Expliqué: pourquoi l'éruption volcanique aux Tonga a été si violente et à quoi s'attendre ensuite

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Cette image satellite prise par Himawari-8, un satellite météorologique japonais exploité par l'Agence météorologique japonaise et publié par l'Institut national des technologies de l'information et des communications (NICT), montre une éruption volcanique sous-marine dans le Pacifique nation des Tonga samedi 15 janvier 2022. (NTIC via AP)

Écrit par Shane Cronin, professeur de sciences de la Terre, Université d'Auckland

Le Royaume des Tonga n'attire pas souvent l'attention mondiale, mais une violente éruption d'un volcan sous-marin le 15 janvier a propagé des ondes de choc, littéralement, dans la moitié du monde.

< p>Le volcan n'est généralement pas grand-chose à voir. Il se compose de deux petites îles inhabitées, Hunga-Ha'apai et Hunga-Tonga, situées à environ 100 m au-dessus du niveau de la mer, à 65 km au nord de la capitale des Tonga, Nuku'alofa. Mais caché sous les vagues se cache un volcan massif, d'environ 1 800 m de haut et 20 kilomètres de large.

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Le volcan Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai est entré en éruption régulièrement au cours des dernières décennies. Lors des événements de 2009 et 2014/15, des jets chauds de magma et de vapeur ont explosé à travers les vagues. Mais ces éruptions étaient petites, éclipsées par les événements de janvier 2022.

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Nos recherches sur ces éruptions antérieures suggèrent qu'il s'agit de l'une des explosions massives que le volcan est capable de produire environ tous les mille ans .

Pourquoi les éruptions du volcan sont-elles si explosives, étant donné que l'eau de mer devrait refroidir le magma ?

Si le magma monte lentement dans l'eau de mer, même à des températures d'environ 1200 degrés Celsius, un mince film de vapeur se forme entre le magma et l'eau. Cela fournit une couche d'isolation pour permettre à la surface extérieure du magma de se refroidir.

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Mais ce processus ne fonctionne pas lorsque le magma est soufflé hors du sol plein de gaz volcanique. Lorsque le magma pénètre rapidement dans l'eau, toutes les couches de vapeur sont rapidement perturbées, mettant le magma chaud en contact direct avec l'eau froide.

Nos recherches sur ces éruptions antérieures suggèrent qu'il s'agit de l'une des explosions massives du volcan. capable de produire environ tous les mille ans. (NTIC via AP)

Les spécialistes des volcans appellent cela « l'interaction carburant-liquide de refroidissement » ; et cela s'apparente à des explosions chimiques de qualité militaire. Des explosions extrêmement violentes déchirent le magma. Une réaction en chaîne commence, avec de nouveaux fragments de magma exposant les surfaces intérieures chaudes fraîches à l'eau, et les explosions se répètent, projetant finalement des particules volcaniques et provoquant des explosions à des vitesses supersoniques.

Deux échelles d'éruptions Hunga

L'éruption de 2014/15 a créé un cône volcanique, joignant les deux anciennes îles Hunga pour créer une île combinée d'environ 5 km de long. Nous avons visité en 2016 et découvert que ces éruptions historiques n'étaient que des levers de rideau pour l'événement principal.

En cartographiant le fond marin, nous avons découvert une “caldeira” cachée ; 150m sous les flots.

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La caldeira est une dépression en forme de cratère d'environ 5 km de diamètre. Les petites éruptions (comme en 2009 et 2014/15) se produisent principalement au bord de la caldeira, mais les très grosses proviennent de la caldeira elle-même. Ces grandes éruptions sont si importantes que le sommet du magma en éruption s'effondre vers l'intérieur, approfondissant la caldeira.

En regardant la chimie des éruptions passées, nous pensons maintenant que les petites éruptions représentent le système magmatique se rechargeant lentement pour se préparer à un grand événement.

Nous avons trouvé des preuves de deux énormes éruptions passées de la caldeira Hunga dans des dépôts sur les anciennes îles. Nous avons comparé ces dépôts chimiques à des dépôts de cendres volcaniques sur la plus grande île habitée de Tongatapu, à 65 km, puis nous avons utilisé des datations au radiocarbone pour montrer que de grandes éruptions de caldeira se produisent environ tous les 1 000 ans, la dernière à AD1100.

Avec cette connaissance, l'éruption du 15 janvier semble être dans les temps pour une “grande” .

Ce à quoi nous pouvons nous attendre maintenant

Nous sommes toujours au milieu de cette séquence éruptive majeure et de nombreux aspects restent flous, en partie parce que l'île est actuellement obscurcie par des nuages ​​de cendres.

Les deux éruptions précédentes du 20 décembre 2021 et du 13 janvier 2022 étaient de taille modérée. Ils ont produit des nuages ​​atteignant jusqu'à 17 km d'altitude et ajouté de nouvelles terres à l'île combinée de 2014/15.

La dernière éruption a intensifié l'échelle en termes de violence. Le panache de cendres fait déjà environ 20 km de haut. Plus remarquable encore, il s'est étendu presque concentriquement sur une distance d'environ 130 km du volcan, créant un panache d'un diamètre de 260 km, avant d'être déformé par le vent.

Cela démontre une énorme puissance explosive, qui ne peut être expliquée par la seule interaction magma-eau. Cela montre plutôt que de grandes quantités de magma frais chargé de gaz ont éclaté de la caldeira.

L'éruption a également produit un tsunami à travers les Tonga et les Fidji et Samoa voisins. Les ondes de choc ont traversé plusieurs milliers de kilomètres, ont été vues de l'espace et enregistrées en Nouvelle-Zélande à environ 2000 km. Peu de temps après le début de l'éruption, le ciel s'est bloqué sur Tongatapu, et des cendres ont commencé à tomber.

Tous ces signes suggèrent que la grande caldeira Hunga s'est réveillée. Les tsunamis sont générés par des ondes de choc atmosphériques et océaniques couplées lors d'une explosion, mais ils sont également facilement causés par des glissements de terrain sous-marins et des effondrements de caldeira.

On ne sait pas si c'est le point culminant de l'éruption. Il représente une importante libération de pression magmatique, qui peut décanter le système.

Un avertissement, cependant, réside dans les dépôts géologiques des éruptions précédentes du volcan. Ces séquen Volcan Ha'apai. Pour le bien des Tonga, j'espère que non.

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