Ce qui bouillonne au fond

Le 18 mai 1980, le monde entier a retenu son souffle : L'une des plus grandes catastrophes naturelles des temps modernes s'est produite au Mont Saint Helens, dans le nord-ouest des ?tats-Unis. Deux mois après que le volcan endormi eut envoyé les premiers signaux d'alerte de son réveil, un tremblement de terre de magnitude 5,1 a secoué la montagne. Son flanc nord, devenu instable, a glissé en une seule fois, ce qui équivaut à déboucher une bouteille de champagne. Une violente éruption latérale a arraché le sommet du volcan, et un mélange de roches chaudes et de gaz s'est répandu sur près de 400 km.² forêt. En très peu de temps, la neige et la glace ont fondu au point de former des coulées de débris d'eau de fonte, de roches et de cendres - appelées lahars - qui ont tout emporté sur leur passage. L'éruption a co?té la vie à 57 personnes. Des milliers et des milliers d'animaux sont morts.

?tudier le système magmatique

Au cours des dernières décennies, la montagne s'est calmée, mais elle ne s'est pas endormie. Ainsi, entre 2004 et 2008, elle est à nouveau entrée en éruption, mais de manière moins violente. Le Mont Saint Helens est resté sur le radar des scientifiques. Ils ont suivi l'activité du volcan afin de mieux comprendre son fonctionnement. Mais cela n'a pas suffi : le Mont Saint Helens reste imprévisible. Les géologues veulent désormais changer cela. Avec le grand projet "page externeiMush", ils souhaitent étudier le plus précisément possible la structure du système magmatique qui alimente le volcan jusqu'à une profondeur de 60 à 70 kilomètres et la représenter en trois dimensions à haute résolution. Le volcanologue de l'ETH Olivier Bachmann et son groupe participent également au projet.

Jusqu'à présent, seuls les 10 premiers kilomètres en dessous du volcan sont connus. Mais la résolution des images calculées n'est pas très élevée. La recherche en sait encore moins sur la structure du système magmatique à grande profondeur et sur la manière dont le magma monte. Plus les scientifiques en savent sur la structure du système magmatique dans le sous-sol du Mont Saint Helens, mieux ils peuvent interpréter les signaux d'alarme indiquant que le magma monte et qu'une éruption pourrait être imminente. Les connaissances acquises par les géologues sur ce volcan devraient permettre de prédire non seulement les éruptions du Mont Saint Helens, mais aussi celles d'autres volcans de l'arc des Cascades, à l'ouest de l'Amérique du Nord, voire dans le monde entier.

Mesurer les tremblements de terre et les courants magnétiques

En combinant différentes méthodes, les chercheurs souhaitent arracher au Mont Saint Helens le secret de son potentiel de destruction. L'été prochain, ils installeront plus de 2500 sismomètres afin de mesurer l'activité sismique dans une zone d'environ 1000 km2 autour du volcan. En outre, ils répartissent plusieurs milliers de sondes qui enregistrent les champs électriques et magnétiques pour des mesures dites magnétotelluriques. Enfin, à 24 endroits, les chercheurs font exploser des charges explosives dans des trous de forage de 25 mètres de profondeur. Ils génèrent ainsi des ondes sismiques qui sont réfléchies ou déviées par la roche. Les multiples réflexions peuvent être mesurées et permettent de tirer des conclusions sur la nature du sous-sol, par exemple sur la présence de magma.

La direction du projet commun est assurée par l'Université de Washington. Outre le groupe d'Olivier Bachmann, professeur de volcanologie à l'ETH, des scientifiques d'universités américaines et de l'US Geological Survey (USGS) y participent également. La mission de Bachmann est d'étudier les roches crachées par le volcan au cours des millénaires. Pour ce faire, sa doctorante Maren Wanke collecte pendant deux saisons des échantillons de roches au Mont Saint Helens et dans ses environs. Elle les analyse ensuite dans les laboratoires de l'ETH pour en déterminer la composition chimique et minéralogique.

Des minéraux ont retracé l'histoire des volcans

"Les minéraux contenus dans la roche sont des enregistreurs de données", explique Bachmann. Les minéraux permettent de déterminer comment ils ont été formés, de quelle profondeur ils proviennent, à quelles conditions de vapeur, de pression et de température ils ont été soumis. "Tout l'art consiste à lire ces données", poursuit le professeur de l'ETH.

Les premiers échantillons de roches collectés par Maren Wanke durant l'été 2013 ont été analysés par l'étudiant Baptiste Lemirre dans le cadre de son travail de master de six mois. Les premières données semblent prometteuses. Les minéraux emprisonnés dans la roche ne mesurent qu'entre un demi et deux millimètres et ne pèsent que quelques dizaines de microgrammes. Certains ne mesurent même qu'un vingtième de millimètre, mais ces quantités sont suffisantes pour que les scientifiques puissent déterminer l'?ge et la composition chimique des minéraux, et donc l'origine des roches.

Résultats à partir de 2016

"Les roches nous aident à caractériser les périodes de volcanisme actif et les phases de repos, car les cycles éruptifs se reflètent dans la composition et la minéralogie des roches", explique Wanke. Ainsi, il est également possible de déterminer à quel moment de son cycle se trouve actuellement la montagne en se basant sur les matériaux d'éjection les plus récents. "Ces morceaux du passé sont la clé du présent", souligne-t-elle. Pour trouver encore plus d'indices sur la vie agitée du Mont Saint Helens, elle entreprendra son deuxième voyage de collecte fin juillet. Pendant quatre semaines, la doctorante rassemblera d'autres matériaux rocheux. Deux ans s'écouleront avant qu'elle ne sache définitivement si elle a trouvé les clés. La scientifique compte sur les premiers résultats définitifs à partir de 2016.