20 Octobre 2018.
Italie / Sicile , Etna :
Un flanc de l’Etna se déplace latéralement. Nous faisons le point. par Alessandro Bonforte, Francesco Guglielmino, Giuseppe Puglisi
Un article sur les résultats des mesures de déformation du sol effectuées sur le fond marin devant le volcan Etna a récemment été publié dans la revue scientifique Science Advances. Les mesures ont mis en évidence l’existence d’un lent mouvement vers l’Est qui affecte également la pente submergée du volcan. Cette découverte a provoqué un tollé médiatique, tant pour l’impact international du magazine, pour le sujet en question, que pour le lent glissement vers la mer du flanc oriental du volcan, un fait déjà connu depuis des décennies. Cet aspect a précisément été amplifié de manière exagérée par certains médias qui ont rapporté les informations, en particulier sur le Web, en insistant sur l’aspect catastrophique du phénomène et en faisant l’hypothèse d’un possible effondrement de toute la pente et d’un tsunami qui pourrait s’ensuivre. Ce scénario est un événement extrême et, en tant que tel, hautement improbable. Nous entendons ici clarifier le phénomène géologique complexe, étudié depuis des décennies, que l’étude des chercheurs allemands de GEOMAR et des chercheurs italiens de l’INGV Osservatorio Etneo a contribué à mieux faire connaître (figure 1).
Figure 1 – Classification structurelle de la zone à l’étude. Le rectangle orange indique la zone dans laquelle le réseau de mesure des mouvements lents du fond marin a été installé. Figure tirée de Urlaub et al. (2018).
Que l’ Etna soit intéressé par un mouvement « latéral » est connu depuis de nombreuses années. Les premières hypothèses ont été formulées dans les années 80, à partir de preuves purement géologiques, à partir de l’étude des failles qui coupent le secteur Est du volcan, de l’analyse des affleurements magmatiques le long des murs de la Valle del Bove, de l’hypothèse de la formation de la même Valle del Bove et le Rift du Nord-Est et de l’étude des gisements affleurants le long du versant Est du volcan. De nombreux chercheurs ont proposé des modèles pour expliquer la dynamique de ce flanc sur une base géologique et structurelle.
Seules les techniques de mesure de déformation du sol par satellite (GPS – Système de positionnement global – et Interférométrie RSO – Radar à synthèse d’ouverture) ont permis de confirmer que la face orientale du volcan et une partie méridionale se déforment presque continuellement. montrant une composante de translation claire, principalement vers l’Est et le Sud-Est, ainsi que des compressions et des soulèvements sur le bord méridional du volcan. À partir des années 1990, les mesures de déformation du sol ont mis en évidence cette dynamique du sol, en la définissant avec une précision croissante (Figures 2 et 3).
Figure 2 – Vitesse moyenne de déplacement (en cm / an) mesurée par des campagnes de mesures GPS sur divers points situés sur le flanc Est de l’Etna de 1997 à 1998 (à gauche, figure a) et de 1998 à 2001 (à droite, b). La longueur des flèches est proportionnelle à la vitesse, selon l’échelle indiquée. Le cercle à la fin de chaque flèche représente l’erreur de mesure. Les rectangles indiquent la projection en plan de la géométrie des premiers modèles mathématiques qui tentent de simuler et de définir la surface hypothétique de séparation sous la pente en mouvement, à partir du modèle proposé dans le travail à partir duquel la figure a été prise (Bonforte et Puglisi 2006).
Figure 3 – La figure montre une section E-W de l’Etna avec les vitesses de déplacement mesurées. La longueur des flèches est proportionnelle à la vitesse, selon l’échelle indiquée. Les lignes épaisses représentent l’extension en coupe des premiers modèles mathématiques de la surface de séparation hypothétique au-dessous de la pente en mouvement. La ligne courbe en pointillés est une hypothèse sur la manière dont la surface de séparation réelle approximée par les modèles analytiques pourrait être. Figure extraite de Bonforte et Puglisi (2006).
Globalement, on peut affirmer aujourd’hui que nous observons un mouvement glissant vers la côte avec une composante horizontale prédominante vers l’Est et le Sud-Est dont la vitesse moyenne est de 2 à 3 cm par an et une composante verticale (abaissement) de plus petite entité. Localement et temporairement, il peut y avoir des inversions (soulèvement) liées aux structures tectoniques (Timpe di Acireale).
Dès les premières observations directes, grâce à des mesures GPS, la complexité réelle du mouvement du flanc Est apparue, segmentée en plusieurs blocs présentant des vitesses différentes et séparée par des structures, souvent responsables de la sismicité de ce secteur (figure 4). Le secteur se déplaçant vers l’Est du volcan est limité au Nord par le système de failles de Pernicana, tandis qu’au Sud il s’atténue progressivement pour s’étendre sur un faisceau de failles couvrant tout le flanc Sud-Est, jusqu’à la partie nord de la ville de Catane.
Figure 4 – Première définition des blocs cinématiques dans lesquels le flanc Est de l’Etna semble être subdivisée, sur la base des mesures des mouvements obtenues de 1997 à 1998 avec des campagnes de mesures GPS. La longueur des flèches est proportionnelle à la vitesse, selon l’échelle indiquée. Le cercle à la fin de chaque flèche représente l’erreur de mesure. Figure extraite de Bonforte et Puglisi (2006).
Les techniques de télédétection SAR ont par la suite permis de définir de manière toujours plus détaillée la géométrie et la dynamique des différentes structures constituant la pente instable (figure 5).
Figure 5 – Schéma et nomenclature des blocs dans lesquels le bâtiment volcanique est fragmenté (mis en évidence par les différentes couleurs en transparence) et les principales failles (lignes noires) sur lesquelles ils s’écoulent, avec la cinématique relative (flèches blanches pour les blocs et flèches noires) pour les défauts) mesurés par les observations de l’interférométrie par satellite SAR. Figure tirée de Bonforte et al. (2011).
Au fil du temps, le mouvement du flanc oriental de l’Etna a montré des accélérations souvent liées à des éruptions (figure 6), mais il a été observé que cela persistait même lorsque l’activité volcanique était faible ou absente.
Figure 6 – Détail des observations sur la faille de Pernicana. En haut de la carte, les mouvements observés aux points de mesure GPS de 1997 à 2005, où la longueur des flèches est proportionnelle à la vitesse, selon l’échelle indiquée. Il convient de noter que, sur les points situés au nord de la faille, aucun mouvement n’a été mesuré, tandis que vers le sud, la pente s’est déplacée vers le sud-est de plus d’un mètre. Dans les graphiques du bas, il est indiqué quelle part du mouvement observé de 1997 à 2005 a coïncidé avec l’éruption de 2002-2003. Figure tirée de Bonforte et al. (2007).
Les mesures de déformation du sol, associées aux connaissances géologiques, ont permis de développer de nouvelles hypothèses ainsi que les premiers modèles mathématiques sur les mécanismes et les causes du mouvement observé. Le projet FLANK, financé par le Département de la protection civile nationale, auquel ont participé de nombreux universitaires italiens et étrangers de 2008 à 2010, a également contribué à l’étude de la dynamique des flancs de l’Etna.
Tous les modèles proposés au cours des années pour expliquer la dynamique des flancs de l’Etna reposent sur l’hypothèse selon laquelle le mouvement est principalement causé par l’action de deux forces: 1) la gravité et 2) la poussée du magma, chacune plus ou moins grande à mesure que les modèles changent. De plus, la tectonique régionale influence également la dynamique du flanc. Cependant, il existe encore plusieurs interprétations sur la géométrie possible et sur les caractéristiques mécaniques des structures qui produisent ces déformations en profondeur.
Le mouvement du flanc oriental de l’Etna a été vérifié et partagé par la communauté scientifique. Le débat scientifique s’est concentré sur l’épaisseur, les volumes et la dynamique de la partie de la croûte terrestre concernée, en essayant de comprendre les rôles mutuels de la gravité, des mouvements de magma. et de la tectonique sur le déclanchement et le contrôle de l’instabilité de ce côté de l’Etna. L’une des preuves les plus importantes, résultant de décennies de mesures et d’observations, est que, en dehors des périodes caractérisées par des éruptions de flanc, la vitesse de déplacement augmente vers la périphérie Est du volcan. En d’autres termes, les vitesses plus élevées sont généralement mesurées le long de la côte. Cela a toujours laissé des questions sur la manière dont le mouvement se propage dans la partie submergée du volcan, dans quelle mesure et à quelle distance.
Des études antérieures sur la géophysique marine avaient déjà révélé des preuves morphologiques claires de glissements de terrain sur le fond marin de l’Etna, corroborant l’hypothèse selon laquelle, au moins dans le passé, l’instabilité s’étendait bien au-delà de la côte de l’Etna. Cependant, il n’existait toujours pas d’éléments (mesures et observations directes) permettant d’établir si cette instabilité de la partie immergée était active et dans quelle mesure.
L’étude intitulée « Effondrement gravitationnel du flanc Sud-Est de l’Etna », qui vient de paraître dans Science Advances, est le fruit d’une collaboration fructueuse entre des chercheurs de l’institut de recherche océanographique GEOMAR de Kiel, en Allemagne, et des chercheurs de l’INGV-Osservatorio Etneo de Catane. ajoute de nouvelles observations pour répondre à ces questions. En particulier, ce travail fournit pour la première fois une mesure directe des déformations survenues le long d’une faille sous-marine. Cette faille est située près du canyon de Catane, une profonde vallée sous-marine qui s’étend de la côte Nord de la ville de Catane jusqu’à la plaine abyssale. Des études antérieures avaient suggéré qu’elle pourrait être reliée aux structures qui délimitent le versant en mouvement de l’ Etna (figures 7 et 8).
Figure 7 – Schéma de l’ensemble de la partie orientale de l’Etna, y compris la partie immergée, avec les principales structures qui le segmentent et sa cinématique: PF, Pernicana; RF, Ragalna; CF, Calcerana; TMF, Tremestieri; TCF, Trecastagni; FF, Fiandaca; ARF, Acireale; STF, S. Tecla; MF, Moscarello; SLF, S. Leonardello; RF, Ragalna. HVB: « corps à grande vitesse », structure plus rigide des roches environnantes, identifiée par la prospection d’une activité sismique active. 1, défauts avec cinématique relative; 2, d’autres caractéristiques structurelles ne montrant aucune évidence à la surface mais déduites des déformations du sol; 3, principales pentes morphologiques sous-marines; 4, pentes de glissement de terrain; 5, zones de rift; 6, surfaces de séparation déduites des données de déformation du sol. Figure tirée de da Azzaro et al. (2013).
Figure 8 – Détail et section du canyon de Catane dans la région où le réseau sous-marin a été installé. La figure (a) ci-dessus montre la morphologie du fond marin sur la carte; la figure (b) montre le profil sismique actif, le long de la section indiquée en rouge sur la carte, mettant en évidence la structure interne du corps rocheux, avec l’interprétation des structures qui l’ont découpée (en rouge); la figure (c) montre l’amplitude du signal sismique réfléchi. La structure proposée en rouge dans la figure (b) pourrait être la continuation de la faille Acitrezza.
Les chercheurs ont installé un réseau de capteurs sur le fond marin à une profondeur de 1 200 mètres et à une distance de plus de 10 kilomètres de la côte de l’Etna, donc à une distance significative du volcan. C’est précisément le caractère exceptionnel de cette entreprise scientifique et technologique qui a suscité le grand intérêt avec lequel la publication des résultats a également été acceptée sur les supports traditionnels. Les capteurs ont mesuré les mouvements sur le fond marin à l’aide d’ondes acoustiques et ont acquis des données toutes les 90 minutes d’avril 2016 à juillet 2017. Le réseau de capteurs a donc permis de mesurer une déformation du flanc immergé d’environ 4 cm, compatible avec celle mesurée à la même période par les techniques de géodésie de l’ Etna (figure 9).
Figure 9 – Variations de distance mesurées dans le temps entre les capteurs du réseau sous-marin. La carte du réseau est affichée en bas à droite. En haut, les variations entre les capteurs 3 et 4 (à gauche) et entre les capteurs 4 et 5 (à droite). Sur la ligne centrale, il est montré qu’entre les capteurs 2 et 5 et entre les capteurs 1 et 4 (lignes qui ne traversent pas le défaut) ne mesure aucune variation. Le graphique en bas à gauche montre un détail de la période au cours de laquelle se produit la déformation observée. Figure modifiée par Urlaub et al. (2018)
En particulier, les mesures interférométriques SAR, intégrées aux mesures GPS et aux mesures du réseau sous-marin, ont permis de préciser comment les déformations du sol du flanc Sud-Est de l’Etna s’étendent entre la partie émergée et la partie immergée. Des mesures sur terre et au large (en mer) ont montré que sur l’Etna, cette déformation est divisée en deux directions principales: la faille d’Acitrezza et les failles de Timpe (y compris celle de S. Leonardello, figure 10).
Figure 10 – Déformations (mouvement vers l’est) observées dans la partie émergée de la télédétection SAR. La distribution des déplacements mesurés sur la carte est illustrée à gauche en fonction des couleurs indiquées sur l’échelle. À droite, les déplacements selon les deux profils A-A ‘et B-B’ indiqués sur la carte de gauche en passant par la faille d’Acitrezza (A-A ‘) et la faille de S. Leonardello (B-B’). : le saut est évident là où les profils croisent les deux structures. Figure tirée de Urlaub et al., (2018).
Si, à l’avenir, de nouvelles mesures dans des zones plus étendues des fonds marins devant l’Etna confirment les observations, jusqu’à présent, il serait évident que la dynamique des flancs de l’Etna est liée à un phénomène plus vaste, qui concernerait en profondeur une partie importante de la croûte continentale bien au-dessous du seul bâtiment volcanique, prolongeant l’instabilité en surface non seulement à la partie émergée, mais également du côté sous-marin.
Dans tous les cas, la dynamique du magma interfère avec le processus gravitationnel général et dominant pour au moins deux raisons: 1) le mouvement continu vers l’est d’une partie importante de la croûte continentale conduirait à l’affaiblissement et à l’extension de la partie la plus superficielle de la croûte, favorisant l’ascension du magma; 2) de grands événements intrusifs de nouveau magma dans l’édifice volcanique fourniraient une poussée supplémentaire et une accélération du flanc conséquente, comme observé dans le cas de l’éruption du rift Nord-Est de 2002, au moins dans la partie émergée du volcan (Figure 6).
Et dans tout cela, qu’est-ce que le tsunami a à voir avec ça? Certains tsunamis peuvent être générés par des glissements de terrain provoqués par l’instabilité des pentes volcaniques, comme l’a confirmé ce qui s’est passé sur Stromboli en décembre 2002. Cependant, la seule hypothèse avancée d’un tsunami généré par l’Etna fait référence au phénomène éventuel qui serait généré. au moment de la formation de la Valle del Bove, il y a environ 10 000 ans, même s’il n’existe aucune preuve univoque de cet événement. Dans l’état actuel des connaissances, les tsunamis qui ont frappé la côte Est de la Sicile sont exclusivement liés à l’activité sismique et non à des glissements de terrain causés par l’instabilité de l’Etna (voir le catalogue euro-méditerranéen des tsunamis). Sur l’ensemble du plan théorique, si le glissement rapide hypothétique de tout le flanc du volcan se produisait, un tsunami de taille considérable pourrait être généré, mais il n’est pas possible, à l’état actuel des connaissances, d’estimer si un tel phénomène pourrait se produire. D’autre part, l’INGV et la Direction de la protection civile ont déjà pris en compte le risque de tsunami en Méditerranée avec l’activation du Centre d’alerte aux tsunamis et une table technique conclue en mai 2018, dédiée à la capacité de génération de tsunamis à partir de volcans entièrement ou partiellement sous-marins.
Les clameurs injustifiées soulevées par les spéculations des médias sur un tsunami improbable provoqué par l’instabilité aux côtés de l’Etna serviront, espérons-le, de stimulant pour de futures études sur la dynamique des fonds marins au large de la côte de l’Etna.
Source : INGV Vulcani. https://ingvvulcani.wordpress.com/2018/10/18/un-fianco-delletna-si-muove-lateralmente-facciamo-il-punto/?fbclid=IwAR36WqDl6mtrhwX1cqFN74A8LtQyhvN5ttzvg1fjEmp7wnw1f1CSlpOo_rs.
Photos : Gio Giusa.
