Comment le fond marin de Santorin dévoile les secrets des tsunamis volcaniques

Les empreintes laissées sur le fond marin de la mer Égée servent d’indicateurs précieux pour une meilleure évaluation des risques de tsunamis volcaniques.

L’éruption colossale minoenne de Santorin dans la mer Égée se classe parmi les événements volcaniques explosifs les plus importants de la période holocène. Cette catastrophe naturelle catastrophique s’est produite à la fin de l’âge du bronze, provoquant une violente rupture de Santorin, projetant des quantités massives de roche volcanique chaude et de gaz à travers la Méditerranée orientale. Un énorme tsunami qui en a résulté a fait des ravages sur la côte crétoise, dévastant de nombreuses colonies minoennes. Actuellement, la seule preuve de l’ampleur passée de Santorin est l’île avec ses larges bords de caldeira qui dépassent de la mer.

Une équipe de chercheurs du GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, en collaboration avec des collègues de l’Université de Rhode Island, de l’Université de Hambourg, de l’Ocean Discovery League, de Saunderstown et de l’Université d’Athènes, a cherché à décoder la cause de la tsunami colossal survenu il y a 3 600 ans. Ils se sont lancés dans une étude détaillée de l’impact de cette énorme cascade d’événements sur le fond de l’océan.

En octobre 2019, une équipe dirigée par le géophysicien marin Dr Jens Karstens a collecté de nouvelles données géophysiques avec le navire de recherche R / V Poseidon autour de la caldeira de Santorin. Avec des ondes sonores, ils ont créé une image structurelle du sous-sol. Les chercheurs ont combiné les nouveaux profils sismiques avec les données de bathymétrie de fauchée recueillies lors de plusieurs expéditions internationales précédentes. Ceux-ci fournissent des informations sur la profondeur de l’eau et la morphologie détaillée du fond marin.

Dans les profils sismiques à haute résolution, les structures sédimentaires ondulées, appelées formes de fond ondulantes du fond marin, qui se trouvent radialement autour de la caldeira et s’étendent jusqu’à 25 kilomètres du volcan, sont clairement frappantes. Dans leur étude, aujourd’hui publiée dans la revue scientifique Lettres sur les sciences de la Terre et des planètesles chercheurs montrent que ces structures sont très importantes pour interpréter la genèse des tsunamis volcaniques.

Les tsunamis volcaniques ont jusqu’à présent été mal compris en raison de la cascade compliquée d’événements impliqués dans leur déclenchement. « Reconstruire la morphologie des fonds marins est un pas en avant vers une meilleure compréhension de la génération des tsunamis lors de grandes éruptions », explique Jens Karstens.

Les formes de lit des fonds marins ressemblent à des ondulations ou à des dunes que l’on peut observer dans le lit des rivières ou sur la plage. Ils se développent à l’interface de l’eau et du fond de l’océan en raison du transport des sédiments par l’écoulement de l’eau. Dans le cas de Santorin, les sédiments se sont formés lorsque des courants de gaz chauds denses et de roches volcaniques, appelés flux pyroclastiques, sont entrés dans l’océan après avoir coulé à grande vitesse sur les flancs volcaniques. Un autre processus qui peut produire de tels reliefs ondulés est la déstabilisation des sédiments sur les flancs volcaniques.

“Grâce à l’analyse de nos nouvelles données de sismique réflexion, nous avons pu montrer qu’en réalité les gisements autour de Santorin ne sont pas uniformes. Ils sont plus épais au nord et plus fins sur les autres flancs », décrit Karstens. Au nord de Santorin, les formes ondulantes du fond marin ont été formées par des coulées pyroclastiques et sur les autres flancs, les chercheurs voient des preuves que ces structures sédimentaires sont liées à des instabilités des flancs volcaniques, que l’on pense avoir été formées ou réactivées lors de l’éruption minoenne. «Nous ne pouvons pas reconstituer la dynamique exacte du mouvement de masse, en particulier la vitesse à laquelle les masses rocheuses ont glissé sur les pentes de Santorin. Cependant, nos découvertes indiquent qu’elles ont contribué à la génération du tsunami minoen destructeur », explique le géophysicien.

Déclenché par un tremblement lors de la grande éruption formant une caldeira, des segments de la pente volcanique ont glissé sur des centaines de mètres sur le flanc. Cela a provoqué le déplacement de grandes masses d’eau, générant une énorme vague de tsunami. Les chercheurs estiment que la quantité de matière qui s’est déplacée sur les flancs volcaniques lors de l’éruption minoenne a été de deux kilomètres cubes. En comparaison, seul un dixième du volume total équivalent a été déplacé lors d’un récent tsunami généré par un effondrement à Anak Krakatau en 2018, qui a dévasté les côtes environnantes du détroit de Sunda en Indonésie.

Les déformations du sous-sol s’étendant à 200 mètres de profondeur sous le fond marin montrent que les instabilités de pente peuvent également être réactivées par des tremblements de terre tectoniques régionaux qui se sont produits avec des magnitudes supérieures à 7 (M7+) dans la région de Santorin dans le passé, provoquant des tsunamis destructeurs.

“Cette étude souligne l’importance de la compréhension des instabilités de flanc pour l’évaluation des risques de tsunami sur les volcans actifs”, déclare le professeur de géomécanique marine à GEOMAR, le Dr Morelia Urlaub, chef du projet PRE COLLAPSE et co-auteur de la publication. L’éruption minoenne est l’une des éruptions volcaniques les mieux étudiées au monde et Santorin offre l’opportunité unique de relier la formation des dépôts ondulants du fond marin aux processus volcaniques.

En août 2023, des membres du groupe de recherche PRE COLLAPSE se rendront à Anak Krakatau avec le navire de recherche RV Sonne pour effectuer des levés sismiques et bathymétriques similaires afin d’étudier les éruptions de 1883 et 2018. Ils pourront utiliser les connaissances nouvellement acquises sur les formes de fond ondulantes du fond marin pour mieux interpréter et comparer les structures souterraines de Krakatau et de Santorin et évaluer comment leurs découvertes peuvent être appliquées pour l’évaluation des risques également sur d’autres volcans marins actifs.

Référence : “Formation de formes de fond ondulantes pendant l’éruption minoenne et leurs implications pour la dynamique de l’éruption et la stabilité des pentes à Santorin” par Jens Karstens, Jonas Preine, Steven Carey, Katherine LC Bell, Paraskevi Nomikou, Christian Hübscher, Danai Lampridou et Morelia Urlaub, 7 juin 2023, Lettres sur les sciences de la Terre et des planètes.
DOI : 10.1016/j.epsl.2023.118215