Le supervolcan du Yellowstone National Park, capable d'engendrer un cataclysme, tremble et se déforme, causant une modification de la topologie du terrain de manière spectaculaire, selon un rapport du National Geographic. S'agit-il de signes précurseurs d'une éruption catastrophique ou d'un simple "ronflement" cyclique ?

Le point chaud de Yellowstone a produit plusieurs groupes de cratères volcaniques imbriqués, appelés caldeiras, au cours des 16 derniers millions d'années. Et, au cours des deux derniers millions d'années, trois éruptions majeures se sont produites :

La première, dénommée Heise, a eu lieu il y a 2,1 millions d'années : l'éruption a émis tellement de magma que la chambre magmatique s'est effondrée créant une dépression, la caldeira avec des dimensions impressionnantes : 80 km de long, 65 km de large et des centaines de mètres de profondeur.
La deuxième éruption, Picabo, s'est produite il y a 1,3 millions d'années ;
et la troisième il y a 631 000 ans. C'est cette dernière qui a formée la caldeira actuelle de Yellowstone qui s'étend sur 40 à 60 km[1].

Depuis, environ 30 petites éruptions, y compris une datée d'il y a seulement 70 000 ans, ont rempli la caldeira de lave et de cendres, et ont construit le paysage relativement plat que nous connaissons aujourd'hui.
Yellowstone : le plus grand réservoir de magma au monde

Le volcan du Yellowstone se caractérise par une imposante chambre magmatique souterraine dont les évaluations ne cessent d'en augmenter la taille. D'après les premières estimations, elle faisait faire plus de 70 kilomètres de large pour une hauteur de plus de 10 kilomètres.
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Toutefois, selon une étude rendue publique fin octobre 2013, les dimensions de la gigantesque chambre magmatique pourraient avoir été sous-estimées. En effet, Robert Smith de l'université de l'Utah a indiqué que la chambre magmatique résidant sous le parc de Yellowstone mesurerait 90 km de long pour 20 km de large. Par ailleurs, elle se situerait entre 2 km et 15 km de profondeur sous la caldeira, selon les endroits.

Une nouvelle étude publiée en avril 2015 par des chercheurs de l'Université de l'Utah révèle la présence d'une autre réservoir colossal sous cette première chambre. Constitué d'eau chaude et de roche partiellement en fusion, ce réservoir 4,4 fois plus volumineux que la chambre magmatique serait situé entre 19 et 45 km sous la surface. Sa capacité est telle qu'elle pourrait combler 11,2 fois le Grand Canyon, contre 2,5 fois pour la première chambre magmatique, estime le chercheur Jamie Farrell, co-auteur de l'étude publiée dans la revue Science. Cela en fait, jusqu'à preuve du contraire, la plus grande chambre magmatique connue sur Terre.

"Pour la première fois, nous avons imagé le système de plomberie volcanique continue sous Yellowstone", explique le premier auteur Hsin-Hua Huang, également chercheur en géologie et géophysique. "Cela inclut la chambre magmatique supérieure que nous avons vu précédemment, plus un réservoir de magma dans la croûte inférieure qui n'avait jamais été représenté avant et qui relie la chambre supérieure au point chaud de Yellowstone."

Cependant, contrairement à une idée reçue, la chambre magmatique et le réservoir de magma ne sont pas remplis de lave en fusion. Il s'agit davantage de roche chaude, principalement solide et spongieuse, avec des poches de roche en fusion qui représenteraient respectivement 9 % et 2 % du volume des chambres supérieures et inférieures.

University of Utah seismologists discover magma reservoir under Yellowstone (with scale in kilometers) from The University of Utah on Vimeo.

Cette nouvelle représentation du système volcanique de Yellowstone n'augmente pas le risque proche d'une éruption : "Le danger réel reste le même, mais maintenant nous avons une bien meilleure compréhension du système magmatique complet," explique le co-auteur Robert Bob Smith, un expert de longue date dans le volcanisme de Yellowstone de l'Université d'Utah, professeur émérite en géologie et en géophysique.
Les pressions du magma déforment le sol de Yellowtone

Alors que l'épaisseur de la croûte terrestre est d'environ 30 km, à Yellowstone elle n'est que de 7 à 10 kilomètres. Ce qui fait que la pression exercée par la chambre magmatique se traduit par des déformations en surface. A partir de 2004, les scientifiques ont vu le sol au-dessus de la caldeira s'élever de 7 centimètres par an. Bien que ce taux ait ralenti entre 2007 et 2010 à un centimètre par an ou moins, depuis le début de ce gonflement, le sol s'est soulevé de plus de 25 centimètres à plusieurs endroits.

« Il s'agit d'une élévation extraordinaire, car il couvre une grande surface et les taux sont très élevés », a déclaré Bob Smith. Les scientifiques pensent qu'un réservoir de magma gonfle, 7 à 10 kilomètres sous la surface de la terre, ce qui entraîne ce soulèvement. Heureusement, l'élévation ne semble pas annoncer une catastrophe imminente, a déclaré Bob Smith : « Au début nous pensions à une éruption ».

« Mais une fois que nous avons vu que le magma était à une profondeur de dix kilomètres, nous n'avons pas été si préoccupés. S'il se situait à une profondeur de deux ou trois kilomètres, là, nous aurions été beaucoup plus vigilants ». Les études offrent de précieux indices sur ce qui se passe dans la tuyauterie souterraine du volcan, ce qui pourrait éventuellement aider les scientifiques à prédire quand aura lieu la prochaine éruption volcanique à Yellowstone.
Les respirations insondables de Yellowstone

Smith et ses collègues de US Geological Survey (USGS) et de l'observatoire du volcan de Yellowstone ont cartographié les soubresauts de la caldeira à l'aide d'outils tels que les systèmes de positionnement GPS et d'interférométrie radar (InSAR), qui mesurent la déformation du sol. La déformation du sol suggère que le magma est en mouvement vers la surface, signe précurseur d'une éruption. Les flancs du mont St-Helene, par exemple, ont gonflé de façon spectaculaire dans les mois précédents l'explosion de 1980. Ce fut également le cas avant l'éruption plus modeste de l'Eyjafjallajökull en avril 2010 : son flanc avait enflé de plus de 15 centimètres environ, étant donné que le magma avait coulé dans les chambres étroites sous la montagne.

Mais il existe aussi de nombreux contre-exemples, y compris dans le cas du supervolcan de Yellowstone, où le sol enfle sans que cela soit suivi par une éruption. Selon la théorie actuelle, le réservoir magmatique de Yellowstone est alimenté par un panache de roches chaudes provenant du manteau terrestre. Lorsque la quantité de magma qui afflue dans la chambre augmente, le réservoir se gonfle comme un poumon et la surface s'élève. Lors du soulèvement des dernières années, les modèles indiquent que le réservoir s'est rempli d'environ 1 million de mètres cube de magma par an. Lorsque cet afflux ralentit, en théorie, le magma se déplace horizontalement pour se solidifier en refroidissant, ce qui fait redescendre le niveau de la surface terrestre.

"Sur la base de preuves géologiques, Yellowstone a probablement vu un cycle continu d'élévation puis de régression au cours des 15 000 dernières années, et ce cycle continuera probablement", a déclaré Bob Smith. Les enquêtes montrent, par exemple, que la caldeira a augmenté d'environ 18 centimètres entre 1976 et 1984 avant de redescendre d'environ 14 centimètres au cours de la décennie suivante. Il ajoute "ces caldeiras ont tendance à monter et descendre, mais de temps en temps, elles créent des explosions hydrothermales, des tremblements de terre, ou des éruptions volcaniques".

Les chercheurs estiment que 10 à 30% du magma présent sous Yellowstone est à l'état liquide, c'est donc encore insuffisant pour déclencher une éruption majeure (il en faudrait au moins 50%). Mais des poches de magma en fusion dans la chambre pourraient quand même causer des éruptions plusieurs fois plus fortes que celle de 1980 au Mont St Helens (Etat de Washington), prévient Jacob Lowenstern, qui dirige l'Observatoire de Yellowstone pour le compte de l'USGS de Menlo Park, en Californie.
De la difficulté de prévoir une éruption de Yellowstone

Prévoir l'imminence d'une éruption volcanique reste extrêmement difficile, en partie parce que de nombreuses données font encore défaut dans le cas de Yellowstone. De plus, les enregistrements en continu de l'activité de Yellowstone ne sont disponibles que depuis les années 1970, ce qui est insignifiant à l'échelle des temps géologiques et ne permet donc pas de tirer de conclusions sur les observations effectuées.

De toute évidence, il y a encore du magma sous Yellowstone souligne Dan Dzurisin, un expert de Yellowstone. Ceci se manifeste par l'activité hydrothermale continue juste sous la surface : geysers (il y en a plus de 500), sources d'eau chaude (plus de 10 000), boues chaudes, fumerolles qui constituent une attraction pour de nombreux touristes. Ce large système hydrothermal pourrait aussi jouer un rôle dans les déformations du sol, mais il est difficile de savoir dans quelle mesure.

Quelque 3000 tremblements de terre secouent chaque année Yellowstone[2]. Par exemple, entre le 26 décembre 2008 et le 8 janvier 2009, environ 900 séismes se sont produits dans une zone localisée autour du lac Yellowstone. Cette concentration de secousses pourrait avoir relâché la pression du magma dans le réservoir en permettant aux fluides de s'échapper ralentissant du coup l'élévation du sol, comme l'indique Smith de l'Université de l'Utah.

Ces séismes devraient fournir de précieux indices sur les relations entre la chambre magmatique et les déformations du sol.

Au final, l'histoire géologique de Yellowstone et les causes des déformations enregistrées sont devenues de plus en plus complexes avec l'évolution des techniques disponibles pour les étudier.
Vers un prochain réveil du supervolcan Yellowstone ?
Regain d'activité en 2014

Fin 2013, la gigantesque caldeira montrait des signes de réveil : activité sismique, accentuation des déformations du sol... Ainsi, Yellowstone a connu le 30 mars 2014 un séisme de magnitude 4,7 à seulement 6 km au nord-est du Norris Geyser Basin. Il s'agit du plus puissant tremblement de terre depuis le début des années 1980 dans le parc.

Pourtant, l'agence géologique américaine (USGS) se veut rassurante : ces tremblements de terre ne sont pas anormaux et ont déjà été constatés par le passé.
2017 : vague intense de séismes

Les vulcanologues de l'Université de l'Utah qui suivent le supervolcan ont enregistré un regain d'activité du 12 au 19 juin 2017 avec une série de 464 séismes (la plupart de magnitude 0 à 2) dont un de magnitude 4,5 le 15 juin. "L'épicentre du choc a été localisé dans le Parc National de Yellowstone, à 12 km au nord-nord-est de la ville de West Yellowstone, Montana" ont indiqué, dans un communiqué, les scientifiques.
Cette vague de séisme est la plus importante depuis 5 ans, mais reste inférieure aux séries enregistrées en 2002, 2004, 2008 et 2010.

Le réseau de GPS de Yellowstone permet d'enregistrer les déformations du sol et donc les variations de pression dans les profondeurs de la Terre.

déformation sol YellowstoneDéformations du sol à Yellowstone depuis 2004. Premier graphique : déplacement horizontal nord/sud. Deuxième graphique : déplacement horizontal est/ouest. Troisième graphique : déplacement vertical du sol. Station NRWY (YellowstoneContin Network)
© USGS

L'USGS souligne qu'entre 1996 et 2003, le Norris Geyser Basin avait connu une élévation de 12 cm, avant de dégonfler en 2004. Les situations de 2014 et de 2017 ne sont donc pas particulièrement alarmantes.
Doit-on s'inquiéter des animaux qui fuient Yellowstone ?

Des vidéos montrent des bisons qui semblent fuir le parc national de Yellowstone :

Contrairement aux rumeurs catastrophistes, cela ne signifie pas que ces animaux tentent d'échapper à un danger imminent mais qu'ils sont tout simplement à la recherche de nourriture, il s'agit donc d'une migration saisonnière classique comme l'explique Al Nash, chef des relations publiques pour le parc national de Yellowstone.

Pour l'instant, nous assistons donc simplement au ronflement du supervolcan... Et c'est plutôt rassurant.
Une éruption peu probable à court terme

Selon Ilya Bindeman, professeur en sciences géologiques à l'Université de l'Oregon (USA), une éruption majeure à Yellowstone devrait effectivement se produire... Mais plutôt dans 1 à 2 millions d'années. En effet, "nos recherches sur les modèles d'un tel volcanisme dans deux anciennes caldeiras complètes dans le sillage de Yellowstone suggèrent que le supervolcan est dans une phase d'endormissement plutôt que sur un cycle de montée en puissance" dit-il.

Si il ne s'agit pas d'une certitude, mais seulement d'une extrapolation à partir des témoins des éruptions passées, la prochaine éruption majeure de Yellowstone devrait donc se produire dans 1 à 2 millions d'années, dans l'Etat du Montana.

Selon Robert B. Smith, le risque que le supervolcan Yellowstone entre en éruption est, chaque année, de 1 sur 730 000[3], ce qui reste faible : "Malgré les annonces alarmistes de conséquences catastrophiques d'une éruption du supervolcan, nous affirmons qu'elle est impossible, l'épicentre du volcan s'étant déplacé sous l'épaisse lithosphère nord-américaine. Cela veut dire que pour se réveiller, le volcan aura besoin de beaucoup plus de chaleur et d'énergie que quand il se trouvait sous la couche mince et poreuse du plateau de la Snake River".

Toutefois, dans une interview accordée au New York Times le 10 octobre 2017, Hannah Shamloo, géologue à l'université d'État de l'Arizona indique que ses travaux sur les minéraux issus de cendres fossilisées de la dernière éruption du supervolcan sont surprenants. Les changements radicaux de température et de composition se sont manifestés en quelques décennies alors que les géologues pensaient qu'il fallait plusieurs milliers d'années. Ce qui signifie qu'une éruption pourrait survenir beaucoup plus rapidement que l'on ne le croit. "C'est incroyable à quel point très peu de temps suffit à un système volcanique endormi pour être au bord de l'éruption", a déclaré Hannah Shamloo.
Les conséquences cataclysmiques d'une éruption de Yellowstone

Une éruption à Yellowstone serait une catastrophe majeure, inconnue de la civilisation moderne.

Selon Bindeman, une telle éruption détruirait tout sur un rayon de plusieurs centaines de kilomètres. Mais ce n'est pas tout : les Etats-Unis et le Canada seraient recouverts de plusieurs centimètres de cendres qui détruiraient toute végétation jusqu'à 1 600 km du cratère. Deux tiers des États-Unis et un tiers du Canada deviendraient inhabitables. Les émanations toxiques du volcan rendraient l'air irrespirable... Un tel événement causerait des dégâts gigantesques, équivalant à environ 1 000 fois celle du mont Saint Helens (Washington - USA) en 1980. En effet, l'explosion du mont St. Helens avait engendré l'émission d'un kilomètre cube de matière dans l'air, l' éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991, dix kilomètres cubes. Or, la dernière éruption de Yellowstone il y a 630 000 ans, a rejeté 1 000 kilomètres cubes de matériaux !

Enfin, du dioxyde de soufre serait libéré en grande quantité, ce qui entraînerait un refroidissement du climat planétaire pendant au moins une décennie et une altération de la couche d'ozone.
Notes

Ces éruptions ont été respectivement 2 500, 280 et 1 000 fois plus puissantes que celle du mont St-Helens de 1980.
Les secousses sismiques sur Yellowtone peuvent être suivies en direct sur la page dédiée de l'Université d'Utah. Une autre page archive toutes les secousses enregistrées sur Yellowstone.
A titre de comparaison, c'est la chance que nous avons de gagner (seulement) 6 000 euro à l'Euro million.

Sources

Yellowstone Has Bulged as Magma Pocket Swells - National Geographic
Planetary disasters: It could happen one night - Nature 493, 154–156 (10 Janvier 2013) doi:10.1038/493154a
Will the Yellowstone supervolcano erupt in our lifetime? - NSF
Yellowstone Volcano Observatory - USGS
Questions About Supervolcanoes - USGS

Auteur

Christophe Magdelaine Christophe Magdelaine / notre-planete.info
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