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Pierre-Simon Ross : volcans, dangers et bienfaits de ces architectes de la nature

28 mars 2024 | Alexandra Madoyan

Mise à jour : 19 avril 2024

La série « Tour d’horizon en trois questions » met en valeur la recherche sous toutes ses formes et porte un regard éclairé sur l’actualité.

Le volcan Litli-Hrútur. Photo : Anson Hancock

Depuis décembre dernier, quatre éruptions volcaniques ont été observées en Islande. Dans l’archipel d’Hawaii, le volcan Kilauea, l’un des plus actifs de la planète, a rappelé son existence trois fois durant l’année 2023. D’autres volcans encore plus dangereux sont actuellement en éruption, notamment en Amérique Centrale, en Indonésie ou aux Philippines. 

Déplacements de population, risques pour la santé, dangers pour les infrastructures, ces événements géologiques peuvent avoir des répercussions majeures sur un pays et ses habitants. Pourtant, les volcans ont façonné le monde tel que nous le connaissons aujourd’hui et apportent plusieurs bienfaits à l’humanité.

Pour mieux saisir l’importance des volcans pour la nature, mais aussi leurs conséquences sur notre société, nous discutons avec le volcanologue Pierre-Simon Ross, professeur à l’INRS depuis 2007.

De gauche à droite : Le professeur Pierre-Simon Ross et ses étudiants Sophie Leiter et Grégoire Pasdeloup, au sommet de Cinder Cone, un cône de scories récent en Californie. Le mont Larsen est visible à droite.

D’un point de vue géologique, à quoi servent les volcans et les éruptions ? Quels sont leurs bénéfices pour la planète et les humains ?

La croûte terrestre et le manteau terrestre sont composés entre autres de magma – c’est-à-dire de la roche en fusion – présent à très grande profondeur. Du nouveau magma est régulièrement généré. Souvent moins dense que les roches qui l’entourent, il cherche à remonter vers la surface. Vous l’aurez deviné : un volcan est le site où ce magma arrive à la surface de la Terre sur un continent ou au fond de l’océan. Une éruption permet en quelque sorte de « libérer la pression ».

Le magma contient de l’eau et d’autres gaz, et ces gaz sont injectés dans l’atmosphère lors des éruptions volcaniques explosives, en même temps que les cendres volcaniques. Même les éruptions qui produisent surtout des coulées de lave, comme ce qu’on voit en ce moment en Islande, libèrent beaucoup de gaz. Les volcans ont donc possiblement généré l’atmosphère et les océans de la Terre primitive.

Pour les humains, malgré les risques naturels que représentent les éruptions, les bienfaits des volcans sont nombreux. Au Québec, par exemple, une bonne proportion des mines de métaux exploite des gisements qui sont situés dans des roches volcaniques anciennes ou des roches magmatiques apparentées. C’est notamment le cas dans la région de l’Abitibi et de la Baie-James, où les roches volcaniques ont quelque 2,7 milliards d’années. Pour comparaison, la Terre a environ 4,5 milliards d’années ! On trouve dans ces régions des mines actives et des projets miniers importants d’or, de cuivre, de nickel, de lithium et aussi de diamants, reliés de près ou de loin aux laves et aux magmas anciens. Rappelons qu’un gisement est un volume de roche qui contient une quantité importante et une concentration suffisante d’un métal, ce qui permet de le miner ; il faut extraire la substance d’intérêt en broyant la roche et en concentrant fortement certains minéraux ou métaux. Les teneurs de métaux dans un gisement sont exprimées en partie par millions ou en pourcentage-poids, selon les substances.

Les roches volcaniques et magmatiques sont donc une source importante de minéraux et de métaux pour notre économie, incluant les minéraux critiques et stratégiques, nécessaires pour la transition énergétique. J’ai plusieurs projets de recherche dans ces régions en lien avec des gisements d’or, de cuivre, de zinc, etc., notamment en partenariat avec la Commission géologique du Canada, le ministère des Ressources naturelles et des Forêts du Québec, ou encore avec des compagnies minières ou d’exploration.

Les volcans donnent aussi des sols plus fertiles dans les régions volcaniques actives : une petite quantité de cendres volcaniques fournit certains nutriments comme le magnésium et le potassium. Les sols comprenant une bonne proportion de cendres en désintégration sont décrits comme légers, foncés, et retenant bien l’eau et la matière organique. Ils sont propices à l’agriculture, fournissant de la nourriture pour des millions de personnes qui vivent près des volcans.

Les volcans sont également une source de matériaux de construction comme la pierre de taille ou les granulats. En outre, ils permettent une production d’énergie géothermale plus efficace à leurs abords, grâce à la présence de magma très chaud en profondeur. Après une éruption explosive importante, on observe également un refroidissement de l’atmosphère pendant un à deux ans.

Enfin, n’oublions pas que le géotourisme en régions volcaniques demeure une part importante de création d’emploi pour plusieurs régions du monde en attirant des millions de visiteurs chaque année.

Le volcan Litli-Hrútur. Photo : Anson Hancock

L’Islande, qui abrite le plus grand nombre de volcans actifs en Europe, fait souvent les manchettes médiatiques. Il existe pourtant de nombreuses éruptions recensées partout dans le monde chaque semaine. Y a-t-il des particularités géologiques qui intéressent les volcanologues dans ce pays insulaire ?

Ce qui se passe en Islande depuis 2021 est intéressant pour plusieurs raisons, mais en voici deux. D’abord, la péninsule de Reykjanes, au sud-ouest de la capitale Reykjavík, est située le long de la dorsale médio-atlantique, représentant la limite de deux plaques tectoniques qui s’écartent progressivement, éloignant l’Amérique du Nord de l’Europe de plusieurs centimètres chaque année.

La péninsule de Reykjanes a été très active entre le 8e et le 13e siècle, mais a ensuite fait une pause éruptive de presque 800 ans. Pourquoi ce secteur se réveille-t-il soudainement depuis 2021 ? Combien de temps va durer la nouvelle phase éruptive près de Grindavík ? C’est ce que de nombreux chercheurs veulent comprendre.

Une seconde raison pour laquelle l’activité actuelle en Islande est si intéressante est le taux élevé de succès de l’agence responsable du monitoring, l’Icelandic Meteorological Office (IMO), autrement dit du suivi et de la prédiction des éruptions. L’équipe de cette organisation est capable de vérifier régulièrement l’accumulation de magma sous la péninsule de Reykjanes, notamment avec de nouvelles méthodes par satellite.

Par exemple, le 1er février 2024, l’IMO annonçait sur son site Web une éruption dans les deux semaines suivantes, voire dans les quelques jours à venir, et l’éruption a effectivement eu lieu le 8 février, après 30 minutes de sismicité intense. Ces tremblements de terre peu profonds sont causés par l’ascension du magma vers la surface. Ils sont un excellent moyen de prédire une éruption imminente et son lieu spécifique en surface, typiquement sous la forme d’une fissure pour le cas islandais. Il faut comprendre que les éruptions récentes en Islande se traduisent par de longues fissures linéaires qui laissent sortir le magma, et non par un édifice conique typique comme on l’imagine communément.

Comment la volcanologie s’inscrit-elle dans des contextes interdisciplinaires ? En tant que volcanologue, sur quels types de projets et de collaborations travaillez-vous pour faire avancer les connaissances scientifiques du domaine ?

La plupart des experts en volcanologie ont une formation de géologue, comme moi, mais nous sommes amenés à travailler avec des ingénieurs, des physiciens, des chimistes, des gens en sciences de l’atmosphère, des géographes, et parfois même des archéologues.

En ce moment, je débute un projet de recherche en équipe sur les cendres volcaniques du mont Saint Helens, dans l’État de Washington au nord-ouest des États-Unis. Nous allons nous y rendre cet été avec les volcanologues John Stix de l’Université McGill et Alexa van Eaton de l’Observatoire volcanologique des Cascades, pour prendre des échantillons près du volcan, principalement ceux provenant de l’éruption du 18 mai 1980. Cette éruption ultraviolente a tout détruit sur une zone plus grande que l’île de Montréal et a envoyé des cendres haut dans l’atmosphère, retombant ensuite sur des milliers de kilomètres. Jusqu’au Québec ? On n’en est pas complètement sûrs, mais en collaboration avec la biogéographe Julie Talbot de l’Université de Montréal, et la téphrochronologue Britta Jensen de l’Université de l’Alberta, nous allons tenter de trouver ces mêmes cendres dans les tourbières québécoises.

Ces tourbières contiennent des archives climatiques et environnementales importantes : en les étudiant, on peut reconstruire les climats anciens sur plusieurs milliers d’années, ce qui est crucial pour modéliser le climat futur. De plus, les tourbières sont des puits de carbone, donc elles influencent directement le climat. Mais pour corréler ces enregistrements avec ceux du reste de l’Amérique du Nord, il faut une chronologie détaillée des couches de tourbe. Les cendres volcaniques pouvant être attribuées à une éruption spécifique, comme celle du mont Saint Helens le 18 mai 1980, sont un excellent marqueur temporel. Nous pensons aussi trouver dans la tourbe des couches de cendres plus anciennes en provenance de ce volcan, ou même de l’Alaska. Nos travaux permettront également, nous l’espérons, une meilleure compréhension des processus menant à des éruptions volcaniques extrêmes violentes comme celle de 1980, et des mécanismes de dispersion des cendres sur de grandes distances.