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Séismes et volcans : que se passe-t-il en Islande ?

David Pyle, University of Oxford et Tamsin Mather, University of Oxford

Une série intense de séismes a secoué la péninsule de Reykjanes dans le sud-ouest de l’Islande, vendredi 10 novembre. Des centaines de tremblements de terre ont été détectés par les réseaux régionaux de sismomètres et plusieurs ont été suffisamment forts pour être ressentis à Reykjavik, à 50 kilomètres de là.

Une alerte de protection civile a été déclenchée avertissant du risque d’une éruption volcanisme – ce serait la quatrième depuis 2021.

Pourquoi ce phénomène se reproduit-il ? Que pourrait-il se passer ?

L’Islande à cheval sur un fossé d’effondrement

L’Islande chevauche la dorsale médio-atlantique, où les plaques nord-américaine et eurasienne s’écartent l’une de l’autre d’environ 2 centimètres par an. Dans le manteau terrestre, où les roches se comportent comme des caramels très rigides, les plaques peuvent se déformer de façon continue.

Mais près de la surface, les roches de la croûte terrestre sont froides et cassantes : elles ne s’étirent qu’en se brisant. Comme si l’on tirait sur les extrémités d’une barre de chocolat dont l’intérieur est tendre mais la coque dure, la tension accumulée au fur et à mesure que les plaques s’écartent est libérée par à-coups lorsque l’enrobage se brise.

La péninsule de Reykjanes forme la pointe sud-ouest de l’Islande, où le rift médio-atlantique sort de la mer. À cet endroit, la croûte terrestre répond à des forces tectoniques inexorables, en se brisant toutes les quelques centaines d’années, ce qui forme un fossé d’effondrement (ou rift).

La dernière séquence de rupture de la croûte et d’éruptions s’est produite il y a plus de 800 ans. Depuis, les plaques devraient s’être écartées d’environ seize mètres.

Nous nous trouvons actuellement dans une nouvelle phase de rupture, marquée par des centaines ou des milliers de tremblements de terre, dont beaucoup sont suffisamment importants pour être ressentis dans le sud-ouest de l’Islande. Tous sont provoqués par l’arrivée de magma près de la surface.

Chaque tremblement de terre et éruption libère un peu de l’énergie emmagasinée dans ces plaques tectoniques et, à terme, lorsque cette tension aura été complètement relâchée, les éruptions cesseront. Au cours des 50 dernières années, nous avons assisté à plusieurs poussées similaires de ruptures et d’éruptions dans le monde.

De 1975 à 1984, 18 séries de tremblements de terre et neuf éruptions de lave ont frappé le nord de l’Islande – un épisode appelé « Krafla fires ». Entre 2005 et 2010, 14 séries de tremblements de terre et trois éruptions se sont produites le long d’une section de 80 kilomètres d’une vallée du rift dans l’Afar, au nord de l’Éthiopie.

Les ruptures de la croûte sont « lubrifiées » par la présence de magma – comme au niveau des autres dorsales océaniques. Le magma se forme continûment en profondeur et sa densité le destine à remonter.

Au sein de la croûte rigide et cassante, le magma ne peut se propager qu’en suivant les fractures – et s’il y en a, donc. Mais une fois qu’il commence à monter, il se fraye un chemin vers des zones de moins en moins profondes, ce qui augmente le risque d’éruption.

La vue d’en haut

Les scientifiques du Bureau météorologique islandais peuvent détecter ce qui se passe en profondeur et localiser les moindres secousses à l’aide de réseaux de sismomètres. Ces instruments alertent l’équipe sur les nouvelles ruptures de roches dans la croûte terrestre et leur localisation.

Des capteurs communiquant avec des constellations de satellites de navigation peuvent fournir des mesures locales des minuscules mouvements de la surface de la Terre. Les images satellites radar permettent de cartographier en 3D et de mesurer la forme de cette surface en évolution.

La série de tremblements de terre qui a commencé fin octobre est le plus récent d’une séquence d’événements qui a commencé début 2020 et qui a jusqu’à présent culminé lors des trois éruptions du système volcanique Fagradalsfjall, dans le sud-ouest de l’Islande, en 2021, 2022 et à l’été 2023.

Lorsque les tremblements de terre ont commencé cette fois-ci, ils se sont concentrés aux alentours d’un autre système volcanique – Thorbjörn, à 10 kilomètres à l’ouest de Fagradalsfjall. Au début, il n’y a pas eu de déformation visible de la surface de la Terre, et il n’était pas clair s’il s’agissait « juste » d’un réajustement de la croûte terrestre à l’épisode précédent de ruptures.

Puis, les signaux ont montré que la surface de la Terre commençait à se bomber, indiquant que du magma neuf entrait dans la croûte. Au cours du week-end dernier, la situation a évolué rapidement. La taille, le nombre et la localisation des tremblements de terre indiquaient tous le remplissage d’une fracture de la croûte par du magma, à une profondeur d’environ 5 kilomètres.

Le magma a continué à pénétrer, et les extrémités de la fracture se sont ouvertes, ouvrant un chemin à travers la croûte jusqu’à ce que le « dike » – ce filon de roche infiltré dans une fissure – atteigne une longueur d’environ 15 kilomètres. Le magma n’a pas encore atteint la surface, mais les mouvements du sol et les modèles informatiques suggèrent qu’un bassin de magma s’est accumulé à moins d’un kilomètre de la surface.

Une éruption est-elle imminente ?

À l’heure où nous écrivons ces lignes, il semble très probable que ce magma atteindra la surface et déclenchera une éruption. Mais les équipes de surveillance ne sauront quand et où cela arrivera que lorsqu’elles auront détecté des signaux spécifiques de magma en mouvement. Ces signes peuvent inclure le « bourdonnement » répétitif de trémors volcaniques, signalant que le magma peut entrer en éruption dans les heures qui suivent, ou des tremblements de terre se multipliant à de très faibles profondeurs.

Pour l’instant, le dike semble s’étendre directement sous la ville de Grindavik, une communauté de pêcheurs située au sud-ouest de l’Islande. S’il y a une éruption à la surface, elle sera probablement similaire aux éruptions de 2021-2023 à Fagradalsfjall : une fissure qui s’ouvre à la surface de la Terre, des fontaines de roche en fusion rouge et chaude, de la lave descendant la colline qui s’éloigne du site de l’éruption.

La menace dépendra donc de l’endroit où l’éruption commence et de la distance parcourue par la lave. Les fumées libérées par le magma en éruption combinées à la combustion de la tourbe et de la végétation pourraient aussi créer un air toxique, en fonction de la vitesse des éruptions et de la direction des vents.

Si une éruption se produit dans la ville de Grindavik, les effets pourraient être similaires à ceux de l’éruption d’Eldfell en 1973, qui a enseveli une partie de la ville de Heimaey. D’où l’évacuation préventive de la ville, de la centrale géothermique voisine de Svartsengi et du Lagon bleu, l’une des attractions touristiques les plus connues d’Islande.

Si une éruption se produit à l’extrémité sud du dike, qui s’étend au large, l’éruption sera sous-marine : la rencontre entre lave chaude et eau de mer pourrait générer des explosions de petite échelle et des nuages de cendres locaux, et la mer en ébullition pourrait libérer des gaz toxiques.

Même si les effets d’une telle éruption n’étaient probablement pas aussi étendus que ceux de l’éruption de l’Eyjafjallajökull en 2010 – qui a entraîné la fermeture de l’espace aérien au-dessus d’une vaste zone de l’Europe du Nord pendant plusieurs semaines, même une petite éruption sous-marine ajouterait aux défis que les autorités doivent gérer… même dans un pays aussi bien préparé que l’Islande.

David Pyle, Professor of Earth Sciences, University of Oxford et Tamsin Mather, Professor of Earth Sciences, University of Oxford

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.