Long-term seismic background level variations are consistent with volcanic activity at Kusatsu-Shirane volcano, Japan
Cette étude démontre que l'analyse des niveaux de bruit sismique de fond à long terme sur 20 ans au volcan Kusatsu-Shirane permet de révéler efficacement l'activité volcanique, y compris l'apport de fluides et les épisodes d'agitation, même lorsque les signaux sismiques ou de déformation traditionnels sont faibles ou absents.
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Les volcans ne sont pas de simples montagnes qui entrent en éruption ; ce sont des systèmes complexes et respirants où la chaleur, le gaz et l'eau interagissent profondément sous terre bien avant que la surface ne montre le moindre signe de trouble. Pour les scientifiques qui tentent de prédire quand un volcan pourrait se réveiller, le défi consiste souvent à trouver un signal dans le bruit. Le sol n'est jamais vraiment immobile ; il bourdonne des vibrations constantes et de faible intensité du vent, des vagues océaniques et de l'activité humaine. Ce bourdonnement de fond masque généralement les tremblements faibles et subtils qui pourraient indiquer qu'un volcan se prépare à entrer en éruption. Pour voir l'avenir d'un volcan, les chercheurs doivent apprendre à écouter ces chuchotements silencieux cachés dans le rugissement de la terre.
À Kusatsu-Shirane, un volcan actif situé au centre du Japon, une équipe de chercheurs a passé deux décennies à écouter ces chuchotements. Ce volcan est connu pour ses explosions soudaines, de type phréatique, qui se produisent lorsque l'eau souterraine se transforme instantanément en vapeur au contact de la roche chaude. Ces événements peuvent survenir avec peu d'avertissement, ce qui rend l'étude de ses périodes de calme cruciale. Les chercheurs se sont concentrés sur une mesure spécifique appelée niveau de bruit de fond sismique. Considérez cela comme le volume de base du bourdonnement de la terre. En analysant statistiquement plus de vingt ans d'enregistrements continus provenant de capteurs enfouis près du cratère principal du volcan, ils ont pu filtrer le bruit aléatoire et isoler la vibration constante et sous-jacente du sol lui-même. Ils ont découvert que ce bourdonnement de fond ne reste pas constant ; il monte et descend de manières qui racontent une histoire sur ce qui se passe profondément sous le cratère.
L'étude a révélé que cette vibration de fond est un baromètre sensible de l'activité volcanique. Lors de deux périodes majeures d'agitation en 2014 et 2018, le bourdonnement de fond est devenu nettement plus fort. Cependant, le moment de cette augmentation a offert un rebondissement surprenant. En 2014, le bourdonnement a commencé à augmenter seulement après que le volcan a déjà commencé à trembler avec des séismes plus fréquents. La vibration semblait être une réaction à l'activité qui avait déjà commencé. En revanche, lors de l'agitation de 2018, le bourdonnement de fond a commencé à augmenter des mois avant que les séismes ne deviennent fréquents. Cet avertissement précoce suggère que le système interne du volcan changeait d'une manière que les moniteurs de séismes standards n'avaient pas encore détectée. Les chercheurs ont également remarqué que le « son » de la vibration changeait selon les capteurs qui écoutaient. En 2014, les vibrations semblaient provenir d'un lieu, tandis qu'en 2018, la source semblait s'être déplacée vers un autre point, plus proche du cratère. Cette différence implique que le volcan ne se comporte pas de la même manière à chaque fois qu'il se réveille ; le chemin que prennent la chaleur et les gaz pour atteindre la surface peut varier.
Même lorsque le volcan n'était pas dans un état d'alerte élevée, le bourdonnement de fond racontait toujours une histoire. Les chercheurs ont constaté que les niveaux de vibration augmentaient et diminuaient de concert avec de petits changements visibles à la surface, tels que le changement de couleur de l'eau du lac de cratère ou l'apparition de nouvelles évents de vapeur. Ces changements subtils, qui pourraient être manqués par d'autres méthodes de surveillance, étaient clairement reflétés dans les données sismiques. L'équipe a conclu que ces vibrations sont probablement causées par le mouvement des fluides volcaniques — l'eau chaude et le gaz — interagissant avec le système d'eaux souterraines peu profond sous le cratère. À mesure que ces fluides se déplacent et bouillonnent, ils génèrent un tremblement continu de faible intensité que les capteurs peuvent détecter.
La portée de ce travail réside dans sa capacité à voir l'invisible. En suivant le bourdonnement de fond, les scientifiques peuvent détecter la présence de fluides volcaniques même lorsqu'il n'y a pas de séismes forts ou de déformation du sol pour signaler un danger. L'étude suggère que cette méthode offre une nouvelle façon fiable de surveiller la santé d'un volcan sur de longues périodes. Elle montre que le calme bourdonnement de la terre n'est pas seulement un bruit à ignorer, mais un signal vital qui peut révéler les mouvements cachés du magma et du gaz bien avant qu'une catastrophe ne survienne. Pour les populations vivant près de Kusatsu-Shirane, et pour les volcanologues du monde entier, apprendre à lire ce langage subtil du sol pourrait faire la différence entre une éruption surprise et un avertissement opportun.
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