La découverte des avalanches de débris

En 1980, l’éruption du mont Saint Helens fit prendre conscience de l’existence d’un « nouvel » aléa volcanique. Désormais, on savait qu’un volcan pouvait s’effondrer de manière catastrophique. Souvent présentée comme cela, l’histoire ne résiste pourtant pas à une analyse des archives, qui montrent que plusieurs avalanches de débris avaient déjà eu lieu devant témoins, sans forcément avoir le même retentissement.

Il convient d’abord de définir ce qu’est une avalanche de débris. Il s’agit de l’effondrement, en général partiel, d’un édifice volcanique. Mue par la gravité, une masse de roches dévale les flancs du volcan à grande vitesse et peut encore parcourir plusieurs dizaines de kilomètres sur terrain plat avant de s’arrêter. Ces avalanches sont généralement sèches, c’est-à-dire que l’eau n’est pas impliquée dans leur écoulement – en présence d’eau on parle plutôt de « coulée de débris », un phénomène différent. Notez qu’une avalanche de débris n’est pas toujours concomitante à une éruption comme ce fut le cas au mont Saint Helens. Les stratovolcans sont des édifices par nature instables : ils sont constitués d’une accumulation de matériaux hétéroclites (cendres, lapillis, lave…), souvent poreux et altérés par les fumerolles, qui en font des constructions bien moins solides que les montagnes « classiques », granitiques ou sédimentaires. Ils présentent en plus de fortes pentes, pouvant atteindre 30° près du sommet, ce qui favorise d’autant leur instabilité. Ils peuvent ainsi s’effondrer sans qu’il y ait forcément d’activité éruptive, à l’occasion d’un séisme par exemple.

 Sur le terrain, les avalanches de débris se présentent comme un mélange hétéroclite de blocs de tailles très diverses pris dans une gangue de particules très fines, la « matrice ». Cette matrice est issue de la pulvérisation de certains blocs pendant leur transport – ceux ayant survécu à ce traitement présentent souvent des fractures dites « en puzzle ». Les blocs peuvent atteindre des tailles considérables, parfois plusieurs centaines de mètres (on parle alors de « mégablocs ») ! Des morceaux entiers de volcan restés intacts lors de son effondrement (photo ci-dessus). Ceux qui demeurent en surface du dépôt forment ce que l’on appelle des hummocks : des centaines de collines, souvent coniques, qui émergent du sol comme des icebergs sur l’océan (photo ci-dessous). L’autre trace visible dans le paysage suite à une avalanche de débris est la cicatrice laissée dans le volcan, généralement en forme de U ou de fer à cheval, au niveau du flanc effondré. Ce sont ces marques imprimées dans la terre qui vont mettre certains esprits sur la piste des avalanches de débris.

Des intuitions sans observations

En effet, plusieurs personnes ont eu une certaine intuition du phénomène sans l’observer directement, mais en identifiant son impact sur le paysage. Ainsi sur l’île de Java (Indonésie), plusieurs auteurs ont proposé un lien entre le « pays des dix mille monticules », près de Tasikmalaya, et le tout proche volcan Galunggung – ces collines sont en effet des hummocks déposés par un effondrement du volcan il y a plusieurs milliers d’années. Dans son immense somme sur la géographie de Java[1], le naturaliste néerlandais Franz Wilhelm Junghuhn identifie clairement les collines de Tasikmalaya comme les restes d’une éruption passée du Galunggung, même si le processus exact de leur formation reste mal défini. D’après les témoignages recueillis auprès des locaux, Junghuhn indique aussi que les sommets des monticules servirent de refuge aux habitants qui fuyaient les lahars (torrents de boue volcanique) lors de l’éruption du volcan en 1822. Les dépôts de l’ancienne éruption ont donc préservé des vies de la nouvelle – qui fit tout de même plus de 4 000 victimes.

 D’autres voyaient dans ces formes un paysage d’origine anthropique : ils auraient été construits par les hommes pour épierrer les rizières… D’ailleurs, les locaux n’appellent-ils pas cette région bakoul toumpa beras, les « paniers à riz renversés » ? Un autre Néerlandais, le géologue Berend George Escher (et demi-frère de l’artiste M. C. Escher), va plus loin dans le rapprochement entre les collines et le volcan. En 1925, muni d’un relevé topographique précis de la zone, il entreprend de calculer le volume des « dix mille monticules » – en réalité il en compte « seulement » 3 648… Il obtient le chiffre total de 142 millions de mètres cube[2]. Il estime ensuite le volume de ce qu’il appelle le « secteur manquant » du Galunggung, c’est-à-dire la cicatrice laissée par l’avalanche de débris, obtenant près de 3 000 millions de mètres cube, soit vingt fois plus. Malgré cette différence, Escher reste convaincu que les monticules sont bien issus du volcan – il a observé des blocs de lave andésitique en leur sein. Il invoque le fait que les monticules ne représentent que la partie supérieure du dépôt :

Par contre, les coupures des rivières et des ruisseaux démontrent que la même formation de matériaux andésitiques fins et grossiers mélangés s’étend sous les dépressions. Aux environs de Tjikiara et Tjimoulou s’est creusé un lit à 15 mètres en contrebas de la route et laisse apercevoir une coupe composée de matériaux gros et fins contenant de gros blocs anguleux d’andésite. Il n’est pas possible de déterminer la profondeur à laquelle s’étend cette formation. Il est cependant évident qu’une couche de débris d’une épaisseur moyenne de 20 mètres environ, et dont les monticules ne sont que les parties culminantes, représente un cubage considérable. En tenant compte de l’identité de la composition des monticules et de la couche de débris sous-jacente, il me semble que l’explication la plus probable est celle que les deux doivent le jour à un éboulement, parti du secteur maintenant disparu du volcan.

Juste en observant le paysage et en faisant des calculs, Berend George Escher avait ainsi réuni presque toutes les pièces du puzzle. Presque, car il se trompe finalement sur la nature exacte de l’éboulement : il invoque un grand lac de cratère dont l’eau aurait fait pression sur le flanc du volcan avant sa rupture. Dans sa théorie, le pays des dix mille collines est donc un dépôt de lahar, alors que l’on sait désormais que l’eau n’est pas un élément nécessaire à sa formation. Mais en l’absence d’avalanches « sèches » contemporaines – ou au moins de la diffusion de leur existence – cette explication demeure la plus commune à l’époque. Ainsi Grange, en 1931, propose le même phénomène comme origine des « collines coniques » des monts Taranaki et Ruapehu[3].

Des observations assez anciennes

Avant même ces intuitions, des avalanches de débris se sont produites devant témoins. En voici deux exemples ayant eu lieu aux xviii^e et xix^e siècles. La plus ancienne a eu lieu en 1792 au mont Unzen (Japon). Cette année-là, ce dangereux volcan – qui tuera les Krafft, entre autres victimes, 200 ans plus tard – connut une éruption qui débuta en février, produisant une coulée de dacite, lave visqueuse qui s’écoula plutôt paisiblement dans les premiers temps. Mais le 21 mai, une partie du volcan s’effondra, générant une avalanche de débris cataclysmique qui s’écoula vers l’est, détruisant une partie de la ville de Shimabara avant d’entrer dans la mer, ce qui provoqua un tsunami dévastateur. Au total (avalanche et tsunami), cette catastrophe fit plus de 15 000 victimes. Ici les hummocks ont donc été déposés principalement dans la mer, et constituent aujourd’hui un chapelet d’îlots (Tsukumojima, image ci-dessous). Cette éruption, dont l’avalanche de débris, a largement été documentée par ses contemporains, qui en firent de nombreuses représentations graphiques. Bien plus tard (mais avant l’éruption du mont Saint Helens), les géologues japonais avaient clairement identifié l’origine de ce dépôt, même s’ils parlaient alors de « glissement de terrain ».

 Un siècle plus tard, un autre volcan nippon connut le phénomène. Il s’agit du mont Bandai, sur l’île Honshu. En 1888, une grosse éruption produisit des écoulements pyroclastiques, mais aussi une volumineuse avalanche de débris (1,5 km³) qui parcourut 11 km et détruisit plusieurs villages. Les géologues japonais Seikei Sekiya et Yasushi Kikuchi arrivèrent sur place quatre jours après la catastrophe et commencèrent à étudier la zone et recueillir des témoignages. Ils publièrent l’année suivante un long compte-rendu en anglais de leurs découvertes[4]. Ils reconnaissent que la majeure partie des dépôts éruptifs n’a pas été éjectée par l’éruption mais plutôt mise en place « comme un glissement de terrain ». Leurs dessins (ci-dessous) montrent la morphologie conique typique des hummocks ; ils les qualifient poétiquement de « nombreux petits Fujiyamas ». Bien qu’ils aient pris soin de ne pas écrire leurs résultats dans la langue de Mishima, ils sont restés confidentiels.

 Dernier exemple, plus récent et hors du Japon cette fois. En 1956, le volcan russe Bezymianny (littéralement « sans nom ») entra en éruption au Kamtchatka. Après plusieurs mois d’activité caractérisée par la croissance d’un cryptodôme – un dôme de lave qui pousse à l’intérieur du volcan – une partie de l’édifice s’effondra vers l’est. Cette avalanche s’accompagna d’un « blast » latéral dont le souffle coucha les arbres. À l’époque, les volcanologues russes qui étudièrent le site considérèrent les dépôts comme issus d’une activité explosive « classique », les identifiant comme les produits de coulées pyroclastiques. Ce n’est qu’en 1980, à la lumière des événements du mont Saint Helens, que l’on reconsidéra les choses. Les deux éruptions sont extrêmement similaires ; en fait, on classifie aujourd’hui les avalanches de débris en plusieurs catégories : celle du mont Saint Helens est classifiée comme « de type Bezymianny ». Antériorité oblige, c’est bien le volcan russe qui a donné son nom à la catégorie. (Les deux autres types d’avalanches sont… Bandai et Unzen ! Nous ne reviendrons pas en détails sur leurs différences dans cet article qui se veut avant tout historique.) Depuis son effondrement, le Bezymianny panse ses plaies : un dôme de lave est en train de combler la cicatrice.

Prise de conscience et réinterprétations

Si l’avalanche de débris du mont Saint Helens en 1980 n’est pas la première a avoir été observée et décrite, il faut tout de même reconnaître qu’elle a généré une véritable prise de conscience du phénomène au sein de la communauté volcanologique. Elle a ainsi permis de nombreuses réinterprétations de dépôts autrefois attribués à d’autres processus. Comme à Perrier (Puy-de-Dôme) par exemple, où un vaste dépôt jadis considéré comme une succession de lahars est aujourd’hui interprété un peu différemment. Si les couches inférieures du dépôt sont bien des lahars, la massive partie supérieure (jusqu’à 60 mètres d’épaisseur) est en réalité une avalanche de débris venue du volcan du Sancy, à 35 kilomètres de l๠! De par le monde, de nombreux autres affleurements volcaniques mal compris ont ainsi pu être caractérisés à la lumière des événements du mont Saint Helens, parfois à tort (voir encadré ci-dessous).

 Les avalanches de débris font donc partie du cycle de vie d’un volcan et ne sont pas rares à l’échelle des temps géologiques. Une récente compilation[5] a recensé 1 001 avalanches issues de 594 volcans ; la plupart des événements qui ont pu être datés ont eu lieu entre le Pléistocène et aujourd’hui, soit au cours des 2,58 derniers millions d’années. L’étude recense 28 avalanches de débris depuis l’année 1500, soit une moyenne de plus de cinq par siècle. On ne peut même pas dire que le phénomène soit rare à l’échelle du temps humain. Mais alors, comment a-t-il pu rester méconnu si longtemps ? On peut invoquer plusieurs facteurs. Tout d’abord, toutes les avalanches de débris n’ont pas forcément l’ampleur des quelques exemples cités dans ces lignes. La nouvelle base de données inclut toutes les avalanches d’un volume supérieur à 0,1 km³, mais beaucoup sont juste au-dessus de ce seuil tandis que peu atteignent les dimensions de Bandai (1,5 km³) ou du Saint Helens (2,5 km³). Ces événements relativement modestes ont donc pu passer inaperçus. Ensuite, beaucoup de volcans explosifs (les plus exposés à ce type d’aléa) sont situés dans des régions peu peuplées : Kamtchatka, Îles Aléoutiennes, Papouasie, désert andin, archipels polynésiens… Autant d’endroits où une éruption pouvait, jusqu’à récemment, passer inaperçue ou rester non communiquée. Si l’on regarde le nombre d’éruptions reportées depuis deux siècles, il semble augmenter continuellement[7]. Cela ne veut pas dire qu’il y a de plus en plus d’éruptions, seulement que nous avons aujourd’hui davantage de moyens de les détecter. Les avalanches de débris auraient sans doute pu rester sous le radar quelques années de plus, avant d’être inévitablement rattrapées à l’ère des satellites. Mais en frappant spectaculairement au cœur des États-Unis de Jimmy Carter, elles sont finalement entrées sur la scène de la volcanologie mondiale. ■

Article issu de kīpuka #3, texte diffusé sous licence CC BY-NC-ND.

Notes

¹ L’extrême mobilité des avalanches de débris est encore mal comprise : la physique voudrait qu’elles dévalent les pentes du volcan puis s’arrêtent à son pied. Or certaines parcourent des distances considérables même une fois sur terrain plat, ce qui constitue un casse-tête pour les volcanologues…

Références

[1] Junghuhn FW, 1852. Java, seine Gestalt, Pflanzendecke und innere Bauart. Arnold

[2] Escher BG, 1925. L’éboulement préhistorique de Tasikmalaja et le Volcan Galounggoung. Leidische Geol Medeelingen 1

[3] Grange LI, 1931. Conical hills on Egmont and Ruapehu volcanoes. N Z J Sci Tech 12

[4] Sekiya S, Kikuchi Y, 1889. The eruption of Bandai-san. Tokyo Imp Univ Coll Sci J 3

[5] Dufresne A, Siebert L, Bernard B, 2021. Distribution and Geometric Parameters of Volcanic Debris Avalanche Deposits. In: Roverato M, Dufresne A, Procter J (eds). Volcanic Debris Avalanches, Springer International Publishing

[6] de Goër de Herve A, Camus G, Miallier D, Sanzelle S, Falguères C, Fain J, et al., 1993. Le puy de Gravenoire et ses coulées, dans l’agglomération de Clermont-Ferrand (Massif central français) : un modèle inhabituel d’avalanche de débris, déclenchée par une éruption strombolienne en climat périglaciaire. Bull Soc géol Fr 164

[7] Global Volcanism Program, 2023. Volcanoes of the World (v. 5.1.1; 17 Aug 2023). Distributed by Smithsonian Institution, compiled by Venzke, E. doi:10.5479/si.GVP.VOTW5-2023.5.1