Le point sur l'activité du volcan Bagana... et sur son histoire

Bon je ne vais pas vous cacher que cet édifice me fascine depuis longtemps, même si j'avoue ne pas trop savoir précisément pourquoi. Sa morphologie, imposant cône constitué de l'accumulation de coulées épaisses, son éloignement aussi probablement, et le fait d'avoir peu d'informations disponibles aussi j'imagine... Mais une chose reste sûre: quoi que peu connu il s'agit de l'un des systèmes volcaniques les plus actifs sur Terre actuellement, et il est temps de faire un nouveau point concernant cette activité, après celui de 2017.

Depuis l'an dernier, le MIROVA a continué de détecter des signaux thermiques réguliers, généralement assez forts pour être compatibles avec l'activité volcanique. Deux pics nettement marqués sont visibles en décembre 2017 et février 2018. Un troisième pic est présent depuis début juillet,et j'y reviendrais plus loin.

L'activité thermique du Bagana depuis fin juillet 2017: 3 pics principaux sont visibles. Image: MIROVA

Pour décembre 2017, les images satellites disponibles sont malheureusement trop ennuagées pour avoir la moindre certitude mais sur une de celle faite par SENTINEL 2, on peut effectivement constater un signal thermique marqué dans la zone sommitale de l'édifice.

Bien qu'il n'y ait aucun détail précis, on peut y voir deux zones au sommet qui sont des sources fortes d'infrarouges thermiques, et d'autres sources plus faibles sur le haut versant nord, juste sous le sommet. La position de ces sources latérales change avec le temps, parfois plus éloignées, parfois plus proche du sommet, et elles émettent un rayonnement infrarouge plus ou moins fort (mais jamais très fort): cela est cohérent avec l'activité habituelle, à savoir:

-une extrusion lente (dôme) de lave visqueuse au sommet qui génère le signal thermique fort

- un dépôt d'avalanches de blocs chauds produits par l'extrusion, et qui génère un signal thermique plus faible et changeant.

En décembre l'activité extrusive, plus ou moins constante, semble donc avoir connu une courte période plus intense avec plus d'avalanches de blocs.

Signal thermique fort au sommet (dôme de lave), signaux thermiques plus faibles sur le haut versant nord (avalanches de blocs?). Image: SENTINEL2-ESA/Copernicus

Pour ce qui est du pic de de février, je n'ai pas non plus réussit à trouver d'images assez claires (toujours beaucoup trop de nuages et même les jours dégagés le panache de gaz gène la vue) mais on peut quand même distinguer, si l'on regarde bien, de nouveaux dépôts, absents sur l'image du 07 février mais présents sur celle prise le 24 mars. Je vous les aient entourés sur la comparaison d'images ci-dessous et je peux confirmer qu'il s'agit de dépôts nouveaux (et pas d'ombres portées de nuages par exemple) parce qu'ils sont présents sur les images qui suivent celle de 24 mars. Ils indiquent qu'un événement a bien eu lieu au cours de la période où le MIROVA a détecté le pic thermique: difficile de ne pas supposer un lien, évidemment.

A cette résolution, la nature des dépôts est sujette a interprétation bien entendu, mais la morphologie, constituée de plusieurs lobes distincts, certains très fins, suggère qu'il s'agit de dépôts d'écoulements pyroclastiques.

Déjà sur l'image du 24 mars ont peut apercevoir l'évolution d'un autre dépôt, évolution qui est plus visible encore en comparant d'autres images, celles d 03 janvier et celle du 04 avril, où ce dépôt est libre de nuages. La morphologie de ce dépôt n'évolue qu'après l'image du 07 février déjà présentée ci-dessus, et donc au cours de la période où le MIROVA détecte le pic thermique de février.

Ce dépôt est lié à la mise en place de lahars (coulées de boue) et  il est alimenté en amont par la zone où se localise...le dépôt (supposé être) d'écoulement pyroclastique décrit au-dessus. Tous ces éléments sont cohérents avec un nouveau pic d'activité éruptive, marqué par une extrusion de magma visqueux plus vigoureuse, des avalanches de blocs et écoulements pyroclastiques (blocs et cendres) associés, eux-mêmes érodés par les pluies sous la forme d'écoulements de boue (lahars).

Ce scénario semble être à nouveau en cours depuis début juillet, moment où le MIROVA détecte le 3ème pic d'activité de l'année. Une autre image prise par SENTINEL 2 montre là encore un intense signal thermique au sommet et, sur le flanc ouest, une vaste zone à haute température, large de 200-250 m environ et qui descend jusqu'à environ 1000 m du sommet.

Le 07 juillet 2018, lorsque le satellite SENTINEL 2 est passé sur le secteur du Bagana, un dépôt à haute température (avalanche de bloc ou écoulement pyroclastique récent) était présent. Image: SENTINEL 2-ESA/Copernicus

Si (et seulement si) ce dépôt est lié à des avalanches de blocs, deux origines peuvent être supposées: soit les avalanches partent du sommet et se décrochent d'un dôme, soit une coulée de lave visqueuse est en formation sur le haut versant ouest et c'est du front de cette coulée que se détachent les blocs. Pour l'heure, rien n'est sûr et il faudra attendre probablement plusieurs semaines/mois pour espérer avoir une idée plus précise.

Cette activité extrusive quasi permanente est caractéristique du Bagana depuis qu'il est observé. Un article très intéressant publié le 01 mai 2018 par G.Wadge et al dans le Journal of Volcanology and Geothermal Research tente de reconstruire l'activité du Bagana en compilant sources historiques et données satellites, en particulier les données Radar. L'approche est d'étudier l’évolution de la morphologie du Bagana (la forme change lorsqu'il y a de nouvelles coulées etc), et d'essayer de calculer grâce à ça, au plus juste, la quantité de lave ajoutée sur différentes périodes afin de déterminer le taux moyen d'extrusion.

Le résultat est assez surprenant : le taux moyen d'extrusion, quelle que soit la période étudiée, tourne toujours autour de 1 m3 par seconde au cours des 70 dernières années. Le volume total de l'édifice n'est pas connu avec précision, tout simplement parce qu'on ne connait pas précisément la morphologie du sol (substratum) sur lequel l'édifice se forme.

Trois formes de substratums différents, cohérents avec les morphologies présentes sur le reste de l'île où Bagana se trouve, tous inclinés depuis le nord vers le sud, ont été utilisées pour tenter de trouver les volumes les plus petits et plus grands que peut avoir Bagana:
- si le substrat est légèrement convexe, le volume du Bagana est d'environ 5,1 km3
- si le substrat est plat, le volume est d'environ 6.4 km3
- si le substrat est concave, le volume atteint 9.6 km3.

Selon la forme du substratum, le volume total du Bagana change et trois formes possibles de substratum sont utilisées, modèle 1 convexe, modèle 2 plat, modèle 3 concave. Image: G.Wadge et al, 2018

Si le taux moyen d'extrusion est constant au cours du temps, alors il n'aura fallu que 160 ans pour construire Bagana si son volume est de 5.1 km3 (pas cohérent avec les données historiques: il était déjà là il y a plus de 150 ans!) et environ 300 ans si son volume est de 9.6 km3 !

Bref c'est un édifice extrêmement jeune, construit essentiellement par l'accumulation de coulées de lave épaisses, entrecoupées de dépôts d'avalanches de blocs et d'écoulements pyroclastiques, quelques dépôts de chutes de cendres liés à des explosions aussi. Les volcanologues qui ont participé à la rédaction de cet article constatent aussi que la hauteur de l'édifice a augmenté de 150 m en l'espace de 70 ans environ, confirmant le taux de croissance assez élevé, en cohérence avec la jeunesse de l'édifice.

Cette jeunesse a poussé les volcanologues à s’intéresser aux édifices voisins du Bagana, en particulier Billy Mitchell, une caldera emplie d'eau actuellement, située juste au nord-est du Bagana. Il se trouve que, justement, cette caldera est le fruit d'une importante éruption plinienne qui a eu vers 1580, il y a 437 ans, moment assez proche du moment où Bagana pourrait avoir fait son apparition!

Alors Bagana était-il déjà présent avant l'éruption de Billy Mitchell? Rien ne l'indique car nul part n'a été décrit pour le moment un affleurement où le dépôt de cendres produit par la formation de la caldera Billy Mitchell recouvre Bagana. C'est toujours Bagana qui recouvre le dépôts de cendres, et il semble donc qu'il ait effectivement mois de 437 ans.

Du coup il n'est pas impossible que Billy Mitchell et Bagana soient le fruit du même système d'alimentation magmatique (source, chambres etc). L'hypothèse est donc posée que l'éruption plinienne qui a formé la caldera de Billy Mitchell a provoqué le blocage de la partie supérieure du conduit. Le magma s'est alors déplacé vers le sud-ouest, sortant non loin de Billy Mitchell pour commencer à former Bagana. 

Cette hypothèse doit encore être testée mais il semble que quelques observations d'ordre géochimique, pétrologique et tectoniques soient compatibles. S'il s'avère que ce scénario est le bon, alors Billy Mitchell et Bagana (ainsi que d'autres centres éruptifs plus anciens à proximité) peuvent être regardés comme un seul massif volcanique complexe et il n'y a plus besoin d'avoir, dans le site du Global Volcanism Program, une page pour Bagana et une autre pour Billy Mitchell.

Caldera de Billy Mitchell en avant-plan, Bagana en arrière plan et Reini juste à sa gauche: tous issus de la même plomberie magmatique? Image: Wally Johnson, 1988, via GVP

Sources: MIROVA; SENTINEL2 - ESA/Copernicus;

"Persistent growth of a young andesite lava cone: Bagana volcano, Papua New Guinea"; G.Wadges et al, 2018, JVGR