Un subtil point de basculement chimique régit le style d'éruption des magmas rhyolitiques

Une équipe de chercheurs de l’Institut de physique du globe de Paris et de l’Université de Munich vient de révéler dans Nature que des changements observables à une échelle nanoscopique dans un magma peuvent provoquer des changements catastrophiques dans la dynamique des éruptions volcaniques qui peuvent alterner entre des éruptions effusives et explosives.

Et si certaines grandes catastrophes climatiques résultaient du changement de style éruptif de volcans rhyolitiques, pouvant alterner entre éruption effusive et éruption explosive ? Une équipe internationale de chercheurs de l’Institut de physique du globe de Paris et de l’Université de Munich révèle que des changements pouvant survenir à une nano-échelle peuvent provoquer des changements importants dans les dynamismes éruptifs. Trois facteurs clés s’additionnent et modifient la structure et la viscosité d’un magma, provoquant ainsi des changements de dynamisme éruptif :

• une augmentation du rapport, R_K=K/(Na+K) provoque une augmentation de la viscosité de plusieurs ordres de grandeur (Le Losq et al, 2017 Scientific Report)
• l’indice rhéologique agpaitique, RAI=(Na₂O+K₂O+MgO+CaO+FeO)/(Al₂O₃+Fe₂O₃) pour lequel des valeurs inférieures à 1 se corrèlent avec de fortes viscosités
• la présence de nanolite d’oxyde de fer va également augmenter la viscosité

Transition entre éruption effusive et explosive, vu par les diagramme RAI versus RK

En observant comment les rapports RAI et R_K varient sur des dizaines d’éruptions volcaniques, effusives et explosives, l’équipe franco-allemande vient de montrer que les éruptions les plus explosives s’observent pour des RAI inférieur à 1 et de R_K supérieur à 0,5. Ces travaux montrent que les changements infimes de composition chimique d’un magma rhyolitique jouent au premier ordre sur la viscosité contrairement à la teneur en eau ou la présence de cristaux.

En savoir plus :

"A compositional tipping point governing mobilization and eruption style of rhyolitic magma" - D. Di Genova, S. Kolzenburg, S. Wiesmaier, E. Dallanave, D. R. Neuville, K. U. Hess & D. B. Dingwell. Nature. doi:10.1038/nature24488