Une campagne géophysique de grande ampleur pour étudier les volcans géants du Kamchatka en Russie | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Une campagne géophysique de grande ampleur pour étudier les volcans géants du Kamchatka en Russie

Dans la péninsule du Kamchatka, à l'extrême est de la Russie, le groupe de volcan Kluchevskoy fait partie de la chaine volcanique de Kuril-Kamchatka. Cette formation volcanique est le résultat de la subduction de la plaque Pacifique plongeant sous la péninsule du Kamchatka.

Le volcanisme très vigoureux et varié des volcans de ce groupe (KVG pour Kluchevskoy volcanic group), situés sous un couloir aérien de vols internationaux entre l’Amérique de Nord et l’Asie, en fait un laboratoire naturel pour étudier les grands systèmes volcano-magmatiques.

 

Figure 1 - L'expérience KISS. (a) Carte 3D du Kamchatka avec les principales structures tectoniques. La flèche rouge montre la position du group de volcans Klychevskoy (KVG). Les lignes en pointillés montrent les positions de chaines volcaniques active (rouge) et éteinte (bleu). Le rectangle jaune montre la région où la campagne sismologique a été menée. (b) Carte des stations sismologiques de l’expérience KISS. Les cercles montrent les stations temporaires et les triangles les stations permanentes. Le flèches rouges montres 5 volcans actifs : (1) Klyuchevskoy, (2) Bezymianny, (3) Tolbachik, (4) Shiveluch, and (5) Kizimen.

De précédentes études ont montré qu'au cours des 7000 dernières années le volcan Klyuchevskoy seul a produit en moyenne 1 m3 de roches éruptés par seconde. Ce taux éruptif très élevé, supérieur à la plupart des volcans de subduction, est comparable à celui des volcans d'Hawaii (souvent considéré comme le système volcanique le plus actif au monde).

Les 12 autres stratovolcans du groupe KVG, dont Tolbachik et Bezymianny, ont aussi connu une forte activité pendant les dernières décennies ; et deux autre volcans également très actifs, le Shiveluch et le Kizimen, se situent juste au nord et au sud du group de Klyuchevskoy.

Mais le style éruptif des volcans de cette région est très varié : par exemple, les dernières éruptions de Tolbachik ont été de style hawaïen alors que le Bezymianny a produit des grandes éruptions explosives comme celle de 1956.

L’origine de ce volcanisme très vigoureux est a priori liée au contexte tectonique particulier de la région : la proximité du coin de subduction Kamchtka-Aleutienne et la subduction de chaine de montagnes sous marines Hawaii-Empereur (voir figure 1).

 

Pour mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent ce grand système volcano-magmatique et les scenarios possibles de son évolution future il est important de connaître la structure profonde de la croûte et du manteau supérieur dans une région suffisamment large autour du groupe volcanique.

Les précédentes études utilisant des méthodes d'imageries géophysiques ont souffert d'un manque de résolution en profondeur lié à une faible couverture instrumentale et n'ont pas permis d'obtenir une représentation globale de la structure profonde sous le groupe de volcans Klyuchevskoy.

 

Pour améliorer notre connaissance de cette structure profonde, une équipe internationale (composée de chercheurs de l’Institut de physique du globe de Paris, de l’Institut de volcanologie et de sismologie de l’Académie de sciences russe, du Service géophysique de l’Académie de sciences russe, de l’Institut de géologie et de géophysique pétroliers de l’Académie de sciences russe, et du Helmholtz Center à Potsdam en Allemagne (GFZ)) a mené une campagne sismologique de grande échelle dans cette région. Cette expérience a été nommée KISS : Klyuchevskoy Investigation—Seismic Structure of an Extraordinary Volcanic System. Plus de 80 stations sismologiques temporaires on été installées pendant l’été 2015. L’installation de ces stations a été menée dans des régions très peu peuplées, dans ces conditions parfois difficiles et l’accès à la plupart des sites d'instrumentation s’est fait à l’aide de camion 4x4 ou d’hélicoptère.

 

Le travail de terrain pendant l’expérience KISS. (En haut à gauche) Installation d'une station sismologique avec les volcans Ushkovsky, Klyuchevskoy, Kamen et Bezymianny en arrière plan. (En haut à droite) Une station temporaire typique est composée d’un capteur, d’un numériseur et d’un jeu de batterie qui restent enterrés pendant une année, associés à une antenne GPS. (En bas) Le camion 4x4 Kamaz et l’hélicoptère Robinson utilisés pour transporter le matériel et les équipes de terrain, avec les volcans Ushkovsky, Klyuchevskoy et Kamen en arrière plan.

Pendant l'été 2016, 77 stations (celles qui n'avaient été endommagé ni par les conditions environnementales ni par les ours) ont pu être récupérées. En ajoutant le réseau des stations permanentes, les données d'une centaine de stations sont ainsi disponibles.

Ce réseau a enregistré pendant 1 an de nombreux tremblements de terre d'origines tectoniques et volcaniques et notamment ceux associés à la mise en place de l’éruption de Klyuchevskoy qui a commencé en avril 2016.
L’article décrivant cette campagne géophysique a récemment été publiée dans le journal EOS, et l’équipe scientifique termine la préparation de la base de données (les données seront publiquement disponibles après la période de restriction de 3 ans) et commence leur analyse dont les premiers résultats sont attendu vers la fin de 2017.

 

 

 

 

 

 

Pour en savoir plus :

  • Shapiro N, Sens-Schönfelder C, Lühr B, Weber M, Abkadyrov I, Gordeev E, Koulakov I, Jakovlev A, Kugaenko Y, Saltykov V. 2017. Understanding Kamchatka’s Extraordinary Volcano Cluster. Eos DOI: 10.1029/2017eo071351
Contact : 

Nikolai Shapiro, équipe de sismologie

Date de publication : 
19 Mai 2017