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QUELQUES DONNEES SCIENTIFIQUES RELATIVES à l'ERUPTION de l'EYJAFJÖLL

Liste des éruptions les plus récentes en Islande ; en moyenne, il y a une éruption tous les ~ 5 ans.

3 volcans y sont régulièrement actifs (date de la dernière éruption) : Hekla (2000), Krafla (1984), Grímsvötn (volcan sous-glaciaire; 2004)


Schéma interprétatif illustrant les entrailles de l'éruption islandaise ainsi que celles de son puissant voisin, le Katla. Páll Einarsson; Institut Islandais des Sciences de la Terre.


Signes précurseurs de l'éruption

Données sismiques

En analysant les microséismes relocalisés enregistrés par le réseau SIL dans la zone de l'Eyjafjallajökull entre 1991 et 2006 ainsi que leurs mécanismes, les auteurs de l'étude concluent que (1) l'entièreté de la répartition des séismes en forme de conduit sous le volcan Eyjafjallajökull souligne la présence d'un chenal d'alimentation magmatique à travers la croûte, qui se trouve en dessous de la limite nord de la calotte glaciaire, et a nourri les intrusions dans la croûte supérieure en 1994 et en 1999. (2) L'essaim profond de 1996 à la limite entre croûte et manteau a été causé par une période d'intrusion magmatique pénétrant de bas en haut vers la base de la croûte; ce matériel a peut-être même alimenté l'intrusion de 1999. (3) Une sismicité diffuse a été enregistrée entre environ 5 et 8 km de profondeur en dessous du flanc nord du volcan et le magma s'est probablement accumulé en 1999 et en 1994 avant de migrer vers le sud pour former des intrusions sous le flanc sud. (4) A partir de la fréquence maximale des séismes, située entre 9 et 10 km de profondeur, et la forte baisse de la contrainte moyenne observée à 10-12 km de profondeur, les auteurs concluent que la zone de transition cassante-ductile de la croûte se trouve à 9-12 km de profondeur sous le volcan Eyjafjallajökull. I.I.E.S.

Evolution de la séismicité au cours du temps (de 1992 à 2006) sous l' Eyjafjallajökull

Nombre cumulatif et magnitude (intensité) des séismes dans la zone de l' Eyjafjallajökull entre 1991 et août 2009.


Données G.P.S. (mesures des déplacements de terrain)

Résultats des plus récentes mesures des stations GPS (à gauche) - Déplacements cumulatifs à la station THEY par rapport à la station REY

Trois sites de mesures GPS en continu ou semi-continu autour de Eyjafjallajökull ont fourni des paramètres limitatifs importants sur l'évolution de l'intrusion magmatique. Ce sont des sites situés au sud du volcan à Þorvaldseyri (station ils) et à Skógaheiði (Skog), et au nord du volcan à Steinsholt (STEI et STE2). THEY et SKOG sont des stations sont insallées sur quadripieds en acier et STEI et STE2 sont sur trépied en acier.
D'après les résultats préliminaires des GPS, trois phases de développement du signal peuvent être identifiés:
(i) la première a débuté à la fin de décembre 2009 par un mouvement vers le sud de THEY,
(ii) au début de février 2010, la direction de déplacement à THEY change vers le sud-ouest, en même temps que débute un mouvement vers l'est a la sation SKOG,
(iii) depuis le 5 Mars 2010, une déformation rapide est observée à la sation STE2, à la fois vers le nord-ouest et vers le haut. I.I.E.S.

Graphiques illustrant les variations des mesures GPS


Interférométrie RADAR (S.A.R.)

Carte d'interférométrie RADAR "InSAR" montrant la déformation de l'Eyjafjallajökull précédent l'éruption. Chaque frange colorée représente une déformation de 1,5 cm. I.I.E.S.

4 franges le 26 mars à 7h54 illustre une déformation de ~6 cm ; 8 ou 9 franges le 26 mars à 8h43 illustre une déformation de ~ 12-14 cm; soit le double en à peine une heure.

On utilise simultanément deux radars à synthèse d'ouverture, ou bien le même radar est utilisé à des instants différents. On étudie alors les différences de phase point à point des images générées pour retrouver la dimension verticale du terrain. On parle alors de SAR interférométrique ou InSAR. Cette méthode permet de générer des modèles numériques d'élévation, ou bien, en soustrayant un modèle numérique de terrain, de mesurer des déplacements centimétriques dans les zones où le signal reste cohérent (Interférométrie radar différentielle).


SURVEILLANCE actuelle du VOLCAN : MESURES EN CONTINU

Etat de l'activité sismique volcanique ("tremor"; composante volcanique) récente à actuelle du volcan islandais.

 Pour rappel, un trémor est une vibration volcanique continue engendrée par la remontée du magma lors d'une éruption volcanique. Les vibrations sont provoquées par les chocs du magma, des bulles de gaz volcanique et des blocs solides contre les parois de la cheminée volcanique. La fréquence du trémor varie généralement entre 1 et 5 hertz. On distingue classiquement les trémors harmoniques de basse fréquence et les trémors spasmodiques de haute fréquence.

Evolution de la vibration volcanique ("tremor") récente mesurée à plusieurs stations sismiques (intervalles de mesure sur 10 minutes) . On y voit qu'il y a aune augmentation significative générale du "tremor" (surtout dans la gamme de fréquence de 05 à 2 Hz) depuis 12heures, soit à partir du 18/04 vers 6h. Info communiquée par Alan Robok. Cette augmentation pourrait-elle associée à un dynamisme éruptif plus explosif ? Willy Aspinal, de l'Université de Bristol, pense que c'est plutôt une dominante basse fréquence caractéristique d'un tremor volcanique (superficiel?) et que, physiquement, il semble qu'elle implique une source magmatique spatialement étendue. Avec certitude, c'est le signe que l'éruption se poursuit. Finalement, il semble bien qu'une activité effusive soit associée à cette augmentation du tremor.

Amplitude cumulée (3 composantes; X,Y,Z) du tremor (vibration volcanique) moyen mesurée dans 3 gammes de fréquence du 10/04 au 20/04. Après le brusque saut du 14/04 correspondant au début de l'éruption sous-glaciaire, on y distingue une augmentation significative durant les dernières 12 heures, principalement dans la gamme des basses fréquences, similaire à l'augmentation d'amplitude du tremor du 15/04 en fin de journée associée probablement à la phase de débourrage (éjection des matériaux anciens colmatant le conduit volcanique) du volcan. Activité du tremor en temps réel (Département de Géophysique du Bureau Météorologique d'Islande)

Durant les 3 premiers jours de l'éruption, le volcan islandais Eyjafjallajokull a émis en trois jours quelque 140 millions de mètres cubes de cendres (téphra non compactés correspondant à 70-80 millions de m3 de magma) selon les conclusions de scientifiques islandais du Département des Sciences de l'Université d'Islande. Le volcan crache en moyenne 750 tonnes de magma par seconde ou 300 m3/sec soit 10 à 20 fois plus que l'éruption fissurale de mars-avril sur le site de Fimmvörðuháls. Lire les données originales (an anglais) sur le site de l'Institut Islandais des Sciences de la Terre.


PETROLOGIE

Le tableau d'analyses de cendres ci-dessous confirme le caractère moyennement acide du magma, andésitique, émis par l'éruption du volcan sous-glaciaire

Tableau de la composition chimique d'échantillons de cendre issue du volcan sous-glaciaire EYJAFJÖLL et composition chimique du basalte émis lors de la 1ère phase éruptive.

Chemical composition of ash and scoria from the eruption in Eyjafjallajökull (Institute of Earth Sciences)

  1. Basalte à olivine. de la 1ère phase

 

Composition d'un échantillon de lave de l'Eyjafjöll émis le 5 mai (I.I.E.S.); le magma est plus acide que celui d'avril.

Diagramme de discrimination pétrologique basé sur les teneurs en silice et en alcalins des produits volcaniques émis (phase 1 et phase 2).

Norme CIPW de l'échantillon de téphra EYFJ0 calculé à l'aide du logiciel KWARE "Magma" et du basalte à olivine de Fimmvörðuháls

densité globale du téphra: ~2,78 (sans vacuole) -- densité du basalte à olivine: ~3,071; température du liquidus: 1161°c

La composition du basalte à olivine appartient à la série magmatique d'affinité alcaline (4% de néphéline normative). Des phénocristaux de plagioclase automorphes, d'olivine et de clinopyrorène semblent en équilibre avec le magma. Selon l'analyse au moyen des logiciels MELT et COMAGMAT, cet assemblage suggère une cristallisation sous une pression de 2 Kbars (ce qui correspond à une profondeur de ~ 6 km de roche) étant donné que l'olivine n'est pas une phase du liquidus à plus hautes pressions. I.I.E.S.

La norme CIPW est un moyen de calcul pour convertir la composition chimique d'une roche ignée (éruptive ou intrusive) en une composition minéralogique dite idéale en se basant sur l'ordre de cristallisation théorique de phases minérales simplifiées au sein d'un magma (dite série de cristallisation de Bowen). La norme CIPW calcule la composition minéralogique d'un magma anhydre (sans eau) et à basse pression. D'autres normes plus complexes ont été créées pour les hautes pressions et les environnements très hydriques.

Série de cristallisation de Bowen en fonction de la température

Lien vers une page expliquant en détails la différenciation des magmas  

Le principe de calcul de la norme CIPW est relativement simple pour les volcanites dites saturées en silice, celles dont la composition se situe aux environs de 50% en SiO2. Il faut d'abord associer les éléments chimiques ayant le plus d'affinité; par exemple Ni et Mn sont combinés au fer réduit (Fe), Sr et Ba au calcium (Ca). On attribue ensuite les éléments mineurs aux minéraux accessoires tels qu'apatite, pyrite, chromite, fluorite, calcite, zircon, etc.. Le titane (Ti) est associé dans le sphène et l'ilménite puis Ca et Al sont associés dans l'anorthite (plagioclase calcique). Ensuite, il faut associer provisoirement les alcalins et l'aluminium dans les feldspaths (feldspath sodique de type albite et feldspath potassique de type orthose) avant d'associer fer et magnésium pour créer des pyroxènes dits "provisoires". L'excès de silice forme du quartz. En l'absence de déficit de silice, le calcul est terminé et, dans ce cas, la roche ne contient pas d'olivine normative.

Le basalte primitif, d'origine profonde, a été injecté dans le système de conduits du volcan Eyjafjöll entre décembre 2009 et le 20 mars 2010, comme indiqué par les stations de mesures sismiques en continu et celles de mesures GPS (pour plus de détails voir www.vedur.is). Après un arrêt temporaire de la migration du magma à 10 km de profondeur (comme indiqué par la sismicité, c / o www.vedur.is), le magma atteint la surface et fait éruption le long d'une fissure latérale du col de Fimmvörðuháls. Après 24 jours d'éruption continue aux bouches de Fimmvörðuháls, le magma basaltique primaire/primitif  (à environ 1200 ° C) en phase ascendante redescend dans le conduit directement sous le sommet du volcan où il cristallise en partie avant de rencontrer et de remobiliser un magma trachydacitique situé à faible profondeur (~ 1km). Un mélange, selon un rapport de 1:1, s'effectue entre le basalte et la trachydacite préexistante de l'Eyjafjöll, est susceptible de produire le magma trachyandésitique qui a été émis depuis le 14 avril des bouches situées dans le cratère sommital rempli de glace. I.I.E.S.

Diagramme chimique illustrant une discrimination pétrologique rendant compte de l'évolution des magmas au cours de l'éruption. Selon l'interprétation proposée par le volcanologue islandais Olgeir Sigmarsson de l' I.I.E.S., l'évolution magmatique se ferait à la fois par cristallisation fractionnée et mélange de deux magmas, selon une proportion identique, de compositions très différentes, d'un pôle de basaltes à olivine d'origine profonde (~25 km) et à celui de dacites d'origine plus superficielle représentant essentiellement une composante résiduelle de l'éruption de 1821-23 .

 


Figures illustrant les éruptions les plus puissantes et les plus productrices en matériaux volcaniques. Relativisons, cette  éruption islandaise est mineure qui a émis dans l'atmosphère jusqu'à présent seulement ~ 150-200 millions de m3 (VEI = 1) de téphra à une hauteur maximale d'une dizaine de km, 6-7 km en moyenne (altitude maximale de 11 km au premier jour de l'éruption) !


Historique de l'activité du grand voisin de l' EYJAFJÖLL, le volcan KATLA

Tableau mentionnant les dates et durées des éruptions du volcan Katla, grand et puissant voisin de l'Eyjafjallajökull. Iceland on the Web

Le siège du volcan Katla est le glacier Mýrdalsjökull qui est le glacier le plus méridional d'Islande et le quatrième en superficie. Il couvre près de 600 km2 et enveloppe la partie supérieure d'un grand volcan, la caldeira du Katla, d'environ 30 km de diamètre avec ses points les plus élevés atteignant près de 1500 m d'altitude. Au centre de la calotte glaciaire Mýrdalsjökull se trouve la caldeira du Katla. Elle est de forme ovale avec le plus grand axe NO-SE et couvre une superficie 110 km2. Les points les plus élevés de la calotte glaciaire se trouvent sur la bordure de la caldeira. A l'intérieur de la caldeira, la glace a des centaines de mètres d'épaisseur.  Au cours de l'été 1999, une activité a été notée dans la caldeira Mýrdalsjökull. Au cours de la la nuit du 18 Juillet, une crue soudaine a affecté la rivière Sólheimasandi Jökulsá. La raison en était l'augmentation de l'activité géothermique. Il est néanmoins possible qu'une petite éruption se soit produite en amont du glacier Sólheimajökull qui ait formé une dépression et causé l'inondation. Les cratères du Laki et de l'Eldgjá font partie du même système volcanique. Ce massif volcanique peut donc être considéré comme l'un des plus puissants au monde.


LIENS WEB

Informations scientifiques relatives à l'éruption publiées par le Département "Magmas & Volcans" de l'Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand (France).

Image du capteur MODIS du satellite Terra (NASA) mise à jour quotidiennement.

Collection d'images satellitaires variées - Images satellitaires de l'I.I.E.S.

Intéressante page web expliquant l'influence des grandes éruptions volcaniques sur le climat mondial -- Autre page en anglais