Le super volcan de Yellowstone

Cette célèbre expression lourde de sens extraite du livre de la Genèse confond à bon escient cendre (efer) et poussière (afar). La cendre évoque les résidus d'une combustion totale mais également les restes calcinés d'un corps. La poussière exprime un résidu, un ensemble de particules sans importance, leur comparaison exprimant la précarité de notre existence.

Le parc national de Yellowstone s'étend dans le Wyoming sur près d'un million d'hectares (88 x 95 km). En 1971, de violentes pluies se sont abattues à 500 km du parc, dans la région est du Nébraska, l'état situé juste à l'est du Wyoming. A cette occasion le paléontologue américain Mike Voorhies de l'Université de Nébraska explora la région située à l'ouest de la ville d'Orchard et découvrit environ 200 fossiles de rhinocéros et d'animaux préhistoriques parmi lesquels des chameaux, des lézards, des chevaux et des tortues. Tous moururent brutalement il y a 10 millions d'années, la plupart alors qu'ils étaient encore jeunes et les femelles encore grosses.

Puisqu'ils ne sont ni morts de vieillesse, ni dans des combats ou noyés, seule une catastrophe majeure pouvait expliquer cette hécatombe. Des fragments d'os furent envoyés au Prof. Karl Reinhard de l'Université de Nébraska pour analyse. Les squelettes étaient couverts d'un élément organique lié à la maladie de Marie, une maladie que les animaux peuvent contracter au contact de l'air et qui attaque les poumons un peu comme la pneumonie. Tous les animaux, sans exception, avaient été infectés. Dans le détail, on constata que leurs poumons n'étaient pas remplis de fluide comme dans le cas d'une pneumonie mais ils avaient été lacérés et remplis de cendres. Ces animaux avaient succombés sous un nuage épais de cendres volcaniques, crachant tout leur sang et se désséchant lentement dans d'atroces souffrances. Ce phénomène se rapproche des nuées ardentes sans toutefois en avoir les effets thermiques.

Problème, l'état du Nébraska est formé de grandes plaines et n'abrite aucun volcan. Le plus proche, Bruneau Jarbridge, est éteint et se situe en Idaho à 1600 km plus à l'ouest. Aujourd'hui on y pratique le kayak et le canyoning dans des rapides qui atteignent localement la classe III et IV.

Quant au mont St Helens, il est encore un peu plus éloigné, dans l'état de Washington, près de la côte Pacifique. Aussi loin que remontent les archives, le Nébraska n'a jamais été volcanique. Or la moitié du nord des Etats-Unis fut recouvert à cette époque d'une couche de 2 mètres de cendres ! Le ou les volcans devaient être des centaines de fois plus puissants que les volcans ordinaires. D'où ces cendres pouvaient-elles bien provenir ?

Nous savons que les cendres sont relativement lourdes par rapport aux poussières mais elles peuvent être transportées par le vent à quelques dizaines ou quelques centaines de kilomètres d'un volcan.

En comparant les cendres d'Orchad à celle de Bruneau Jarbridge, le géologue Bill Bonnichsen de l'Idaho Geological Survey découvrit que les compositions minéralogiques des deux groupes de roches étaient similaires, comme si elles provenaient du même gisement.

Et de fait, le canyon de Bruneau Jarbridge est principalement constitué de rhyolite et de lave, la même que celle que l'on trouve dans les roches jaunes de Yellowstone d'où le parc tire son nom. Il en vint à la conclusion logique que Bruneau Jarbridge était donc responsable de la catastrophe survenue à Orchad. Il s'agissait d'un super volcan.

Jusqu'à présent les chercheurs s'étaient très peu intéressés à cette classe de volcan. Et pour cause. Tous pensaient que les super volcans tels ceux qui ont conduit à la formation des trappes du Deccan ou de Sibérie avaient disparu ou étaient en tous cas dans un profond sommeil et sans la moindre activité. On s'est longtemps demandé à quoi ils ressemblaient et s'il n'en restait pas quelques uns cachés sous la végétation ou noyés sous plusieurs mètres d'eau. Quant au public, c'est grâce au documentaire de la BBC qu'il entendit parler des super volcans pour la première fois.

En deux mots, on peut dire qu'un super volcan produit des éruptions et des explosions d'une ampleur catastrophique, pour ne pas dire apocalyptique. C'est un événement majeur qui décime en général toute la population d'une région, sa superficie pouvant dans notre exemple couvrir les 2/3 des Etats-Unis et tuer des dizaines de millions de personnes en quelques minutes ! Personne ne peut concevoir une telle éruption car depuis que l'homme écrit ses mémoires, personne n'en a été témoin.

Le professeur Bill McGuire, volcanologue et géophysicien au Centre Benfield Greig de l'UCL aux Etats-Unis, nous rappelle que les super éruptions sont souvent appelées "VEI 8" ce qui représente le degré 8 sur l'échelle d'indice d'explosivité volcanique, l'indice VEI variant entre 0 et 8. Chaque degré représente une éruption 10 fois plus puissante que la précédente. Le Mont St.Helens par exemple fut classé VEI 5, paroxysmal. Pour vous donner une idée de sa puissance, il libéra une énergie équivalente à 27000 fois celle de la bombe d'Hiroshima (12.5 kT) soit plus de 337 MT de TNT ! Il propulsa 470 millions de tonnes de cendres, de terre et de cailloux dans un rayon de 30 km et fit malheureusement 57 morts.

Maintenant asseyez-vous bien. Si on représente une éruption VEI 8 nous parlons d'une toute autre échelle. Il s'agit d'une éruption dite "méga-colossale" équivalente à celle de 1000 volcans comme le St Helens simultanément. L'énergie libérée correspond à 22 fois la puissance libérée par la bombe H américaine la plus puissante, Castel Romeo qui explosa le 26 mars 1954 à Bikini ! Dans notre modèle réduit, la quantité d'ejecta représente... un mètre cube ! Nous pouvons placer un million de petits dés de VEI 5 dans le volume qu'il occupe !

Aujourd'hui il existe 1500 volcans actifs dans le monde. Chaque année nous assistons à 50 ou 60 éruptions volcaniques dans le monde. Ce sont essentiellement des VEI entre 0 et 3. Quasiment tous les volcans émettent des gaz nocifs comme le gaz carbonique et le dioxyde de souffre et parfois uniquement des cendres. La plupart éjectent de la lave relativement fluide contenant du gaz qui peut facilement s'échapper sans provoquer d'explosion. D'autres explosent en libérant des coulées pyroclastiques (gaz, vapeur d'eau et débris solides à haute température s'écoulant à plusieurs centaines de km/h à hauteur du sol), mais les super volcans sont tout différents.

Tout d'abord ils ne forment pas de dômes montagneux, mais des dépressions dans le sol. Bien que nous n'en ayons jamais observé en éruption, en étudiant les roches qui les entourent, les scientifiques sont parvenus à déterminer de quelle manière ils se formaient.

Ainsi que l'explique le schéma présenté à droite, comme tous les volcans, tout commence par un colonne de magma qui monte des entrailles de la Terre.

Ce magma peut stagner quelques millénaires dans le manteau à quelques centaines de kilomètres sous la surface, formant un point chaud. Sous certaines conditions, plutôt que de percer la surface, le magma s'accumule dans un lac sous-terrain et finit par faire fondre localement l'écorce terrestre, transformant la roche elle-même en un magma épais.

On ignore exactement pourquoi, mais sous les super volcans se forme un vaste réservoir de roche fondue. C'est ce qu'on appelle la caldera active. Le magma est si épais et si visqueux qu'il emprisonne les gaz, conduisant à une augmentation colossale de la pression en quelques milliers d'années.

Lorsque la chambre magmatique n'est plus en mesure de contenir cette pression on assiste à une éruption explosive des centaines de fois plus puissante que l'écoulement normal du réservoir à travers les fissures de la roche. Cet effet détruit le plafond de la chambre formant un énorme cratère qui peut atteindre une centaine de kilomètres de diamètre. Le volcan s'effondre et se transforme en caldera.

Si la catastrophe se produit en mer, il se crée un tsunami et ce qui reste du super volcan risque d'être englouti sous les eaux. C'est ce qui s'est produit à Santorin et à Toba et certainement dans d'autres super volcans aujourd'hui éteints et indécelables.

Le principal facteur qui détermine la taille des éruptions d'un super volcan est la quantité de magma disponible. Si un énorme volume de magma s'accumule sous l'écorce, nous avons potentiellement une chance d'assister à une très très grande éruption.

Il existe à travers le monde quelques endroits qui réunissent les conditions géologiques pour créer des chambres magmatiques aussi vastes. On les compte sur les doigts d'une main et les chercheurs ne sont même pas sûr de pouvoir trouver tous les super volcans qui existent encore. Nous en connaissons au moins deux. Il existe à Sumatra un super volcan aujourd'hui situé au centre d'un lac baptisé Toba. Personne ne fut témoin de son éruption qui se produisit voici 74000 ans.

Le second est plus étonnant, c'est le parc national de Yellowstone, aux Etats-Unis. On le connaît essentiellement pour ses paysages "d'enfer" : le lac arc-en-ciel de Grand Prismatic Spring qui doit ses couleurs à des cyanobactéries, les sources chaudes de Mammoth Hot Spring couvertes localement de slimes et son geyser Old Faithful, le Vieux Fidèle qui jaillit toutes les 65 à 92 minutes jusqu'à 55 mètres de hauteur. Mais de temps en temps, certains sentiers sont fermés au public en raison de l'activité thermale trop intense, preuve s'il en est que s'il peut se présenter sous des aspects attrayants, il n'en demeure pas moins capricieux. Restait à savoir pourquoi.