rarement par métamorphisme de contact. Dans ce processus de transformation de la roche originelle, les structures sédimentaires sont effacées et la roche carbonatée recristallise en un amas de cristaux de calcite et/ou de dolomite engrenés de dimensions millimétriques à centimétriques. Les intercalations argileuses, les minéraux détritiques ou les oxydes minéraux présents dans le carbonate originel donnent alors au marbre diverses colorations et veinages polychromes du plus grand effet esthétique. »

 C’est pour cela que depuis la plus haute Antiquité, l’utilisation du marbre est liée à l’art et a été utilisé en blocs massifs pour de prestigieuses réalisations architecturales religieuses comme les statues de divinités, les temples et autres tombeaux.

Les Romains en particulier ont montré un grand engouement pour ce matériau, et ils ont développé les techniques d’extraction et de transformation. Le marbre a permis les réalisations architecturales et artistiques les plus marquantes de l’histoire humaine : l’Acropole d’Athènes, la basilique Sainte-Sophie de Constantinople, les cathédrales de Pise, Sienne, Florence, le David de Michel Ange, ou encore le Taj Mahal en Inde.

Le marbre de Carrare est l’un des plus prisés pour sa blancheur sans trop de veinage. Michel-Ange l’utilisait pour ses sculptures et venait personnellement à Carrare choisir les blocs pour réaliser ses œuvres dont le célèbre David dont on peut admirer l’original à l’intérieur de la Galleria dell’Accademia de Florence.

Les carrières de Carrare sont de deux types : fermées ou à ciel ouvert où la précision symétrique des gradins rappellent l’image d’un amphithéâtre ou d’un cirque naturel.

On distingue diverses qualités de marbres, en rapport avec le lieu et la couche d’extraction. Une grande partie du marbre reste sous forme de blocs bruts qui sont envoyés directement au port maritime qui assure la majeure partie des expéditions, surtout vers l’étranger. Presque tout le marbre restant est transformé en plaques de diverses épaisseurs, puis polies selon leurs utilisations.

Au départ de la ville de Carrare, la route avec ses tunnels et viaducs s’élève dans la montagne et offre rapidement des vues spectaculaires sur les carrières qui sont en partie accessibles au public. Il faut toutefois être prudent car la route est également fréquentée par les camions qui acheminent, souvent rapidement, les blocs de marbre vers leur destination.

Une fine poussière de marbre recouvre les routes et les chemins ; le visiteur est vraiment plongé dans un autre monde.

Plusieurs boutiques et ateliers proposent des objets en marbre aux touristes. J’ai personnellement récupéré quelques débris de marbre qui ont trouvé leur place dans un aquarium…

Il est impressionnant de voir les engins extraire le marbre à ciel ouvert, avec les excavatrices qui flirtent avec le rebord des falaises. J’ai eu l’occasion de déjeuner avec des ouvriers dans un petit troquet au sein des carrières. Si les conditions de travail n’ont plus rien à voir avec celles de l’antiquité, les accidents restent fréquents et j’ai entendu à plusieurs reprises les sirènes des ambulances au cours de ma visite du site.

A noter qu’au début du 21ème siècle, les carrières de Carrare ont fait l’objet de critiques concernant leur impact sur l’environnement, notamment la surexploitation, mais aussi l’opacité de leur économie. Les ouvriers avec lesquels j’ai pu discuter à table reconnaissaient la pénibilité de leur travail, surtout dans les périodes de forte chaleur, mais ne se plaignaient pas de leurs salaires.

 Photos: C. Grandpey

Larderello (Italie), paradis de la géothermie

Il y a quelques jours, les vacances d’été étant terminées avec la rentrée des classes, j’en ai profité pour faire un saut d’une dizaine de jours en Toscane. Il fait encore beau à cette époque de l’année et les invasions touristiques de l’été ont laissé place à des groupes de plus petite taille. A côté des sites traditionnels de Pise, Florence et Sienne, j’avais l’intention de faire une halte à Larderello, bien connue pour sa production d’énergie géothermique.
La commune d’un millier d’habitants est située sur les ‘Collines Métallifères’ à 390 mètres d’altitude. C’est une agglomération rapportée qui appartient en grande partie à ENEL, la principale compagnie d’électricité en Italie.

Un premier puits de forage a atteint 4093 mètres de profondeur le 3 décembre 1979. Depuis cette époque, de nombreux autres forages ont été effectués, si bien qu’aujourd’hui la géothermie fournit 25% de l’électricité en Toscane et 2% de l’électricité en Italie.

Quand on arrive à Larderello, on découvre des collines parcourues par de très nombreux tuyaux qui brillent au soleil et la ville est dominée par deux tours de refroidissement liées à la production de l’énergie.

 

Larderello est située au centre de la « Valle del Diavolo », ainsi appelée en raison de son paysage ponctué d’évents boracifères, avec les colonnes caractéristiques de vapeurs blanches. Elle étaient déjà connues à l’époque de Dante Alighieri et lui auraient inspiré certains paysages de l’Enfer.
La France est un peu présente car Larderello qui tire son nom de François Jacques de Larderel, un industriel de Livourne, mais d’origine française, qui, vers 1827, perfectionna l’extraction de l’acide borique. Une conséquence de cette extraction a été une déforestation provoquée par l’utilisation croissante du bois pour permettre à Larderel d’exploiter directement la vapeur naturelle afin d’évaporer l’eau pour obtenir de l’acide borique.
Après son développement suite à la création de l’usine boracifère de Larderel, Larderello est devenue la première centrale au monde pour l’exploitation de l’énergie géothermique à des fins de production d’électricité. Des puits furent creusés à partir de 1931 pour alimenter une production plus importante et c’est en 1937 que furent construites les premières tours de refroidissement. Par la suite, ENEL a construit une centrale électrique qui, en captant directement la vapeur du sol, la canalise vers des turbines reliées à des alternateurs.
À ce jour, il existe 34 centrales électriques alimentées par de la vapeur endogène prélevée directement dans le sous-sol grâce à des puits similaires aux puits de pétrole, pour une puissance totale installée proche du gigawatt ; l’usine de production la plus puissante est celle de Valle Secolo, composée de deux groupes de 60 MWe chacun.
A Larderello, le Musée de la Géothermie raconte l’histoire de la géothermie en illustrant les recherches et les techniques de forage à l’aide de maquettes. On explique au visiteur cette activité industrielle liée à la chaleur de la terre. Il est particulièrement intéressant d’assister à une démonstration du soffione – le souffleur – une bouche de vapeur désaffectée, mais dont la puissance de sortie et le bruit donnent une bonne idée de la pression. Il est d’ailleurs demandé aux visiteurs de rester à une cinquantaine de mètres, par pitié pour leurs oreilles.

 

A proximité de Larderello, en bordure de la bourgade de Sasso Pisano, il est possible d’observer des manifestations géothermiques naturelles. Pour cela, il faut escalader une colline, parfois emprunter des marches, pour observer des fumerolles, de petites marmites de boue ou d’eau chaude, et même de petits geysers. J’ai personnellement beaucoup apprécié cette visite. La température des fumerolles est très variable selon les endroits et oscille globalement entre 45 et 85°C. Attention ! Je déconseille cette visite par forte chaleur estivale.

 

Dans des bourgades comme Sasso Pisano, les maisons sont chauffées grâce à la géothermie. Les habitants m’ont expliqué que le coût est beaucoup plus faible que l’électricité obtenue par les centrales conventionnelles. La géothermie explique aussi l’absence de panneaux photovoltaïques ou d’éoliennes dans la région. Ces dernières gâcheraient forcément le paysage de la Toscane qui est superbe.

Photos: C. Grandpey