Comment les supervolcans entrent-ils en éruption ?

L'entrée en éruption des supervolcans constitue, avec les chutes de météorites géantes, les catastrophes naturelles les plus dévastatrices qui soient. Ainsi, c'est l'éruption d'un supervolcan qui est à l'origine du cratère géant (caldeira), apparu il y a 600.000 ans, dans le Wyoming (Etats-Unis). A l'époque, le cratère avait expulsé plus de 1.000 kilomètres cubes de cendres et de lave dans l'atmosphère (soit 100 fois plus que le Pinatubo aux Philippines, en 1992).
Heureusement, ces phénomènes qui modifient le climat de la planète toute entière (-10°C pendant dix ans contre -0,4°C en 1992) sont rarissimes mais aussi mystérieux. En effet, le mécanisme d'entrée en éruption de ces volcans est assez mal connu. Un problème quand on sait les conséquences qu'ils peuvent engendrer.
"Même la science-fiction ne peut imaginer un mécanisme crédible qui permettrait d'éviter l'éruption d'un supervolcan", soulignait en 2005 un rapport de la Société géologique de Londres cité par le CNRS.
"Nous devons cependant essayer de comprendre les mécanismes impliqués dans les super-éruptions et prédire la catastrophe suffisamment à l'avance pour que la société en soit avertie", poursuivait-il. Ce qu'on sait, c'est que la plasticité de la chambre magmatique (qui est plus grande que dans un volcan traditionnel) lui permet de se déformer en fonction de la pression qui augmente avec la montée de magma.
Cela permet à la pression de mieux s’échapper, ce qui explique que les supervolcans n'entrent que très rarement en éruption. Mais alors comment les éruptions se produisent-elles ? Selon Wim Malfait de l'Université Polytechnique (ETH) de Zurich, "l'élément déclencheur est une pression additionnelle causée par les différences de densité entre la roche solide et le magma liquide. On pourrait comparer cela à un ballon de foot rempli d'air que l'on plonge dans l'eau et qui remonte à la surface car l'eau est plus dense tout autour".
 En revanche, on ignore si cette différence de densité crée une pression additionnelle suffisante pour provoquer les fissures de la croûte terrestre qui précèdent une violente éruption. C’est dans cette optique que le Laboratoire de géologie de Lyon, l'ESRF (Synchrotron Européen), l'ETH, l'Institut Paul Scherrer à Villingen (Suisse) et l'université Okayama (Japon) ont mené des recherches.
Ils ont tenté de reproduire en laboratoire les conditions de pression et de température régnant dans la chambre magmatique des supervolcans. Dans le même temps, ils ont utilisé des rayons X pour observer les changements qui se produisent. "Les rayons X de l'ESRF peuvent être utilisés pour connaître l'état (liquide ou solide) de la matière et les changements de densité lorsque le magma cristallise sous forme de roche", explique Mohamed Mezouar, chercheur à l'ESRF repris dans le communiqué du CNRS.
 "Des températures de plus de 1700°C et des pressions jusqu'à 36 000 atmosphères peuvent être atteintes à l'intérieur d'une presse appelée Paris-Edimbourg, où de minuscules échantillons de roche sont placés entre les deux pointes d'une enclume en carbure de tungstène puis chauffés avec un four résistif. Cet appareillage a été utilisé pour déterminer très exactement la densité du magma liquide sur une large gamme de pressions et de températures", indique Jean-Philippe Perrillat, chercheur au Laboratoire de géologie de Lyon: Terre, planètes et environnement.