Le mystère des volcans : pourquoi certains géants endormis n’explosent pas

On a longtemps comparé l’éruption d’un volcan à une bouteille de champagne qu’on débouche. C’est une image qui parle à tout le monde. Le magma monte, la pression baisse, et hop, des bulles de gaz se forment, exactement comme dans le champagne. Ces bulles poussent tout vers le haut, de plus en plus vite. Si elles sont assez nombreuses et rapides, c’est l’explosion, le magma est pulvérisé en cendres.

Mais voilà, la nature est pleine de surprises. Certains volcans, qui semblaient pourtant avoir tous les ingrédients pour un feu d’artifice spectaculaire – un magma visqueux et plein de gaz – se sont contentés de… s’écouler tranquillement. On a vu ça au Mont St. Helens aux États-Unis ou au volcan Quizapu au Chili. C’était un vrai casse-tête pour les scientifiques. Alors, qu’est-ce qui cloche dans cette histoire de champagne ?

Une nouvelle étude, menée entre autres par le volcanologue Olivier Bachmann, vient ajouter une pièce manquante au puzzle. Cette pièce, c’est le cisaillement. Un mot un peu technique, mais l’idée est simple. Imaginez le magma qui monte dans un conduit étroit. Il ne s’écoule pas comme un bloc uniforme. Non. Au centre, ça va vite, mais sur les bords, contre les parois rugueuses, ça frotte et ça ralentit. C’est ça, le cisaillement.

Cette différence de vitesse crée une sorte de pétrissage mécanique du magma. Et c’est là que tout change : ce pétrissage peut lui-même créer des bulles de gaz, même en profondeur, sans que la pression ait besoin de chuter. C’est une deuxième façon, complètement inattendue, de faire des bulles ! Plus il y a de gaz au départ, moins il faut de « pétrissage » pour que le phénomène s’emballe.

Cette double origine des bulles (pression qui baisse et frottements) permet enfin d’expliquer pourquoi des magmas très similaires peuvent avoir des destins si différents. C’est fascinant, non ?

Prenons un magma pauvre en gaz. Les frottements intenses peuvent quand même y créer plein de bulles. Le magma devient plus léger, accélère, et finit par exploser. Dans ce cas, le cisaillement est le déclencheur.

Maintenant, imaginons le contraire : un magma très riche en gaz. Là, le cisaillement près des parois va connecter les bulles entre elles très tôt, bien avant que le magma n’atteigne la surface. Ces bulles forment des sortes de canaux qui permettent au gaz de s’échapper discrètement. La pression ne monte jamais trop haut, et le volcan accouche d’une coulée de lave tranquille. Comme le dit Bachmann, cela explique « pourquoi certains magmas visqueux s’écoulent doucement au lieu d’exploser, malgré leur forte teneur en gaz – une énigme qui nous a longtemps perplexes ».

L’éruption du Mont St. Helens en 1980 est un cas d’école. Avant la grande explosion, l’éruption a commencé de manière très… paresseuse. De la lave s’est mise en place lentement à l’intérieur du cône. C’était la preuve que le gaz arrivait à s’échapper efficacement, probablement grâce à ces fameux canaux créés par le cisaillement.

Ce n’est qu’après qu’un énorme glissement de terrain a littéralement arraché un flanc de la montagne, provoquant une chute de pression brutale, que la catastrophe s’est produite. Le système, qui « fuyait » tranquillement son gaz, a été forcé d’exploser par un événement extérieur. On dirait bien que beaucoup de volcans sont peut-être plus « poreux » qu’on ne le pensait.

Pour vérifier leur théorie, les chercheurs ont imaginé une expérience assez maligne en laboratoire. Ils ont utilisé un liquide très visqueux, un peu comme de la lave, et l’ont saturé en dioxyde de carbone (CO2). Ensuite, ils ont provoqué un cisaillement contrôlé, en gros, ils l’ont remué d’une certaine façon. Et bingo ! Dès que le cisaillement dépassait un certain seuil, des bulles apparaissaient comme par magie.

C’est un peu comme quand on remue du miel dans un pot : ça bouge plus vite au milieu, là où passe la cuillère, et c’est plus lent sur les bords. C’est cette physique de tous les jours qui s’applique au cœur des volcans. Ils ont ensuite intégré ces résultats dans des modèles informatiques, confirmant que cet effet devait être particulièrement important là où le magma collant frotte contre les parois.

Tout cela n’est pas qu’une curiosité scientifique. Ça a des conséquences très pratiques. La plupart des modèles utilisés pour prévoir les éruptions se concentrent presque uniquement sur la baisse de pression. Or, ces nouveaux résultats montrent qu’il faut aussi prendre en compte le cisaillement. Et pour ça, il faut regarder la géométrie du conduit, la rugosité de ses parois, la vitesse de montée du magma…

« Pour mieux prédire le potentiel de danger des volcans, nous devons mettre à jour nos modèles et prendre en compte les forces de cisaillement dans les conduits », insiste M. Bachmann. Intégrer ce facteur pourrait changer la façon dont on interprète les signes avant-coureurs, comme les émissions de gaz ou les petits tremblements de terre liés aux mouvements du magma.

Finalement, le style d’une éruption est un équilibre délicat entre trois éléments : la quantité de gaz, la vitesse à laquelle la pression chute, et l’intensité du cisaillement. Un fort cisaillement peut soit pousser un volcan vers l’explosion s’il manque de gaz au départ, soit au contraire le calmer en laissant s’échapper le surplus de gaz.

Cette logique, plus souple, colle bien mieux au comportement parfois changeant et imprévisible de nombreux volcans. L’analogie avec le champagne reste donc valable, mais avec une nuance. Pour savoir si la bouteille va déborder, il ne suffit pas de savoir si on va faire sauter le bouchon. Il faut aussi savoir si elle a été secouée avant, et si le gaz n’a pas déjà trouvé une petite fissure pour s’échapper. C’est toute la différence entre un « pschitt » et un « BOUM ».