Des particules de cendres volcaniques sous le microscope

La cendre volcanique présente des dangers pour de nombreux aspects de nos vies. Lorsqu’elle est aérienne, elle peut endommager les avions: ses particules érodent les surfaces des avions et peuvent même rendre défaillants certains instruments essentiels. Une fois que la cendre tombe, elle peut avoir des effets néfastes sur notre santé et dégrader les infrastructures, l’agriculture et l’environnement. Pour se protéger de ces dangers, la société doit mettre au point des méthodes de prévision efficaces.

Pour ce faire des scientifiques soutenus par les projets AVAST et SLIM tous deux financés par l’UE ont fait des recherches sur la façon dont les différentes éruptions volcaniques affectent les particules de cendres. L’idée est que si les chercheurs peuvent estimer la taille la forme et la composition de la cendre volcanique ils peuvent alors prédire de manière plus précise les risques de différentes éruptions sans même avoir à prélever de la cendre. Pour atteindre cet objectif l’équipe du projet a utilisé une nouvelle méthode analytique pour comprendre comment une activité éruptive variée affecte un ensemble de risques. Leur nouvelle technique est basée sur une analyse quantitative des minéraux menée sous microscopie électronique à balayage leur permettant de faire le lien entre la composition de la surface des particules de cendres volcaniques et l’activité au cours des éruptions. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue «Scientific Reports».

Les chercheurs ont obtenu leurs échantillons de cendres à partir du complexe volcanique Santiaguito au Guatemala, qui grandit depuis 1922. Le plus récent de ses quatre dômes, Caliente, connaît une activité éruptive depuis plus de 40 ans, avec des explosions régulières de cendres et de fragments rocheux, et un écoulement de lave quasiment ininterrompu. La cendre volcanique étudiée a été sélectionnée à partir de deux sources. La première source était une explosion volcanique, et consistait en des nuages de gaz et de cendres éjectés en hauteur dans l’air. La deuxième source était une nuée ardente – un courant rapide composé de gaz chaud et de matières volcaniques dévalant les pentes d’un volcan – causée par l’écroulement d’un dôme au complexe Santiaguito.

L’activité volcanique affecte la fragmentation du magma

Les particules de cendres volcaniques présentent un diamètre inférieur à 2 mm et sont généralement composées de cristal et de verre volcanique formés en magma et parfois également en fragments rocheux. Dans leur étude l’équipe du projet présentait un système appelé QEMSCAN (Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electron Microscopy) pour l’analyse minéralogique des particules. Ils ont utilisé leur nouveau système pour étudier leurs échantillons de cendres provenant de Santiaguito et pour en apprendre davantage sur les mécanismes de la fragmentation. «La façon dont le magma se fragmente dépend du type d’activité volcanique impliquée dans sa production et elle modifie également la minéralogie trouvée sur les surfaces des particules de cendres» a expliqué le Dr Adrian Hornby auteur principal dans un article posté sur «Phys.org».

Les échantillons de cendres obtenus à partir de l’explosion volcanique présentaient une répartition uniforme de plagioclase – une forme du feldspath – et de verre, enrichis avec d’autres minéraux sur les surfaces des particules. Cependant, la cendre générée à partir de l’écroulement du dôme présentait davantage de verre et moins de feldspath sur les surfaces. «Nos découvertes ont apporté une contribution significative à une meilleure compréhension de l’origine et de la composition de la cendre volcanique – qui est nécessaire pour permettre d’évaluer les risques associés aux éruptions», a déclaré le Dr Hornby.

La recherche soutenue par AVAST (Advanced Volcanic Ash characteriSaTion) et SLIM (Strain Localisation in Magma) met en avant le besoin d’une recherche supplémentaire sur les mécanismes de la fragmentation. Le projet SLIM s’est achevé en juin 2018, tandis que le projet AVAST se poursuit jusqu’à août 2019.

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