Le suivi géochimique de l’activité sismo-volcanique à la Réunion

Andrea Di MURO
(Institut de Physique du Globe de Paris)

Figure 3.  suivi en continu des émissions de CO₂ par le sol sur les flancs du volcan. La concentration du CO₂ ainsi que les paramètres environnementaux sont mesurés toutes les heures à un mètre de profondeur. ce type de station a été développé par l'INGV pour le suivi de l'etna et ensuite adapté au milieu tropical de la Réunion.

        Les basaltes et les gaz qui alimentent l’activité volcanique du Piton de la Fournaise parcourent un long chemin entre leur source mantellique et la surface de l’île de la Réunion. Les études récentes ont permis de mieux connaître la géométrie de la tuyauterie profonde l’alimentation de ce volcan très actif, d’identifier les étapes principales de stockage, refroidissement et évolution du magma et de montrer que la propagation du magma s’effectue par étapes progressives.

        Le suivi géochimique de l’activité sismo-volcanique à la Réunion a comme objectifs principaux de tracer la propagation profonde du magma, d’identifier toute évolution du système de stockage magmatique et de mettre en évidence le lien entre chimie des magmas et des gaz et activité volcanique.

        La portion la plus profonde de ce parcours vers la surface est tracée par l’évolution des flux et de la composition du CO₂ à la fois au sein des sources thermales du Piton des Neiges (figures 1 et 2) et par le sol sur les flancs du volcan (figure 3).

        Figure 1. les sources thermales riches en CO₂ magmatique du cirque de cilaos (Piton des neiges)

        Figure 2. suivi chimique et isotopique en continu et à haute fréquence de la composition de la phase gazeuse des sources thermales de cilaos en collaboration avec l’INGV (Instituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, section de Palerme) pendant l’éruption du 15 septembre 2018

        Depuis les années 1990, on sait que la composition isotopique du carbone des sources du Piton des Neiges est très proche de celle des émissions fumeroliennes sommitales du Piton de la Fournaise.

        Le CO₂ étant un élément très peu soluble, il est donc le traceur privilégié du transfert profond du magma. La remontée du magma à plus faible profondeur permet de libérer les gaz plus solubles, tels que le soufre et l’eau. Un enrichissement en espèces soufrées (SO₂, H₂S) dans la composition des fumerolles au sommet du Piton de la Fournaise est souvent détecté peu avant le début des éruptions.

Une fois l’éruption débutée, le flux de lave et le flux de SO₂ (quantifié par méthode DOAS) sont étroitement corrélés (figures 4 et 5).

Figure 4.  l’observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise effectue un échantillonnage régulier et exhaustif des produits éruptifs (gaz, laves, pyroclastes) émis pendant les différentes phases de chaque éruption (éruption du 15 septembre 2018 vue de Piton de Bert).

Figure 5.  les flux de SO₂ ainsi que la hauteur du panache gazeux diminuent au fur et à mesure que la quantité de lave émise à la surface décroit. Un panache « condensé » de faible intensité et un faible flux de SO₂ marqueront, par exemple, les phases finales de l’éruption de septembre 2018.

        Les gaz, les laves et les produits pyroclastiques sont donc échantillonnés régulièrement par l’équipe de l’OVPF. Une première analyse des composants principaux de la phase gazeuse (H₂O, SO₂, CO₂) est effectuée in situ et à haute fréquence (méthode MultiGaS). Les échantillons solides et gazeux sont ensuite envoyés à plusieurs laboratoires (IPGP, LMV-Clermont Ferrand, CRPG Nancy, INGV) pour leur analyse chimique, isotopique, pétrologique et texturale (figures 6, 7 et 8).

        Figure 6 et 7. mesure in situ de la composition des gaz (méthode MultiGaS) et échantillonnage des bombes et des lapillis trempés émis par le cône principal lors de l’éruption de septembre 2018.

Figure 8.  échantillonnage et trempe des laves du Piton de la Fournaise. toutes les images © OVPF/IPGP.