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Dioxyde de carbone dans le lac volcanique de Taal: un gazometre pour la surveillance des volcans

Publié le 13 janvier 2021 Mis à jour le 13 janvier 2021

Une nouvelle méthode de mesure des flux de CO2 volcanique, fruit d’un programme de coopération entre l’ULB et le PHIVOLCS, a récemment été publiée dans la revue Geophysical Research Letters et en Hightlight de Nature Reviews.

Les éruptions volcaniques sont produites par la remontée vers la surface terrestre de magmas silicatés liquides. Lors de cette remontée, des phénomènes de décompression et de cristallisation partielle du magma engendrent la libération de quantités importantes de gaz magmatiques (H2O, CO2, SO2) qui sont à l’origine du caractère explosif de l’activité volcanique. La mesure des flux de gaz émis par un édifice volcanique fournit ainsi des informations utiles sur le comportement du magma en profondeur et peut être utilisé comme un signe précurseur de l’imminence d’une éruption.

Comme traceur de l’activité magmatique en profondeur, le CO2 est l’espèce gazeuse la plus intéressante en raison de sa faible solubilité dans les magmas silicatés et de sa faible réactivité chimique lors de son cheminement vers la surface. Le CO2 volcanique est cependant difficile à mesurer dans l’atmosphère en raison d’un background atmosphérique élevé.

Afin de résoudre cette problématique, une nouvelle méthode de mesure des flux de CO2 volcanique a été développée sur le volcan Taal aux Philippines dont le cratère est occupé par un lac de 42 millions de m3. Cette méthode se base sur la mesure en continu de la pression partielle du CO2 en solution dans le lac. La valeur de pCO2 correspond à l’équilibre entre l’apport de CO2 volcanique émis par le dégazage magmatique et les pertes de CO2 à la surface du lac par diffusion dans l’atmosphère. 7 années de mesures en continu ont permis de modéliser le comportement du gaz carbonique dans le lac volcanique et de montrer que les flux de CO2 dans l’atmosphère sont linéairement corrélés à la pCO2. En raison de flux élevés, le temps de résidence du gaz carbonique dans le lac est de l’ordre d’une semaine, ce qui en fait un « gazomètre » particulièrement sensible pour détecter une modification de l’état de dégazage du magma en profondeur.

Ces mesures en continu ont permis de détecter les signes précurseurs de l’éruption du volcan Taal de janvier 2020. Dès février 2019, le flux de CO2 qui était de 700 T/jour a progressivement augmenté pour atteindre 2400 T/jour au moment de l’éruption. Ces données ont permis d’émettre un diagnostic d’alerte sur la situation du volcan fin mars 2019. Suite à l’éruption, plus de 350000 personnes ont été évacuées et fort heureusement, on ne dénombre que 3 victimes.

Cette étude est le fruit d’un programme de coopération entre l’ULB et le PHIVOLCS (Philippine Institute of Volcanology and Seismology) qui a été financé par l’ARES – CCD.

L’étude est publiée dans Geophysical Re. Lett. https://doi.org/10.1029/2020GL090884

Highlight dans Nature Review: https://www.nature.com/articles/s43017-020-00135-7