À Mayotte, naissance d’un volcan sous-marin
Au terme d’une longue enquête de terrain, les scientifiques ont découvert la cause de l’étonnante sismicité de Mayotte : la naissance inédite d’un volcan sous-marin. Quasiment en direct !
Enquête de Vahé Ter Minassian - Publié le , mis à jour le
Entre mai et septembre 2018, Mayotte a vécu au rythme des tremblements de terre. Durant cinq mois, le département a connu des dizaines de secousses qui ont entraîné des dégâts et inquiété la population. Quoiqu’il ait été observé ailleurs dans le monde, ce phénomène « d’essaim sismique » a, dès le départ, intrigué des scientifiques surpris par sa durée et sa localisation dans une zone de faible sismicité. Au terme de plusieurs mois d’efforts, ils ont fini par en trouver l’explication : le début d’une formidable éruption volcanique. C’est la plus grande de type effusif, c’est-à-dire caractérisée par l’émission de laves fluides, survenue dans le monde depuis plus de deux siècles. Et c’est la première dont la naissance ait été observée quasiment en direct dans le milieu sous-marin !
Un étrange phénomène sismique à Mayotte
L’archipel de Mayotte est réputé zone peu sismique. Au printemps 2018, pourtant, plusieurs dizaines de secousses s’y font sentir.
Le 15 mai 2018, à 18 h 48, un tremblement de terre de magnitude 5,8 sur l’échelle de Richter sème la panique parmi les habitants de Mayotte, dont trois sont légèrement blessés. L’inquiétude est d’autant plus forte que l’événement, d’une intensité inédite dans cette région, n’est pas isolé. Depuis le 10 mai, l’archipel connaît jusqu’à plusieurs dizaines de secousses par jour. La séquence se poursuit durant des jours, des semaines, des mois… Que se passe-t-il ? Le mystère s’épaissit à mesure que les scientifiques découvrent d’autres phénomènes. En juillet, une équipe travaillant sur les enregistrements des six stations GPS déployées dans le département révèle que l’archipel de Mayotte se déplace vers l’est et s’enfonce dans l’eau. À la date du 31 octobre 2020, cette migration représente, selon les endroits, 21 à 24 centimètres et cet affaissement, 10 à 19 cm ! Puis, en novembre 2018, des chercheurs annoncent la détection par des stations sismiques, situées à des milliers de kilomètres de l’océan Indien, de signaux inhabituels : des « ondes de trémor », un type de vibrations souvent associé à la circulation de la lave dans les conduits volcaniques. Un volcan pourrait-il être à l’origine de ces « essaims » de tremblements de terre, dont les plus forts ont pour épicentre une zone de pleine mer située à une cinquantaine de kilomètres à l’est de Petite Terre ? Comment alors expliquer les autres séismes, dont les foyers se trouvent à proximité de la côte ? Les chercheurs du programme Tellus Mayotte, créé dans l’urgence et coordonné par le CNRS, vont aller chercher au fond de la mer les réponses à ces questions.
Des instruments déployés en urgence
L’archipel de Mayotte étant réputé peu sismique, seules deux institutions, le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) et l’Institut de l’information géographique (IGN), y disposent en mai 2018 de stations sismologiques et GPS. Les chercheurs du programme Tellus Mayotte commencent donc par déployer une panoplie d’instruments sur l’archipel, en mer et – au cours d’une rotation organisée par l’armée – dans l’île lointaine et inhabitée de Grande Glorieuse. Dès février-mars 2019, stations sismologiques, systèmes de positionnement par satellite et géophysiques terrestres, et sismomètres en fond de mer sont installés.
Le quatrième volcan français actif
Après le Piton de la Fournaise (Réunion), la montagne Pelée (Martinique) et la Soufrière (Guadeloupe), le volcan mahorais !
En cette journée du 18 mai 2019, la satisfaction règne à bord du Marion Dufresne. Après 16 jours de campagne sur ce navire océanographique, les scientifiques du programme Tellus Mayotte sont enfin en mesure de fournir une explication à l’incroyable succession de tremblements de terre qui frappe presque sans discontinuer l’archipel de Mayotte. Le coupable est une éruption sous-marine, et pas n’importe laquelle : c’est la première dont la naissance ait pu être observée en direct et l’une des plus importantes jamais détectées dans le monde. Imaginez : à une cinquantaine de kilomètres à l’est de Mayotte, tout au bout d’un système de « rides » fait d’anciennes petites structures volcaniques, les chercheurs ont mis au jour, par 3500 mètres de fond, un volcan inconnu. Au moment de sa découverte, un panache de fluides et particules de 2000 mètres s’en échappe encore…
Haut de 820 mètres et large de 4 à 5 kilomètres, ce volcan ne figurait pas sur les derniers relevés bathymétriques de la zone – c’est-à-dire les mesures, par sondage, des profondeurs d’eau – datant de 2014. II est apparu en six à huit mois seulement et les campagnes de 2019 et 2020 confirment sa forte activité : elles observent, à chaque fois, la formation de nouvelles coulées… Elles convainquent les scientifiques de l’ampleur du phénomène. Avec une production de magma estimée à 6,55 km3 en 900 jours, cette éruption effusive s’avère la plus importante en volume survenue dans le monde, depuis celle du Laki en Islande (12,3 km3 de magma en 243 jours) en 1783-1784, il y a 237 ans !
Une ride d’anciens volcans
La découverte du volcan s’accompagne d’autres surprises. Les chercheurs constatent ainsi qu’il est placé à l’extrémité d’une ride faite d’anciens petits volcans désormais inactifs, indiquant que la région a été le théâtre d’éruptions récentes à l’échelle géologique, il y a quelque 7 000 ans. En outre, les essaims sismiques se déplacent et ne sont plus localisés, comme en juin 2018, au niveau du cône volcanique mais plus près du littoral. À l’aplomb, le Marion Dufresne détecte, dans une structure évoquant une caldeira, des panaches de fluides et des coulées de magma d’apparence récente. Cela confirme l’existence d’une ride encore active.
Une chambre magmatique géante ?
L’existence d’un énorme réservoir souterrain pourrait expliquer les multiples phénomènes observés à Mayotte.
Mise en évidence d’une ride de petits volcans inactifs ; localisation d’essaims sismiques non plus au niveau du cône actif, mais dans deux zones situées à 25 et à 5 km des côtes ; déplacement et affaissement de l’archipel ; détection, en mer, de panaches de fluides et, à terre, d’émanations de gaz… En mai 2019, quand s’achève la première campagne océanographique, les scientifiques se retrouvent avec un puzzle dont ils peinent à recoller les morceaux. Comment concilier ces multiples observations ? L’une des théories fait l’hypothèse d’une chambre magmatique située entre l’archipel et l’essaim le plus proche des côtes.
Ce réservoir souterrain alimenterait en magma le volcan situé à 50 km de là. En se vidant, il s’affaisserait peu à peu, faisant basculer l’archipel vers l’est à la manière d’un pneu qui se dégonfle. La lave cherchant à se frayer un chemin à travers les roches, à 25 ou 50 km de profondeur, serait à l’origine de l’activité sismique mesurée. Et des émissions de fluides composés de gaz magmatiques traverseraient le sous-sol pour générer les panaches détectés au plus près des côtes. Mais une pareille hypothèse demande à être confirmée. Ainsi, les chercheurs ignorent la taille et l’emplacement de la chambre magmatique, qui pourrait d’ailleurs ne pas être d’un seul tenant, mais constituée de compartiments reliés entre eux. Or, sans plus d’information, il leur est impossible d’estimer la durée de l’éruption. Une chose est sûre : elle est gigantesque. Au meilleur de sa forme, le volcan mahorais a produit de l’ordre de 300 m3 de lave par seconde. Trente fois plus que le Piton de la Fournaise !
De multiples campagnes à terre et en mer
L’hypothèse d’une chambre magmatique géante demande à être validée sur le terrain. À terre, des campagnes du BRGM visent à mesurer les anomalies du champ magnétique terrestre et les vitesses de propagation des ondes sismiques, et accéder ainsi aux caractéristiques du sous-sol. En mer, le CNRS, l’Ifremer et le BRGM ont affrété à quinze reprises des navires pour récupérer et remplacer des instruments ou suivre la progression de l’éruption. Relevé des reliefs sous-marins, détection des panaches, récolte d’échantillons… ces opérations, faisant parfois appel à des robots, ont permis de rapporter les premières images du volcan.
La surveillance inédite d’un volcan sous-marin
Assister à la naissance d’un volcan sous-marin est une chance, explique le chercheur Emmanuel Rinnert (Ifremer), qui a dirigé une mission océanographique à Mayotte. Durée 2 mn
Vers un suivi à distance de l’activité volcanique ?
L’éruption sous-marine en cours sera surveillée durant des années. Ainsi, en décembre 2020 et en janvier 2021, le Marion Dufresne et le Pourquoi Pas ? se sont rendus sur place. Toutefois, à long terme, le recours systématique à des navires n’est pas la meilleure solution. Coût, contraintes logistiques, dépendance à la disponibilité… ce type de campagne s’avère très compliqué. D’où le projet Marmor avancé par les chercheurs du Revosima, qui vise à créer un réseau câblé connectant à l’archipel les principaux instruments déployés en mer. Cette opération – une première – permettrait aux chercheurs de suivre à distance l’activité du volcan.
Un risque de tsunami ?
Situé à une cinquantaine de kilomètres du littoral et à une profondeur de 3 500 mètres, le nouveau volcan ne présente à priori aucun danger pour la population mahoraise. Mais l’éruption en cours s’accompagne d’autres phénomènes. Ainsi, une éventuelle remontée vers la surface des essaims sismiques les plus proches de la côte pourrait occasionner des dégâts, voire déstabiliser les pentes sous-marines en générant une vague dévastatrice. Le lagon qui entoure Mayotte a un effet protecteur face aux vagues venant du large, mais cet effet peut ne pas suffire si des vagues suffisamment hautes atteignent le récif ou les passes. Par ailleurs, la très faible distance entre les sources potentielles de tsunami et la côte rendent l’alerte difficile.
Un réseau de surveillance permanent
Pour suivre la situation, les pouvoirs publics ont décidé, en juin 2019, de financer la mise en place d’un réseau permanent : le « Revosima » pour Réseau de surveillance volcanologique et sismologique de Mayotte. Placé sous la responsabilité de l’Institut de physique du globe de Paris, qui opère depuis l’observatoire du Piton de la Fournaise avec le soutien du BRGM et de l’Institut français de recherche pour l’exploitation de la mer (Ifremer), il réunit les chercheurs de nombreuses institutions de recherche et d’enseignement*. Organisation des campagnes océanographiques et terrestres, déploiement des instruments de mesure, analyse des données… Le Revosima est opérationnel 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.
* CNRS, Insu, UCA, La Rochelle Université, IGN, OPGS, OPGC, UBO, IUEM
Vivre avec le nouveau volcan
Les Mahorais doivent apprendre à vivre avec leur nouveau volcan. Réunions d’information, interventions dans les écoles… plusieurs initiatives ont été prises par la Préfecture afin de diffuser une nouvelle culture du risque. Il s’agit d’enseigner le comportement à adopter en cas de séisme, de procéder à des exercices d’évacuation et d’identifier les zones potentiellement les plus impactées. Vingt-quatre sirènes d’alerte au tsunami doivent être déployées sur le territoire d’ici juillet 2021. Le 27 octobre 2020, la première d’entre elles a été inaugurée dans la commune de Dembeni.
