Volcan Stromboli: quel risque potentiel?

En guise d'introduction

Le Stromboli est l'un des volcans les plus actifs du monde, avec une éruption quasi-continue depuis 1300 ans environ. C'est sur cette île qu'a été définit le style strombolien, qui se caractérise par l’éclatement intermittent de bulles de gaz dans une colonne de magma plutôt fluide, ce que l'on appelle communément "explosions stromboliennes". Le style strombolien accepte aussi dans sa définition la formation de coulées de lave, de type aa, c'est-à-dire dont la surface est chaotique, rugueuse, composée de fragments d'une taille de quelques centimètres à dizaines de centimètres en majorité.

Sur Stromboli cette activité éruptive permanente est bien entendue une attraction touristique majeure, avec une haute saison qui s'étire grosso modo de juin à septembre. C'est donc aussi à ce moment là
que le risque volcanique est le plus élevé.

L'activité du Stromboli alterne entre:

* phases d'activité strombolienne "tranquilles", pendant lesquelles les bulles de gaz éclatent dans l'un et/ou l'autre des cratères ouverts sur la plate-forme au sommet (les cônes N1-N2-S1-S2 etc que j'ai décrit dans de précédents posts)

* des phases d'activité intense marquée par une hausse de la fréquence et de l'intensité des explosions  et pendant lesquelles peuvent être émises des coulées de lave. Sur ce volcan ce n'est pas si rare: les volcanologues ont calculé, sur la base des éruptions recensées, que des épisodes de coulées de lave reviennent en moyenne tous les 3.7 ans.

* des phases dites paroxysmales pendant lesquelles l'activité se déchaîne durant quelques minutes ou quelques heures et peut générer à la fois d'importantes colonnes de cendres et des écoulements pyroclastiques.

Une explosion strombolienne classique sur le Stromboli en "phase normale", ici sur le cône nord en 2009. Image personnelle.

L’échantillonnage des laves lors de chacune de ces étapes a permis aux volcanologues de constater des différences significatives. Lors des phases normales, la lave expulsée est massive, pauvre en bulles et assez riche en cristaux de grande taille (texture dite "porphyrique"). Il s'agit d'une lave qui a donc perdu une bonne part de ses gaz et a entamé sa cristallisation, du fait de sa température moins importante que le "magma-source" qui alimente le volcan. Mais lors des phases paroxysmales, les fragments projetés contiennent, en plus de cette lave "ancienne", une part de lave au contraire extrêmement poreuse (des ponces ont été décrites), qui ne contient que peu voir pas de cristaux visibles à l'oeil nu. Tout indique donc que le magma expulsé sous cette forme est plus jeune, plus chaud, plus riche en gaz et est donc remonté de zones plus profondes.

Bilan: chaque phase décrite ci-dessus est marquée par l’expulsion de laves de compositions similaires mais qui ont eu des histoires différentes lors de leur remontée vers la surface. Certaines ont eu le temps de dégazer et partiellement refroidir, d'autres sont remontées plus vite.

La situation actuelle

Depuis le mois de mai le Stromboli est plutôt entré dans une phase d'activité intense ce qui a, évidemment, attiré l'attention à la fois des volcanologues, mais aussi des autorités et, bien sûr, des touristes. Pas pour les mêmes raisons toutefois car si les touristes, à juste titre, viennent profiter du spectacle, les volcanologues et les autorités sont probablement un peu plus inquiets et vigilants. Surtout depuis que le volcan a commencé à produire des coulées car, lors d'événements similaires en 2002-2003 et 2007, chacune de ces phases a été accompagnée de violents paroxysmes, puissantes explosions avec panache de cendres, retombées de blocs et bombes sur la zone sommitale. Celui de 2003 restera dans les mémoires: certaines des bombes sont retombées sur le village de Ginostra, à 2 km sur la côte sud-ouest, heureusement sans faire de victimes (l'explosion s'est produite en basse saison et il n'y avait presque personne) mais en laissant des dégâts importants (maisons détruites).

On s'en doute: en période de phase paroxysmale le risque volcanique est au maximum sur l'île, d'autant plus qu'elle est de taille modeste (seulement 4500m dans sa plus grande longueur) et qu'une évacuation d'urgence des insulaires et des touristes peut être difficile à mettre en oeuvre....surtout en haute saison.

Les paroxysmes

De nombreux volcanologues essayent de comprendre la machinerie géologique complexe qui permet non seulement au Stromboli de fonctionner de manière permanente, mais qui fait aussi varier son activité. C'est évidemment un enjeu de premier ordre pour cette île dont le tourisme est devenu la première source de devises.
La chercheuse S.Calvari et plusieurs collaborateurs se sont plus particulièrement intéressés aux paroxysmes d'avril 2003 et mars 2007 et leur relation avec les importantes coulées qui les ont précédés. Cela d'autant plus que plusieurs phases paroxysmales avaient déjà, par le passé, manifesté un schéma similaire (1915, 1930, 1936, 1943, 1954).  Ils ont développé une hypothèse intéressante dans un article publié en 2011 dans le journal "Earth and Planetary Science".
En étudiant les paroxysmes de 2003 et 2007, qui ont été les mieux suivis et documentés de toute la série, ils ont remarqué un certain nombre de similitudes troublantes: ils suivent un schéma très semblable même si pour la première tout se déroule sur 6 mois (décembre 2002-juillet 2003), alors que la seconde ne dure qu'à peine plus d'un mois (27 février -02 avril 2003).

Voici une liste de quelques uns de ces points communs:

- chacune des deux phases effusives a été précédée de plusieurs mois d'explosions stromboliennes intenses au sommet.

- chacune a débuté sur le Cône Nord par l'ouverture, assez brutale, d'une ou plusieurs fissures éruptives par laquelle s'échappent les coulées, avec un débit important.

- chacune a produit, à un moment, un paroxysme alors que toute activité strombolienne avait cessé au sommet depuis plusieurs jours ou semaines. Cette phase s'est produite le 05 avril 2003 pour la première, et le 15 mars pour la seconde soit respectivement 98 et 16 jours après le début de la mise en place des coulées.

- enfin, et c'est le plus troublant, dans les deux cas le volume libéré sous forme de coulées avant les paroxysmes est le même: environ 4 millions de mètres cubes.

Je vous résume ici le mécanisme proposé dans cet article de 2011.

Lorsque les conduits profonds du Stromboli sont réalimentés en magma neuf, riche en gaz et léger, le magma un peu ancien, dégazé et partiellement cristallisé, qui occupe les conduits plus superficiels, est poussé vers l’extérieur.
Ceci n'est pas sans conséquence sur la stabilité des conduits: il ne faut pas oublier dans ce schéma les forces en présence et cette colonne de magma qui remonte a un rythme accru produit une contrainte importante sur toute la partie superficielle du volcan, dont les cônes (N1, N2 etc).

Schéma récapitulatif de la plomberie du Stromboli: une chambre intermédiaire à 6-9 km de profondeur , puis une chambre superficielle vers 2-3 km de profondeur, et enfin les conduits superficiels qui alimentent les cônes actifs sur la plate-forme (N1,N2 etc). Image: Calvari et al, 2011

Cette remontée de magma se manifeste en premier lieu par une activité strombolienne supérieure à la normale et des avalanches de blocs. Cette étape peux durer plusieurs semaines, parfois plusieurs mois. Quelques coulées peuvent fuiter participant aussi à l'évacuation de ce soudain trop-plein. Mais les cônes, amoncellement fragiles de bombes, cendres et scories, ne résistent pas et des fissures plus importantes finissent par les éventrer, libérant alors un véritable flot de lave. Ces fissures ne s'ouvrent pas n'importe où mais le long de zones connues pour être plus fragiles ("rift-zones").
Le débit important de ces coulées vidange rapidement toute la partie haute de la plomberie et créé un équivalent de l'appel d'air, mais avec du magma. En profondeur la pression ainsi abaissée favorise la remontée plus importante du magma jeune, chaud et riche en gaz, et donc sa décompression plus rapide.

Sous pression, le gaz contenu dans ce magma neuf est dissout dans la masse (analogie avec les boissons gazeuses) mais plus il remonte plus la pression baisse et des bulles apparaissent, toujours plus nombreuses. Tellement nombreuses même qu'elle finissent par coalescer (s'agglutiner) pour former des bulles de plus en plus importantes qui exercent des pressions très grandes sur les parois. Après quelques jours ou semaines de remontée, délai qui dépend du débit des coulées de lave, cette colonne de magma surpressurisée arrive en surface...et c'est l'explosion violente qui libère l'excès de gaz en évacuant au passage les dernières traces de magma ancien des conduits. C'est le paroxysme.
Le magma neuf enfin partiellement dépressurisé continue ensuite de remonter mais plus tranquillement, en sortant sous forme de coulées.

L'explication de S.Calvari et al pour la mise ne place des paroxysmes: a- la situation avant la remontée de magma neuf (LP); b et c-la remontée de magma neuf pousse le magma ancien et provoque la mise en place de coulées volumineuses, avec des avalanches de blocs; d- le magma neuf, riche en gaz, arrive en surface et provoque l'explosion paroxysmale. Image: Calvari et al, 2011

Le risque potentiel 

Il serait déraisonnable de ne pas voir combien la situation actuelle ressemble à celles qui ont précédé les paroxysmes de 2003 et 2007:
1- cela fait en effet bientôt 3 mois que le Stromboli est entré dans une phase d'activité strombolienne intense.
2- depuis le 22 juin cette activité explosive a commencé d'être accompagnée par de courtes coulées, sans que cela n'affecte vraiment l'activité explosive.
3- depuis hier matin, le cône Nord-Est et éventré et laissé s'échapper à gros débit d'importants volumes de lave qui descendent jusqu'en mer, dans un spectacle simplement ahurissant.

Je suis prêt à parier que les volcanologues tentent en ce moment-même d'évaluer le débit des coulées pour estimer le volume émis et voir à quel moment les 4 millions de mètres-cubes seront atteints. Car, si l'hypothèse de Sonia Calvari et ses collègues est bonne, ce volume doit correspondre à peu près à la quantité de magma ancien qui réside dans les conduits superficiels et qui doit être évacué avant l'arrivée du magma riche en gaz, responsable du paroxysme. Si le débit est fort, ce volume sera évacué rapidement (scénario semblable à 2007, 15 jours de délai). Si le débit est faible, il sera évacué plus lentement (scénario type 2002-2003, 98 jours de délai).

Quoi qu'il en soit, et même si la possibilité qu'aucun paroxysme ne se produise existe bien entendu, il faut surtout simplement comprendre que la probabilité qu'un tel événement ait lieu a augmenté depuis le départ des coulées, hier matin. Il ne faut pas oublier que, si ce scénario devait se réaliser, toute la zone sommitale pourrait être affectée de chutes de blocs et de bombes. Mais aussi que des zones habitées, sur les basses-pentes, peuvent être touchées, comme ce fut le cas pour Ginostra au moment du paroxysme de 2003 (mais aussi en 1930, en même temps que le village de Stromboli d'ailleurs).

Le paroxysme du 05 avril 2003. Image: INGV, via GVP

Par ailleurs, et c'est la différence essentielle entre 2002-2003, 2007 et 2014: les deux premiers s'étaient déroulés en basse saison touristique, mais c'est actuellement la pleine haute-saison : il y a du monde partout sur l'île, sauf au sommet, qui est interdit d'accès (heureusement). La probabilité qu'un paroxysme intense se déroule avant le mois de septembre représente donc un risque bien plus élevé qu'en 2003 et 2007 du seul fait qu'il y a plus de monde sur l'île.

Même si personne ne sait ce qui va se passer (on peut imaginer que les coulées vont simplement s'arrêter) on peut supposer que les volcanologues, dont le rôle n'est pas de faire de la prédiction mais de la prévision, et les autorités sont sur leurs gardes en ce moment...et on peut le comprendre.

Source: S.Calvari et al, 2011: "Lava effusion — A slow fuse for paroxysms at Stromboli volcano?", dans Earth and Planetary Science.