Une étude réévalue les dangers et les impacts climatiques des éruptions volcaniques sous-marines massives

Il y a environ 3 600 ans, l’éruption d’un volcan semi-submergé dans le sud de la mer Égée a dévasté l’île de Santorin, injectant des cendres, des roches et du gaz dans l’atmosphère et déposant des kilomètres de sédiments en terrasses sur le fond marin.

L’éruption catastrophique, et d’autres similaires, ont traditionnellement été associées à des changements climatiques brusques. Mais les impacts climatiques mineurs des éruptions volcaniques sous-marines plus récentes, comme celle de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en 2022, ont mis cette théorie en doute.

Aujourd’hui, une étude pluriannuelle des anciens gisements volcaniques de Santorin dévoile la nature de ces éruptions massives formant des caldeiras et fournit de nouveaux indices sur la manière dont les futures éruptions pourraient avoir un impact sur le climat de la Terre.

Lors d’éruptions massives, les colonnes d’éruption volcanique traversent les mers peu profondes sous forme de jets de cendres, de roches et de gaz qui s’élèvent à des dizaines de kilomètres dans l’atmosphère. Mais exactement comment et combien de ce matériau est ensuite livré à la surface de la mer ou au sol n’est pas clair.

“Nous avons prouvé que l’architecture des dépôts volcaniques dans les environnements subaériens et sous-marins peut être utilisée pour limiter quantitativement la dynamique de l’éruption qui s’y est produite, y compris la source de l’évent et les conditions environnementales”, a déclaré le Dr. Johan Gilchrist, auteur principal de l’étude publiée dans Géoscience de la nature.

“L’étude fournit également des limites inférieures cruciales sur la force des éruptions, les hauteurs et les fréquences des jets et les tailles des vagues de sédimentation liées aux dépôts en terrasses. Cela nous aidera à prédire l’évolution des risques au cours de ces éruptions formant des caldeiras et à comprendre l’impact climatique étonnamment faible de événements similaires. »

Avec UBC Earth et le scientifique planétaire Dr Mark Jellinek, le Dr Gilchrist a analysé les terrasses concentriques qui subsistent autour de la caldeira de Santorin – historiquement appelées l’éruption minoenne. Ils ont découvert que les largeurs de terrasse diminuent avec l’augmentation de la distance par rapport à l’évent et s’inclinent vers l’arrière vers le mur de la caldeira, conformément aux autres dépôts de caldeira en terrasse. Les terrasses près du mur de la caldeira sont également beaucoup plus larges que celles trouvées dans la caldeira à partir d’éruptions purement sous-marines ou subaériennes.

Le Dr Gilchrist avait l’intuition que les vagues de sédimentation s’effondrant périodiquement autour du jet volcanique se sont propagées là où elles ont touché la surface de l’eau lors d’éruptions sous-marines peu profondes.

Pour vérifier l’hypothèse, les chercheurs ont injecté des particules dans des couches d’eau peu profondes pour imiter l’éruption sous-marine minoenne. Les expériences ont prouvé que les ondes de sédimentation descendantes causées par les éruptions en eau peu profonde peuvent avoir un impact et se propager à la surface de la mer pour créer des tsunamis et également décaper le fond marin, en fonction de la force de l’éruption et de la profondeur de l’eau.

Les dépôts en terrasse ont laissé une empreinte digitale décrivant ce qui s’est passé pendant l’éruption, la taille des vagues de sédimentation et leur interaction avec l’eau et le fond marin.

“Les limites que cette étude a découvertes guideront une prochaine génération de modèles climatiques hydrovolcaniques visant à comprendre comment les propriétés de partitionnement de masse d’éruptions comme Hunga Tonga-Hunga Ha’apai – ainsi que les phénomènes volcaniques les plus importants et les plus impressionnants des archives géologiques — minimiser leurs effets sur le changement climatique », a déclaré le Dr Jellinek.

Le Dr Gert Lube, un volcanologue de l’Université Massey non impliqué dans l’étude, a ajouté : “Pour le cas de trois éruptions sous-marines formant une caldeira, cette étude fournit les premières relations directes entre l’architecture du dépôt et les conditions d’éruption parentale. Les résultats de cette étude sont intrigants et pourraient éventuellement être étendus à des événements non marins, à formation de caldeira et à des éruptions plus petites.”