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Terre Géologie telex

Du sirop pour simuler les flux de magma

Frans Steenhoudt

Pour étayer empiriquement ses recherches doctorales sur les éruptions volcaniques, Sam Poppe, chercheur à la VUB et volcanologue, a dû faire appel à toute sa créativité. Il n’a pas seulement étudié les volcans éteints à Oslo et ceux plus actifs de La Réunion. Il a aussi simulé les mouvements souterrains du magma dans son laboratoire… avec du sirop. Et afin de visualiser les mouvements de ce sirop dans ses modèles réduits de volcans, il a fait faire des tomodensitogrammes de ses constructions.

Concrètement, le chercheur a rempli des récipients d’un mélange de plâtre et de sable. Au fond, il a placé un petit tube, où il a ensuite fait circuler un liquide. La manière dont le fluide s’est écoulé à travers le mélange et s’est frayé un chemin vers le haut a été représentée en 3D, à l’aide de techniques d’imagerie médicale, à l’UZ Brussel.

« Dans les expériences, tout était à l’échelle », explique Sam Poppe. « Le mélange de sable et de plâtre pouvait être plus dur ou plus tendre, en mélangeant plus ou moins de plâtre. Chaque centimètre dans les boîtes correspondait à des distances allant dans la réalité de cinq cents mètres à deux kilomètres. J’ai ensuite injecté un liquide dont la viscosité est comparable à celle du magma liquide: du sirop! La pression à laquelle le liquide a été injecté dans le mélange sable-plâtre était également à l’échelle. De cette façon, j’ai pu imiter un équilibre entre tous les paramètres physiques, tout comme dans la nature. »

La façon dont le sirop s’est déplacé dans le mélange s’est avérée plus complexe que ne le supposaient les modèles informatiques de mouvements magmatiques et de déformations de surface observés dans les vrais volcans.

« La plupart des modèles supposent une déformation élastique de la croûte terrestre par le mouvement du magma », explique le chercheur. « C’est parce que les créateurs de ces modèles se limitent à l’observation de la surface de la Terre. Et qu’ils travaillent avec des images satellites qui cartographient sa déformation. Mais le magma se déplace sous cette surface, et nous ne pouvons que deviner comment se produisent ces mouvements ».

« Avec mes modèles réduits de volcans, nous sommes plus près de la réalité. Ils contiennent, comme dans la nature, des fissures internes. Lesquelles ont été comblées par le sirop. Les déformations causées par la migration du magma sont donc beaucoup plus complexes qu’on ne l’avait supposé et observé jusqu’à présent. »

En utilisant la tomodensitométrie pour visualiser en détail ces écoulements, Sam Poppe estime qu’il apporte une couche supplémentaire d’informations aux modèles informatiques. Il a testé ses résultats sur des images satellitaires de trois éruptions du Piton de la Fournaise, à La Réunion, en 2018.

Le Dr Poppe va désormais tenter d’affiner ses modèles informatiques lors d’un post-doctorat à l’Université d’état de Pennsylvanie, aux États-Unis. Il espère rendre plus fiables encore les modèles qui prédisent les éruptions volcaniques.

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