Une étude, dont les résultats intitulés «Post-eruptive flooding of Santorini caldera and implications for tsunami generation» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis de démontrer que la caldera de Santorin n’était pas ouverte sur la mer au moment de la phase principale de l’éruption du volcan et qu'elle ne fut inondée par la mer qu’une fois l’éruption terminée, via un énorme chenal situé au nord-ouest de la caldera. Il en résulte que c'est «l’entrée en mer, au paroxysme de l’éruption, d’écoulements pyroclastiques qui a été la source principale des tsunamis provoqués par cette éruption».

Rappelons tout d'abord que «la formation de calderas sur les îles volcaniques, telle que celle du volcan Santorin (Grèce) à l’âge de bronze, est connue pour être à l’origine de tsunamis». Cependant, la prévision des impacts de tels tsunamis reste encore limitée «du fait de la faible compréhension des mécanismes qui leur donnent naissance».

Pour sa part, l'étude ici présentée a cherché à mieux comprendre ces mécanismes en se focalisant sur l'éruption du volcan Santorin en combinant «de nouvelles données bathymétriques et sismiques obtenues dans l’archipel de Santorin à des observations de terrain de dépôts terrestres» (cette éruption «fut l’une des plus puissantes des 10 000 dernières années (30-80 km³ de magma et de roches) et eu peut être des conséquences sur le déclin de la civilisation minoenne en Crête»).

L'éruption en elle-même «causa la vidange d’une chambre magmatique sous le volcan ce qui entraina l’effondrement d’une caldera de 10 km x 7 km dont le fond repose désormais 300 à 400 m sous la surface de la mer» et les tsunamis qu'elle a produit «affectèrent la côte nord de la Crête et possiblement un large secteur de côtes situé à l’est de la méditerranée».

Des analyses précédentes «de dépôts terrestres de l’éruption ont montré que la dernière phase éruptive a impliqué l’émission d’écoulements pyroclastiques chauds et rendus fluides par émission de gaz chauds (processus de fluidisation)». Comme ce type d’écoulement est «incompatible avec une interaction avec l’eau de mer», la caldera «devait être encore sèche en fin d’éruption».

Du fait que l’effondrement de cette caldera a «probablement été synéruptif, comme pour beaucoup de calderas», l’accumulation d’épais dépôts volcaniques a dû empêcher «l’entrée immédiate de la mer» et c'est une fois que la caldera s'est effondrée que «ces barrières auraient cédé, permettant le remplissage par la mer».

En vue de savoir comment et en combien de temps cette inondation a eu lieu, l'étude ici présentée a analysé «deux types de données marines acquises, au cours de différentes campagnes, au niveau des trois détroits (un au NO et deux au SO) qui connectent aujourd’hui la caldera de Santorin à la mer : des données bathymétriques multifaisceaux ainsi que des profils sismiques des sédiments recouvrant la caldera».

Il alors apparu que «le détroit du NO, en forme de U et limité vers l’extérieur par une large paroi arquée (‘headwall’)», qui «est long de 3 km, large d’1 km et d’un volume de 2 à 2,5 km³», a «dû être creusé, lors du remplissage post-éruptif de la caldera, par un courant d’eau particulièrement puissant combiné à une érosion régressive et à des glissements» en raison de «la nature très fortement érodée de la paroi et du fond du chenal» («la ressemblance avec les érosions associées aux ruptures de barrages artificiels est d’ailleurs particulièrement frappante même si, à Santorin, l’échelle est bien plus imposante»).

Les simulations numériques, réalisées «à l’aide du code VolcFlow développé au LMV, indiquent que le remplissage complet de la caldera aurait nécessité quelques jours avec des débits d’eau aussi énormes que 250000 m³/s». Pour ce qui concerne, les deux détroits SO, qui sont «des cicatrices bien préservées de glissements de terrain», l'étude les interprète «comme s’étant formés une fois la caldera remplie par la mer».

En résumé, comme ce travail montre «que les tsunamis de Santorin n’ont pas pu être déclenchés par l’effondrement de la caldera, puisque celle-ci n’était pas connectée à la mer à ce moment-là», il est «fort probable qu’ils aient été engendrés par l’entrée en mer, au paroxysme de l’éruption, de gigantesques volumes d’écoulements pyroclastiques».