Beaucoup plus vastes que les cratères, les caldeiras volcaniques sont des dépressions circulaires creusées à la surface de la Terre lorsque la chambre magmatique souterraine d’un volcan se vide rapidement et s’effondre sur elle-même.
Au cours des deux derniers millions d’années, le supervolcan de Yellowstone situé dans le parc national américain du même nom a connu trois éruptions volcaniques suffisamment massives pour former de telles structures et sculpter ainsi le paysage. Autant dire qu’il est surveillé comme le lait sur le feu – sans compter que ces évènements majeurs s’avèrent entrecoupés d’éruptions moins conséquentes. Or, de nouvelles recherches montrent que les réservoirs souterrains de magma qui alimentent les éruptions du supervolcan semblent se déplacer vers le nord-est de la caldeira de Yellowstone. Selon une équipe dirigée par la sismologue Ninfa Bennington de l’US Geological Survey, cette région pourrait donc concentrer l’activité volcanique future.
Pour comprendre ces travaux de recherche publiés le 1er janvier dans la revue Nature, il faut savoir que les éruptions de Yellowstone proviennent de réservoirs de type rhyolitique, c’est-à-dire contenant un magma riche en silice – faisant de ce matériau «l’équivalent volcanique du granit, collant, visqueux et à faible mouvement», compare le média d’actualité scientifique. Des études antérieures supposaient que ces réservoirs rhyolitiques surplombaient des réservoirs plus profonds.
Ces derniers, de type basaltique, renfermeraient quant à eux un magma à faible teneur en silice mais riche en fer et en magnésium, qui ne conduirait donc pas l’électricité de la même manière. Ninfa Bennington et ses collègues ont tiré profit de cette différence pour sonder les entrailles du volcan. Ainsi, en mesurant les variations superficielles des champs magnétiques et électriques du sol (étude magnétotellurique) à grande échelle dans la caldeira de Yellowstone, les chercheurs ont pu modéliser la répartition des réservoirs et de la matière en fusion qui s’y trouve.
388 à 489 kilomètres cubes de magma
Leurs résultats ont révélé l’existence d’au moins sept régions distinctes à forte teneur en magma, dont certaines alimentent d’autres régions, à des profondeurs comprises entre 4 et 47 kilomètres sous le sol (limite entre la croûte terrestre et le manteau). Au nord-est, d’immenses réservoirs de magma basaltique au niveau de la croûte inférieure chauffent et maintiennent des chambres de magma rhyolitique dans la croûte supérieure, ont découvert les chercheurs.
Le volume de stockage de ces dernières est estimé entre 388 et 489 kilomètres cubes – un volume «comparable» à celui des précédentes éruptions à l’origine de caldeiras. Si les éruptions ayant formé la caldeira (rhyolitiques) ont été entrecoupées d’éruptions plus petites (basaltiques) à l’intérieur du cercle, on ne sait toutefois pas exactement de quelle manière ces événements se produisent. Les auteurs de l’étude, eux, suggèrent que les chambres magmatiques rhyolitiques doivent se refroidir complètement avant que le magma basaltique ne puisse y pénétrer.
Quant à déterminer le moment exact et la manière dont ces futures éruptions se produiront, cela nécessitera une «analyse plus approfondie», concluent-ils.