Histoire de la Terre et de la vie - Actualités géologiques

Volcans et séismes

Le supervolcan de Toba

La supervolcan de Toba vu par le satellite Landsat.

Il y a 74 000 ans, avait lieu l’explosion du supervolcan de Toba en Indonésie, sur l’île de Sumatra. Les volcanologues ont calculé que le volume de matériaux éjectés est de 2 800 kilomètres cubes en équivalent roches denses (DRE, Dense Rock Equivalent). C’est le volume qu’occuperaient tous ces matériaux s’ils étaient compactées pour former une roche dense, sans trous causés par la présence de gaz. Ce volume est celui d’un cube de 14 kilomètres de côté. Absolument gigantesque !

Pour donner une comparaison, l’éruption du Vésuve a éjecté 4 kilomètres cubes DRE de tephra. Ce terme regroupe tous les produits volcaniques à l’exception des laves : cendres, bombes, blocs, ponces, etc. Dans le cas du supervolcan de Toba, les tephra comprenaient 800 kilomètres cubes de cendres largement dispersées et une majeure partie d’ignimbrites. Ces dernières ne sont éjectées que par les éruptions les plus puissantes. Aucune n’a pu être observée. Une seule s’est produite au XXe siècle, en Alaska du 6 au 8 juin 1912, et elle n’a pas eu de témoin. Les ignimbrites sont des émulsions de particules solides, de gouttes de magma et de gaz, se déplaçant à des vitesses supérieures à 720 km/h, dont la température dépasse les 535 °C. Elle est probablement comprise entre 600 et 750 °C. Sous l’effet de leur poids et de l’expulsion des gaz, les particules se soudent à chaud pour former des « fiammes », des morceaux de verre aplati ou étiré. Tandis que les dépôts de cendres disparaissent rapidement parce qu’ils sont meubles, les dépôts d’ignimbrites résistent très bien à l’érosion. Ils miment des coulées de lave.

Structure souterraine de la caldeira du lac Toba, déterminée par un réseau de sismomètres. Un réseau de sills, intrusions de magma parallèles aux strates, a été mis en évidence.
Ivan Koulakov, CNRS-Insu 

On devine que l’éjection d’une telle quantité de tephra a laissé un énorme trou dans le sol. Avant son expulsion, le magma se trouvait dans des chambres magmatiques. En 2005, des scientifiques français ont déterminé leur structure. C’est illustré par le schéma. Jusqu’à 7 km de profondeur, on voit des blocs qui représentent les débris du toit effondré de la chambre supérieure. À une profondeur plus grande, jusqu’à 30 km (limite entre la croûte continentale et le manteau), il y a plusieurs couches de roches magmatiques, formant des intrusions horizontales dans la croûte. C’est la partie inférieure de la chambre magmatique, qui n’est donc pas d’un seul tenant.

L’éjection de tous ces matériaux a vidé la chambre magmatique supérieure, provoquant l’effondrement de son toit. Il s’est formé une dépression qu’on appelle une caldeira. Elle possède actuellement 100 km de large et 30 km de long. Le sol se serait enfoncé de 2 km, autorisant l’installation du lac Toba, puis au centre de la caldeira, il se serait soulevé de plusieurs centaines de mètres pour former l’île de Samosir au centre du lac. C’est la plus grande caldeira connue. On estime qu’il y a eu une série d’éruptions rapprochées qui a duré entre 9 et 14 jours. Des cendres ont été prélevées par forage sous-marin jusqu’à 2 000 km du volcan, au large de l’Inde.

Les volcans de la ceinture de feu du Pacifique sont le résultat de la subduction : l’enfoncement d’une plaque océanique sous une autre plaque, généralement continentale. Le lac Toba se trouve en domaine continental, sur une faille décrochante. La croûte est cassée en deux morceaux qui glissent l’un contre l’autre.

La carte montre la situation. On voit plusieurs plaques, celle de l’Eurasie, celle de l’Inde et de l’Australie, celle de la Sonde où se trouve une grande partie de l’Indonésie, la Malaisie et toute la péninsule indochinoise – c’est un promontoire de l’Eurasie. Le bloc de la Sonde est purement continental, mais il est partiellement recouvert par la mer. Les vitesses de déplacement des plaques sont indiquées en centimètres par an. On remarque deux failles parallèles le long de l’île de Sumatra. Celle qui se trouve à l’ouest de l’île est causée par la subduction de la plaque indo-australienne sous le bloc de la Sonde. Ce phénomène a provoqué le séisme du 26 décembre 2004. L’autre faille traverse l’île de Sumatra. La « lanière » entre les deux failles glisse vers le nord-ouest. C’est ce mouvement qui a causé l’éruption.

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