Cartographiés sous les reliefs de l’Eifel (Allemagne de l’Ouest), l’un des systèmes volcaniques les plus complexes et les moins connus d’Europe.
Sous les reliefs de l’Eifel, en Allemagne de l’Ouest, s’étend l’un des systèmes volcaniques les plus complexes et les moins connus d’Europe. Plusieurs centaines de volcans, aujourd’hui apparemment dormants, parsèment le sous-sol de cette région: ils font partie des dits champs volcaniques distribués, une forme de volcanisme intraplaque – c’est-à-dire à l’intérieur d’une plaque tectonique, où il n’y a pas de contact entre plaques (encore peu étudié mais potentiellement problématique).
L’étude. Pour mieux comprendre l’origine, l’évolution et les risques futurs potentiels, entre septembre 2022 et août 2023 un groupe international dirigé par le Centre Helmholtz pour les Geosciences (GFZ) a réalisé le plus grand essai sismologique jamais mené sur les volcans en Allemagne. L’enquête, qui a impliqué des universités et des services sismiques d’Allemagne et du Luxembourg, a permis d’obtenir pour la première fois des images à haute résolution des structures profondes sous les volcans de l’Eifel.
Les résultats de l’expérience Eifel Large-N ont été publiés dans les revues Seismica, Journal of Geophysical Research: Solid Earth et Geophysical Journal International.
Un système innovant. L’expérience, connue sous le nom Eifel Large-N, a mobilisé plus de 500 stations sismiques temporaires, disposées à des distances inférieures à deux kilomètres, et une technologie innovante basée sur un câble en fibre optique de 64 kilomètres. Cette méthode, appelée Distributed Acoustic Sensing (DAS), exploite l’extrême sensibilité de la fibre optique aux petites déformations, permettant d' »écouter » les vibrations du sous-sol qui échappent autrement aux capteurs traditionnels.
Grâce à ce réseau sans précédent, les chercheurs ont pu produire la carte la plus détaillée jamais réalisée du système magmatique responsable de la grande éruption du Lac Laach, survenue il y a environ 13 000 ans. Il s’agissait d’un événement fortement explosif, qui a duré quelques jours et a recouvert une vaste partie de l’Europe centrale de cendres et de coulées pyroclastiques, laissant des dépôts bien visibles près de Mendig, au sud du lac.
Les nouveautés. Jusqu’à présent, les dimensions et la profondeur de la chambre magmatique du Lac Laach ne pouvaient être déduites que indirectement à partir de l’étude des tephras – c’est-à-dire des fragments de matériaux volcaniques (cendres, lapilli, bombes) expulsés lors d’une éruption – affleurant en surface.
Les nouvelles images tomographiques racontent toutefois une histoire qui était jusqu’alors inconnue: le réservoir de magma se situe à une profondeur pouvant atteindre dix kilomètres, plus bas que ce qui était envisagé auparavant, et présente une orientation inclinée, non verticale. L’anomalie s’étend en diagonale vers le bassin de Neuwied, une zone qui concentre une grande part de l’activité sismique actuelle du Vulkaneifel.
Microtremblements. Un autre résultat surprenant concerne le très grand nombre de microtremblements enregistrés: en une seule année, plus de mille ont été localisés.
La plupart se concentre le long d’une bande verticale étroite entre Ochtendung et le Lac Laach, mais d’autres grappes sismiques émergent au bord de zones présentant des vitesses sismiques anormales par rapport au reste de la région.
Un comportement inattendu, qui pourrait indiquer des zones localement plus chaudes ou des processus de remontée de fluides. « Même les fortes réflexions des ondes sismiques aux frontières entre crustale supérieure et crustale inférieure sous le bassin de Neuwied sont inhabituelles », explique Torsten Dahm, professeur et responsable scientifique de l’expérience. « L’intensité de ces réflexions suggère l’accumulation de fluides. Nous ne savons pas encore s’il s’agit de magma réel ou de fluides d’origine magmatique: il faudra approfondir avec des méthodes d’analyse plus avancées ».
Dispersés dans le monde. Les « champs volcaniques distribués », comme celui de l’Eifel, s’étendent sur des surfaces entre 1 000 et 10 000 kilomètres carrés et se caractérisent par de nombreux centres éruptifs, souvent actifs une seule fois au cours de leur histoire.
Des exemples similaires se trouvent dans le Massif central français, en Arizona (champ volcanique de San Francisco), en Chine et dans le champ volcanique d’Auckland, en Nouvelle-Zélande. Cette apparente « imprévisibilité« , avec des éruptions qui peuvent se produire en des endroits toujours différents, rend essentielle la cartographie détaillée des systèmes magmatiques profonds.
