Des relevés récents ont révélé que le réservoir à magma du volcan à caldeira de Kikai, au Japon, qui a déclenché l’une des plus importantes éruptions volcaniques de l’Holocène, se remplit à nouveau. Alors que la dernière éruption remonte à 7 300 ans, les analyses chimiques ont montré que le nouveau matériau de la chambre magmatique a une composition différente et ne constituerait donc pas un vestige de cette première éruption.
Certaines éruptions volcaniques sont si violentes qu’elles projettent d’immenses quantités de magma en un laps de temps très court. Ces phénomènes peuvent affecter des zones jusqu’à 12 km de profondeur. Les rejets de magma et les explosions de ces volcans ravagent une grande partie des paysages qui les entourent et laissent derrière eux des cratères larges et peu profonds appelés « caldeiras ».
Parmi ces supervolcans figurent par exemple la caldeira de Yellowstone, aux États-Unis, celle de Toba, qui abrite aujourd’hui le plus grand lac volcanique au monde sur l’île de Sumatra, et la caldeira de Kikai, au Japon. Kikai est un volcan en partie sous-marin dont la dernière éruption remonte à 7 300 ans. Les données historiques ont montré qu’il s’agissait probablement de l’éruption la plus importante de l’Holocène, l’ère géologique actuelle.
Ces volcans peuvent entrer en éruption à nouveau, mais les processus précédant ces éruptions sont largement incompris, ce qui entrave la planification de stratégies de prévention. Les chercheurs estiment que la compréhension de ces processus ainsi que la prédiction des éruptions futures reposent sur la quantification du magma réinjecté à l’intérieur de la chambre magmatique.
« Nous devons comprendre comment de telles quantités de magma peuvent s’accumuler pour comprendre comment se produisent les éruptions géantes de caldeiras », explique Seama Nobukazu, géophysicien à l’Université de Kobe, dans un communiqué. Seama et ses collègues ont utilisé la caldeira de Kikai pour développer un modèle quantitatif de la réinjection de magma après une éruption de type caldeira, dans le cadre d’une récente étude.
Kikai constituerait un modèle idéal pour ce genre d’étude, car le fait qu’il soit en grande partie sous l’eau représente un avantage important, en permettant la réalisation de relevés systématiques à grande échelle dans un environnement plus homogène et accessible aux instruments. « La situation sous-marine nous permet de réaliser des relevés systématiques à grande échelle », indique l’expert.
Une réinjection de magma entre 2,5 et 6 km de profondeur
De précédentes études ont suggéré la présence d’une réinjection de lave de 133 à 183 km³ dans la chambre magmatique de Kikai, ce qui en ferait le volume le plus important de l’Holocène. La présence d’un dôme de lave central post-caldeira, issu d’une source de magma différente de la première éruption, a également été suggérée. Afin d’étayer ces observations, l’équipe de Seama a effectué une analyse de réfraction d’ondes sismiques de la chambre magmatique.
Des réseaux de canons à air comprimé induisant des ondes sismiques artificielles ont été utilisés, ainsi qu’un ensemble de 39 sismomètres de fond océanique réceptionnant ces ondes le long d’une ligne de 175 km à travers le volcan. Cette approche a permis de caractériser avec précision la taille et la structure du réservoir de magma.
Le géophysicien Seama Nobukazu et son équipe de l’université de Kobe ont découvert une importante zone de magma directement sous le volcan entré en éruption il y a 7 300 ans. Ils ont également caractérisé la taille et la forme de ce réservoir magmatique. © A. Nagaya et al. (2026)
D’après les résultats publiés dans la revue Communications Earth & Environment, une importante zone de réinjection de magma se trouve directement sous le volcan. L’analyse de la vitesse de propagation des ondes sismiques indique qu’elle se situe à faible profondeur, notamment entre 2,5 et 6 kilomètres.
Selon Seama, « compte tenu de son étendue et de sa localisation, il est clair qu’il s’agit du même réservoir de magma que lors de l’éruption précédente. » Le magma présent ne serait toutefois pas un vestige de cette éruption mais aurait été injecté ultérieurement.
Les analyses chimiques ont montré que les matériaux produits par cette injection de magma et d’autres injections récentes ont une composition différente de celle des matériaux éjectés lors de la dernière éruption géante. En outre, les chercheurs ont confirmé qu’au centre de la caldeira, un nouveau dôme de lave s’est formé au cours des 3 900 dernières années.
L’étude actuelle permet aux chercheurs de proposer un modèle général de réalimentation des réservoirs magmatiques sous les volcans de type caldeira. © A. Nagaya et al. (2026)
« Ce modèle de réinjection de magma est cohérent avec l’existence de grands réservoirs de magma peu profonds sous d’autres caldeiras géantes comme Yellowstone et Toba », ajoute Seama. La prochaine étape de l’étude serait d’optimiser les approches de mesures et d’analyses afin de comprendre les cycles de réapprovisionnement en magma de ces supervolcans. « Notre objectif ultime est de mieux surveiller les indicateurs cruciaux des futures éruptions géantes », conclut l’expert.
