Une étude, dont les résultats intitulés «Shallow magma diversions during explosive diatreme-forming eruptions» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis, grâce à des méthodes numériques «utilisées pour quantifier les interactions entre excavation-remplissage d’un cratère de volcan et les processus d'intrusions magmatiques», d'observer la génération de contraintes tectoniques compressives sous le cratère lors de son excavation favorisant une réorientation latérale des intrusions magmatiques.

Rappelons tout d'abord que «des études récentes de terrain et en géophysique ont révélé que la croissance des réseaux complexes d’intrusions magmatiques subhorizontales (sills) (*) ou subverticales (dikes) (**) sous-jacents aux champs volcaniques monogéniques, influence la localisation et le style des éruptions».

Par ailleurs, «la combinaison de l’activité explosive et du changement potentiel de la localisation de l’évent du volcan, qui augmente graduellement la surface impactée par l’éruption, pose un risque important pour les localités à forte densité de population situées sur des champs volcaniques (par exemple, la ville d’Auckland en Nouvelle-Zélande)».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée, «en utilisant des simulations numériques par élément finis», a modélisé pour la première fois «les effets mécaniques sur l’état de contrainte local lors de l’excavation d’un cratère, suivie par son remplissage par les dépôts générés par l’explosion». Cette approche «permet de calculer en 3D l'orientation des contraintes tectoniques contrôlant la géométrie et la direction de propagation des intrusions magmatiques».

Plus précisément, dans un premier temps, «à l’intérieur d’un domaine élastique (de type grès) soumis à des charges gravitationnelles», l’excavation du cratère est modélisée «par la formation d’un cône inversé dont la surface est soumise à une force verticale proportionnelle au volume de roche éjecté». Ensuite, «la géométrie finale et l’état de contrainte qui en résultent sont utilisés comme conditions initiales dans la seconde étape de remplissage, celui-ci étant effectué à l’aide d’un matériel volcanoclastique de faible réponse élastique».

Au bout du compte, il apparaît «que l’excavation liée à la formation d’un cratère génère des contraintes compressives horizontales» provoquant «la rotation des contraintes sous-jacentes» et entrainant «sous le cratère une réorientation latérale de l’intrusion magmatique se propageant verticalement sous la forme d’un dike».

A son tour, le remplissage du cratère provoque, par la suite, «un nouveau changement dans l’orientation des contraintes qui refocalise la propagation du magma vers l’intérieur du cratère». Cette intrusion du magma «est favorisée par des contraintes extensives horizontales». Cependant, «au fur et à mesure que le cratère se remplit, des contraintes compressives horizontales vont être générées dans sa partie supérieure» de sorte que ces contraintes «vont à nouveau inhiber la propagation verticale du magma favorisant alors une réorientation latérale sous la forme de sills pouvant induire des explosions intra-cratère».

En conséquence, cette étude détaillée «des phases successives liées à la formation d’un maar (***) lors d’une éruption phréatomagmatique», qui «permet de mettre en évidence des mécanismes tectoniques contrôlant la réorientation des intrusions magmatiques latéralement», attire l'attention sur ces réorientations qui «augmentent les risques volcaniques» et signale qu'elles «doivent être pris en compte dans les régions du monde sujettes à ce type d’éruptions».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

(*) Sill

(**) Dyke ou dike

(***) Maar