Des chercheurs du GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel et d’autres institutions ont analysé les conséquences de l’éruption minoenne du Santorin, découvrant que le tsunami destructeur survenu il y a 3 600 ans a été causé par une combinaison de coulées pyroclastiques et de déstabilisation des flancs du volcan. L’étude, qui utilise des données sismiques et la bathymétrie du fond marin, souligne l’importance de comprendre les instabilités des flancs pour évaluer les risques de tsunami sur les volcans actifs.
Les empreintes laissées sur les fonds marins de la mer Égée sont des indicateurs précieux pour une meilleure évaluation des risques de tsunamis volcaniques.
La colossale éruption minoenne du Santorin, dans la mer Égée, compte parmi les événements volcaniques explosifs les plus importants de l’Holocène. Cette catastrophe naturelle s’est produite à la fin de l’âge du bronze, provoquant la rupture violente du Santorin et la projection de quantités massives de roches volcaniques chaudes et de gaz dans l’est de la Méditerranée. L’énorme tsunami qui en a résulté a fait des ravages sur la côte crétoise, détruisant de nombreux établissements minoens. Aujourd’hui, la seule preuve de l’ampleur passée de Santorin est l’île et ses grandes caldeiras qui émergent de la mer.
Une équipe de chercheurs du GEOMAR Helmholtz Centre 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 du tsunami colossal qui s’est produit il y a 3 600 ans. Ils se sont lancés dans une étude détaillée de l’impact que cette énorme cascade d’événements a laissé sur le fond de l’océan.
En octobre 2019, une équipe dirigée par le géophysicien marin Jens Karstens a recueilli de nouvelles données géophysiques avec le navire de recherche R/V Poseidon autour de la caldeira de Santorin. À l’aide d’ondes sonores, ils ont créé une image structurelle du sous-sol. Les chercheurs ont combiné les nouveaux profils sismiques avec les données bathymétriques recueillies lors de plusieurs expéditions internationales antérieures. Celles-ci fournissent des informations sur la profondeur de l’eau et la morphologie détaillée du fond marin.
Les profils sismiques à haute résolution mettent clairement en évidence des structures sédimentaires ondulées, c’est-à-dire des formes ondulantes du plancher océanique, qui peuvent être observées radialement autour de la caldeira et qui s’étendent jusqu’à 25 kilomètres du volcan. Dans leur étude, qui vient d’être publiée dans la revue scientifique Earth and Planetary Science Letters, les 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 complexe d’événements qui interviennent dans leur déclenchement. « La reconstruction de la morphologie du plancher océanique est un pas en avant vers une meilleure compréhension de la génération des tsunamis lors des grandes éruptions », explique Jens Karstens.
Les reliefs des fonds marins sont semblables aux ondulations ou aux dunes que l’on peut observer dans le lit des rivières ou sur les plages. Ils se développent à l’interface de l’eau et du plancher océanique en raison des sédiments transportés par l’eau qui s’écoule. Dans le cas de Santorin, les sédiments se sont formés lorsque des courants de gaz chauds et denses et de roches volcaniques, appelés coulées pyroclastiques, ont pénétré dans l’océan après s’être écoulés à grande vitesse le long des flancs du volcan. La déstabilisation des sédiments sur les flancs des volcans est un autre processus qui peut produire de telles formes de lit ondulées.
« Grâce à l’analyse de nos nouvelles données de sismique réflexion, nous avons pu montrer que les dépôts autour de Santorin ne sont pas uniformes. Ils sont plus épais au nord et plus minces sur les autres flancs », décrit Karstens. Au nord de Santorin, les fonds marins ondulés ont été formés par des coulées pyroclastiques. Sur les autres flancs, les chercheurs constatent que ces structures sédimentaires sont liées à des instabilités des flancs volcaniques, dont on pense qu’elles ont été formées ou réactivées lors de l’éruption minoenne. « Nous ne pouvons pas reconstituer la dynamique exacte du mouvement des masses, en particulier la vitesse à laquelle les masses rocheuses ont glissé le long des pentes de Santorin. Cependant, nos résultats indiquent qu’elles ont contribué à la formation du tsunami destructeur de l’ère minoenne », déclare le géophysicien.
Déclenchés par une secousse au cours de l’importante éruption qui a formé la caldeira, des segments de la pente volcanique ont glissé sur des centaines de mètres le long du flanc. Cela a provoqué le déplacement d’importantes masses d’eau, générant une énorme vague de tsunami. Les chercheurs estiment à deux kilomètres cubes la quantité de matériaux qui ont glissé le long des flancs du volcan pendant l’éruption minoenne. À titre de comparaison, seul un dixième du volume total équivalent a été déplacé lors d’un récent tsunami généré par l’effondrement de l’Anak Krakatau en 2018, qui a dévasté les côtes environnantes du détroit de la Sonde en Indonésie.
Les déformations de la subsurface qui s’étendent à 200 mètres de profondeur sous le plancher océanique montrent que les instabilités de pente peuvent également être réactivées par des séismes tectoniques régionaux qui se sont produits avec des magnitudes supérieures à 7 (M7+) dans la région de Santorin par le passé, provoquant des tsunamis destructeurs.
« Cette étude souligne l’importance de la compréhension des instabilités des flancs pour l’évaluation des risques de tsunami sur les volcans actifs », déclare le professeur de géomécanique marine à GEOMAR, 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 plancher océanique aux processus volcaniques.
En août 2023, des membres du groupe de recherche PRE COLLAPSE se rendront à l’Anak Krakatau avec le navire de recherche RV Sonne pour effectuer des relevés sismiques et bathymétriques similaires afin d’étudier les éruptions de 1883 et 2018. Ils pourront utiliser les connaissances nouvellement acquises sur l’ondulation des fonds marins pour mieux interpréter et comparer les structures souterraines du Krakatau et du Santorin et évaluer comment leurs résultats peuvent être appliqués à l’évaluation des risques sur d’autres volcans marins actifs.
Référence : « Formation of undulating seafloor bedforms during the Minoan eruption and their implications for eruption dynamics and slope stability at Santorini » par Jens Karstens, Jonas Preine, Steven Carey, Katherine L.C. Bell, Paraskevi Nomikou, Christian Hübscher, Danai Lampridou and Morelia Urlaub, 7 juin 2023, Earth and Planetary Science Letters.
DOI: 10.1016/j.epsl.2023.118215