Les cycles éruptifs décennaux du Piton de la Fournaise liés à la fertilité de sa source mantellique | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Les cycles éruptifs décennaux du Piton de la Fournaise liés à la fertilité de sa source mantellique

Le Piton de la Fournaise (île de La Réunion) est un des volcans les plus actifs de la planète. Il présente cependant une alternance de périodes d’activité intense (12 à 24 ans) et de périodes de repos (3 à 6 ans). Cette étude impliquant des chercheurs du Laboratoire magmas et volcans à Clermont-Ferrand et de l'institut de physique du globe de Paris, montre que cette activité cyclique est étroitement liée à la fertilité de sa source mantellique qui module le flux de magma vers la surface.

 

Les volcans de point chaud comme le Kilauea sur l’île d’Hawaii ou le Piton de la Fournaise sur l’île de la Réunion sont très régulièrement actifs. Leur activité éruptive n’est cependant pas continue mais présente des fluctuations majeures à l’échelle décennale. Il est généralement admis que ces changements majeurs de régime reflètent une alimentation variable en magma depuis les régions partiellement fondues du manteau. En revanche, les processus profonds qui modulent le flux de magma vers la surface et déterminent au premier ordre l’activité éruptive sont mal connus.

 

Evolution de la production de lave (a) versus évolution du rapport 87Sr/86Sr des laves (b) au Piton de la Fournaise entre 1940 et 2017. Les zones grisées (a) indiquent les périodes d’inactivité > 3 ans qui délimitent des cycles éruptifs décennaux. Ces cycles sont corrélés à l’évolution isotopique (b) indiquant un contrôle de la source des magmas sur l’activité éruptive.

 

Cette question se pose particulièrement au Piton de la Fournaise, le volcan montrant depuis 80 ans des périodes d’activité intense durant 12 à 24 ans encadrées par des périodes de repos de 3 à 6 ans (Figure 1a). Cette étude rapporte un enregistrement à haute résolution temporelle de la composition des laves émises entre 1942 et 2017 (Figure 1b). Cet enregistrement révèle un lien étroit entre l’activité cyclique du volcan et la composition isotopique en 87Sr/86Sr des laves émises. Ce lien indique que les cycles éruptifs sont initiés par la fusion de régions fertiles (c.-à-d. davantage fusible en raison de leur enrichissement en éléments incompatibles) et sont progressivement alimentés par des liquides issus de régions réfractaires.  La propriété de fertilité est attribuée à la présence de quelques pourcents de pyroxénites, dont le solidus est jusqu’à 180°C inférieur à celui des péridotites. L’augmentation de la production de lave de 0.25 m3/s pendant le cycle 1 (1942-1966) à plus de 0.9 m3/s pendant le cycle 3 (1998-2010), corrélée à une diminution générale du rapport 87Sr/86Sr, suggère que la fusion de domaines fertiles pendant les cycles 1 et 2 a favorisé par la suite (cycle 3) l’extraction des liquides de la matrice réfractaire. Plus généralement, ce résultat suggère que la distribution des lithologies fertiles et réfractaires dans le manteau source des volcans détermine leur activité éruptive à l’échelle décennale.

 

Ces recherches reposent sur un échantillonnage régulier des laves réalisé par plusieurs générations de volcanologues et plus particulièrement depuis 1980 par les membres de l’observatoire volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF). Elles impliquent une analyse régulière des échantillons et des efforts constants pour obtenir des données reproductibles et construire une base de données de qualité.

 

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Date de publication : 
29 Octobre 2018