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Les volcans de la Chaîne des Puys peuvent-ils se réveiller ?

Rares sont ceux qui, en observant la silhouette des volcans d'Auvergne, ne se sont pas posés au moins une fois la question. Avec l'aide de Pierre Boivin, chercheur CNRS au laboratoire Magmas et Volcans de Clermont Ferrand, l'association essonnienne Planet Risk fait le point sur ce que l'on peut attendre de ces volcans et sur les moyens existants pour surveiller leur sommeil.

On dit que la volcanologie est une science jeune. Preuve s'il en est : jusqu'à une époque récente, les volcans de la Chaîne des Puys étaient considérés comme des amas de déchets miniers. C'est en 1752 que Jean-Etienne Guettard, médecin, biologiste et minéralogiste français, révèle la véritable nature des reliefs auvergnats. Il y reconnaît la roche volcanique dont il avait déjà étudié des échantillons en provenance du Vésuve et de l'île de la Réunion. Il affirme alors que ces "collines" ne sont rien d'autre que des volcans endormis.

Aujourd'hui, Clermont-Ferrand et ses 250 000 habitants ne peuvent ignorer la présence de ces édifices, postés à leur porte et visibles depuis la ville. Visibles à l'intérieur de la ville devrait-on dire puisque 5 éruptions explosives se sont produites à l'emplacement de la cité ou à proximité immédiate.

En demandant si les volcans de la Chaîne des Puys peuvent se réveiller on a peut-être tort. Il serait plus juste de se poser une question plus générale : "les volcans métropolitains peuvent-ils se réveiller ?". En effet, dans l'Hexagone le volcanisme est loin de se résumer à la Chaîne des Puys. Si elle est prise en exemple avant toute autre province volcanique, c'est notamment pour la fraîcheur de ses formes et la richesse pédagogique qu'elle représente : elle expose une fantastique diversité de dynamismes éruptifs à travers les édifices qui la composent.
NON, les volcans de la Chaîne des Puys ne se réveilleront pas... ils sont monogéniques ! Cela signifie qu'ils se sont créés au cours d'une seule éruption et qu'ils ne rentreront plus en activité. En revanche, de nouveaux volcans verront sans doute le jour : la dernière éruption remonte à moins de 10 000 ans et pour cette raison la région est considérée comme potentiellement active.

volcanspuysCarte volcanologique simplifiée de la Chaîne des Puys.
© Pierre Boivin
Si l'on devait vivre aujourd'hui un épisode volcanique en Auvergne, Clermont-Ferrand serait sans nul doute un des sites à haut risque (on parle bien de risque !). Mais, à l'heure qu'il est, la science est incapable de dire précisément où et quand cela se produira. Dans ces conditions, il est difficile de savoir où placer un système de surveillance.

Lorsque le magma se fraye un passage pour remonter en surface, la roche encaissante est fracturée sous la contrainte exercée. Le magma provoque des séismes de faible puissance sur son parcours ascendant. Ce sont ces signes que les scientifiques sont en mesure de détecter et qui permettraient de donner l'alerte. Mais combien de temps à l'avance ? En outre, si cela se produisait au sein de l'agglomération, l'activité humaine pourrait masquer les signaux précurseurs.
La complexité de la région n'est pas encore totalement comprise. Certaines réponses sont encore inaccessibles aux techniques et au matériel de recherche actuels. Mais il est essentiel de poursuivre les études et de comprendre la région pour se préparer à un réveil futur de l'activité volcanique.
Sans faire de sensationnalisme, on peut dire que la France métropolitaine est potentiellement soumise au risque volcanique toutes proportions gardées face à des régions menacées aujourd'hui par des volcans actifs.

01.La connaissance du passé volcanique

volcanspuys1La place de la Chaîne des Puys dans le volcanisme du Massif Central.
© Pierre Boivin
Les volcans de la Chaîne des Puys vont-ils se réveiller un jour ? Où, quand et comment cela pourrait-il se produire ? Serions-nous prévenus à temps ? Des questions pas aussi grotesques que cela et qui, à l'heure actuelle, restent sans réponse... ou presque.
Les scientifiques tentent encore aujourd'hui de lever le voile sur le thème de l'activité volcanique en France métropolitaine.


Si l'on veut parler de risque, tout volcanologue vous dira qu'il faut d'abord définir ce terme afin d'éviter des confusions regrettables. En effet, on nomme trop souvent "risque" ce que l'on devrait qualifier d'aléa. L'aléa désigne le phénomène (coulée de lave, retombée de cendre, coulée pyroclastique – mélange de cendre, blocs de tailles diverses et de gaz à haute température–...) tandis que l'évaluation du risque tient compte des populations et des infrastructures potentiellement menacées par ces aléas. Avant de s'intéresser aux risques encourus par les habitants du Massif Central il est donc nécessaire de s'interroger sur le type d'activité auquel on peut s'attendre.
Mais comment savoir ? Qui peut dire où, quand et comment l'activité volcanique se manifestera ? L'enquête revient aux scientifiques et leur meilleure arme est l'étude du passé volcanique de la région car c'est en connaissant l'activité passée que l'on peut recueillir des informations sur ce qui pourrait se produire à l'avenir. Si l'on sait comment a évolué le volcanisme dans le Massif Central depuis ses débuts jusqu'à nos jours, peut-on prévoir à coup sûr ce qu'il sera dans le futur ? Malheureusement les choses ne sont pas aussi simples. En revanche, les informations recueillies permettent de retracer une évolution du volcanisme, dans le temps et dans l'espace. Ces éléments permettent ensuite de spéculer sur les différents scénarios concernant la reprise potentielle d'une activité volcanique dans la zone.

Le centre de la France a connu des phases d'activité dont on a peine à imaginer la violence lorsqu'on parcourt les sentiers de randonnés du Massif Central sans avoir conscience de la nature volcanique de certains reliefs.
Pourtant la Chaîne des Puys à elle seule est un véritable hall d'exposition de la Volcanologie. Les 80 volcans qui la composent de Beaunit, au Nord, au Monténard, au Sud, permettent d'observer, distinctement les uns des autres, des édifices aux formes remarquables sur seulement 35 km de long.


Les Puys d'AuvergneLe Puy Chopine (protusion au premier plan), le cône de scories du Pariou (à gauche) et le Puy de Dôme (en arrière plan).
© Stéphanie Barde Cabusson
Les deux stratovolcans de la région complètent l'affiche, tout d'abord avec le Cantal, considéré comme éteint puisque inactif depuis 3 Ma (millions d'années). Plus au nord furent édifiés les Monts Dore où l'on peut atteindre le point culminant du Massif Central, le sommet du Sancy, à 1886m d'altitude. A la différence des volcans de la Chaîne des Puys, ces grands édifices sont nés de plusieurs phases éruptives distinctes et au terme d'une période de construction beaucoup plus longue. Le Sancy n'est inactif que depuis 230 000 ans ; cette période reste inférieure au temps nécessaire pour recharger un réservoir de magma comparable à celui qui a alimenté les éruptions à l'origine de cet édifice imposant. Un nouveau stratovolcan pourrait s'édifier dans le Massif Central mais pas avant qu'une réserve de magma suffisante ne se constitue sous la région, or les données géophysiques ne montrent pas de tel réservoir magmatique. La crainte de voir un stratovolcan en éruption dans le Massif Central est donc loin d'être d'actualité.

02.Dynamismes éruptifs

Le Gour de TazenatCe cratère d'explosion est aujourd'hui occupé par un lac parfaitement circulaire. On peut observer les produits caractéristiques de ce type d'éruption autour de ce site (tuffs).
© Stéphanie Barde Cabusson
Outre la richesse des types éruptifs représentés, ce qui fait la "célébrité" de la Chaîne des Puys et qui explique l'attention que lui portent les scientifiques est la fraîcheur des édifices volcaniques. C'est l'une des raisons qui font l'intérêt du site et la nécessité de l'étudier.

Le passé éruptif de la zone est là pour en témoigner, si l'activité devait reprendre en Limagne (à l'Est de la Chaîne des Puys), la probabilité serait forte de voir se produire une éruption phréatique ou phréatomagmatique. En effet, le magma pourrait traverser un des nombreux horizons perméables et gorgés d'eau présents dans un bassin sédimentaire tel que celui-ci. Cela pourrait alors engendrer une éruption au cours de laquelle l'énergie serait délivrée brutalement. Ce type d'éruption constitue par définition un risque élevé si elle se produit en zone urbanisée. On peut trouver les vestiges de ce type d'activité tout autour de la Chaîne des Puys : au Nord, le Gour de Tazenat (photo ci-dessous), à l'Est, le maar de Clermont-Chamalière en grande partie masqué par la ville et, au Sud, le Pavin occupé par un lac de plus de 90 m de profondeur. Ce dernier, est le résultat de l'une des dernières éruptions volcaniques du Massif Central puisqu'elle se serait produite il y a seulement 6700 ans.

Les cônes de scories, formés par l'accumulation de lambeaux de lave éjectés lors d'une éruption modérément explosive, (Puy Pariou vu ci-dessous au centre de la photo, Puy de Côme...), les dômes de lave (accumulation de lave visqueuse au dessus d'une bouche éruptive) tel que le Puy de Dôme ou encore les protusions (accumulation verticale de lave refroidie sous la forme d'aiguilles de lave) tel que le Puy Chopine sont également très bien représentés parmi les volcans auvergnats. Une telle diversité ne renseigne pas sur le type précis de volcanisme susceptible de se reproduire dans la région (effusif, explosif ?...) mais réduit toutefois beaucoup les possibilités.

 

volcanspuys5L’anomalie thermique sous le Massif Central : les couleurs chaudes représentent un ralentissement des ondes sismiques synonyme de températures plus élevées que la normale à cette profondeur.
© Stéphanie Barde Cabusson modifié d'après Granet M. et al.


Etude et surveillance

Encore une fois, ce sont deux termes à ne pas confondre. Alors que la surveillance doit être privilégiée dans le cas des volcans régulièrement actifs et menaçants, dans une région comme le Massif Central où aucun état urgence n'est a priori déclaré, c'est l'étude qui est favorisée.

Les études structurales, la géophysique, la pétrologie (étude des roches), la géochimie sont autant de disciplines des Sciences de la Terre utilisées pour étudier l'évolution chronologique et géographique des magmas et pour déterminer leur source. Par exemple, les enclaves de péridotite (fragments de roche du manteau non fondus principalement constitués d'olivine) remontées en surface par le magma lors d'une éruption donnent accès à la composition de la roche à partir de laquelle la lave s'est formée. Les caractéristiques de cette roche peuvent aider à comprendre les mécanismes profonds à l'origine du volcanisme : la géodynamique.

La géophysique est également un outil puissant pour visualiser et interpréter les profondeurs d'une région : la sismique a permis de mettre en évidence une anomalie à l'aplomb du Massif Central qui se traduit par une variation des vitesses des ondes sismiques jusqu'à environ 400 km de profondeur sous les zones volcaniques. Les anomalies de vitesse sont interprétées comme des variations de température (vitesse plus lente = matériau plus chaud, et réciproquement). Contrairement à l'idée reçue, la Terre n'est pas une sphère de magma sur lequel repose la croûte terrestre. Ne sont à l'état liquide, que le noyau externe (entre 3000 à 5000 km de profondeur) et des zones très ponctuelles du manteau (couche terrestre située entre la base de la croûte et le noyau soit entre environ 30 km et 3000 km de profondeur sous la surface du globe). Le manteau est bel et bien solide mais à l'échelle des temps géologique il peut se déformer de façon analogue à un matériau visqueux. De cette façon, du matériel mantellique (en provenance du manteau) est remonté sous le Massif Central : de la roche chaude a été amenée à des profondeurs et donc à des pressions inférieures à la « normale ». Une faible fraction de cette roche a ainsi pu fondre et remonter dans les couches les plus superficielles de la Terre pour parfois arriver en surface après un séjour plus ou moins long dans des réservoirs de magma (chambres magmatiques). L'anomalie thermique détectée est le témoin toujours visible aujourd'hui de la remontée de matière qui a eu lieu dans le manteau, à l'aplomb du Massif Central.

03.Scenario de la formation

volcanspuys1Un lien possible entre la formation des Alpes et l'histoire tectonique et volcanique du Massif Central.
© Stéphanie Barde Cabusson
La théorie du point chaud a d'abord été émise pour expliquer cette remontée de matière. Mais les données sismiques ne montrent pas de ralentissement des ondes sismiques (synonyme d'anomalie thermique) en dessous de 400 km de profondeur, ce qui est incompatible avec l'origine profonde attendue pour les points chauds. Une autre hypothèse a été proposée : l'histoire tectonique et volcanique du Massif Central aurait un rapport avec la formation des Alpes.


volcanspuys6Sismicité du Massif Central entre 1962 et 2001
© OPGC, avec l'accord de Philippe Labazuy, physicien adjoint, responsable du réseau sismologique Auvergne-Charente (OPGC-Rénass)
Lors de la formation d'une chaîne de montagne, l'épaississement de la lithosphère, se produisant au niveau de la chaîne (ce qui se traduit en surface par l'élévation de la montagne) doit être compensé en profondeur par la formation d'une racine. Celle-ci se forme par l'épaississement de la lithosphère mantellique qui s'enfonce progressivement dans le manteau. Dans un premier temps, la formation de cette racine aurait étiré la lithosphère adjacente, puis aurait provoqué des remontées de matière dans le manteau, à l'aplomb du Massif Central. Ces événements sont une cause possible pour expliquer le volcanisme au centre de la France.

La présence d'une anomalie thermique sous la région aujourd'hui permet de penser que de nouvelles manifestations volcaniques pourraient se produire de nouveau et justifie l'attention portée à cette zone.
Si la Volcanologie permet de mettre en évidence l'origine des magmas ou des cycles volcaniques, ces données ne représentent pas un outil de précision à l'échelle humaine ; le temps d'une vie humaine et un cycle volcanique sont deux quantités sans commune mesure. Une marge d'erreur de quelques dizaines de milliers d'années n'est pas considérable à l'échelle des temps géologique lorsqu'on parle de prévision volcanologique dans une région endormie. Ce n'est donc pas l'outil statistique qui permettrait de se préparer à une reprise de l'activité volcanique, mais plus probablement la surveillance.

volcanspuys7Les stations sismiques du réseau Auvergne (en bleu).
© OPGC avec l'accord de Philippe Labazuy
Toujours dans le registre de la géophysique, la surveillance du Massif Central est assurée par le réseau sismique Auvergne. Celui-ci est géré par l'Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC) et fait partie d'un ensemble plus vaste installé dans le cadre d'un programme national de surveillance sismique de la France (RéNaSS : Réseau National de Surveillance Sismique).
On peut calculer le risque sismique en fonction des informations recueillies sur les dernières années à partir des données instrumentales (magnitude sur l'échelle de Richter) et, avant l'existence d'un réseau de sismomètres, à partir des données sur la sismicité historique. Pour cette dernière, il s'agit de recueillir les données d'archive concernant les effets des séismes sur les personnes, les infrastructures et l'environnement (échelle d'intensité macrosismique). Un bulletin sismologique est édité chaque mois pour le réseau Auvergne et les données des stations sont émises en temps réel.

Le Puy de DômeLe Puy de Dôme surplombant l'agglomération clermontoise ; il s'est édifié à l'ouest de la faille de la Limagne, dont l'escarpement est visible ici. En contrebas, la ville a été construite en bordure du bassin sédimentaire de la Limagne.
© Stéphanie Barde Cabusson
Le réseau sismique Auvergne est essentiellement dédié au risque sismique au sens strict. Il est vrai qu'en France métropolitaine les manifestations sismiques sont plus fréquentes que les éruptions volcaniques. Toutefois, volcanisme et sismicité peuvent être liés et, en Auvergne, ce réseau est aussi le seul système permanent d'observation également utile à la surveillance volcanique. En cas de crise volcanique, les séismes produits par la fracturation de la roche sous l'effet de la remontée du magma seraient probablement détectés par le réseau de sismomètres. Le point d'émission pourrait également être calculé grâce aux temps d'arrivée des ondes sismiques aux différents détecteurs. Mais le système ne laisserait pas des semaines pour agir.


S'il est relativement facile de répondre à la question "l'activité volcanique peut-elle reprendre en France métropolitaine ?" par un oui, il est autrement plus difficile d'indiquer un lieu et une date ! Le rendez-vous est donc encore imprécis, tout autant que le type d'activité auquel on peut s'attendre. Il ne faut pas pour autant avoir peur de vivre dans les régions ayant connu des épisodes volcaniques : il ne faut simplement pas ignorer le potentiel de telles régions.

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