Mayotte : les mystérieuses ondes sismiques bientôt expliquées ?

Le 10 mai 2018, les forces géologiques de la petite île de Mayotte se sont réveillées avec fracas. Des milliers de tremblements de terre ont secoué ce petit bout de France pris en sandwich entre l'Afrique et Madagascar. La plupart d'entre eux étaient de faible intensité mais le 15 mai, un séisme de magnitude 5,8 a frappé l'île, le plus grand jamais enregistré dans la région.

Au beau milieu de cette vague sismique, une étrange onde à basse fréquence s'est propagée à travers la planète, déclenchant sur son passage des capteurs situés à plus de 17 000 km sous l'air ébahi des scientifiques.

À présent, les chercheurs pourraient bien avoir enfin trouvé la source de cette activité inattendue : la naissance d'un volcan sous-marin à 50 km au large de la côte est de Mayotte. Situé à une profondeur de 3 500 m sous le niveau de la mer, le bébé volcan culmine à près de 800 m et le diamètre de sa base est compris entre 4 et 5 km.

Les observations ont été réalisées grâce à une mission à plusieurs volets réalisée par des scientifiques français afin de mieux saisir les origines des secousses sismiques. Coordonnée par le Centre national de recherche scientifique (CNRS), la mission comprenait des surveillances depuis le bateau Marion Dufresne supervisées par Nathalie Feuillet de l'Institut de physique du globe de Paris et Stephan Jorry de l'Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer (IFREMER).

Les données restent encore préliminaires à ce stade et de nombreuses questions restent sans réponse en attendant que les scientifiques analysent les données et publient les résultats dans une revue scientifique afin qu'ils soient évalués par leurs pairs. Parallèlement, l'équipe a publié un communiqué de presse commun pour annoncer la découverte du nouveau volcan et son lien potentiel avec l'étrange série sismique.

« Face à cette découverte, le gouvernement est pleinement mobilisé pour approfondir et poursuivre la compréhension de ce phénomène exceptionnel et prendre les mesures nécessaires pour mieux caractériser et prévenir les risques qu’il représenterait, » peut-on lire dans le communiqué.

Sismologue à l'Imperial College de Londres, Stephen Hicks a déjà travaillé sur l'étrange succession d'épisodes sismiques de Mayotte. Il déclare que cette annonce apporte une certaine clarté dont les habitants de l'île avaient bien besoin après avoir été fortement bouleversés par plusieurs mois de tremblements de terre inexpliqués.

UN MYSTÈRE GÉOLOGIQUE

Mayotte fait partie de l'archipel des Comores, un chapelet d'îles volcaniques situés au nord-ouest de Madagascar. Bien que la région ne soit pas complètement dépourvue d'activité volcanique, Mayotte était restée paisible depuis bien longtemps : la dernière éruption connue avait en effet eu lieu il y a plus de 4 000 ans. Toutefois, depuis mai 2018, l'activité géologique de Mayotte a repris de plus belle. Depuis le début des épisodes sismiques, plus de 1 800 séismes de magnitude inférieure à 3,5 ont frappé la minuscule île. L'île elle-même semble se déplacer avec un décalage de 1,5 cm vers l'est et un enfoncement d'environ 1 cm chaque mois depuis la mi-juillet.

C'est en novembre que les curieuses ondes basse-fréquence ont initié leur propagation mondiale et se sont maintenues pendant plus de 20 minutes. Leur fréquence étant trop faible pour qu'elles soient ressenties par l'Homme, seule une personne les a remarquées. Cette personne, un amateur de sismographie que vous pourrez retrouvez sur Twitter sur le compte @matarikipax, a repéré des oscillations inhabituelles sur l’affichage en temps réel du sismogramme de l'Institut d'études géologiques des États-Unis puis a relayé l'information sur Twitter, révélant le mystère aux yeux d'une cohorte internationale de scientifiques.

Déjà à l'époque, les experts avançaient que les séismes et cet étrange signal sismique étaient probablement liés au mouvement de la roche en fusion. Peut-être que les épisodes sismiques étaient le résultat du magma qui s'écrasait sur la subsurface et l'onde basse-fréquence, celui des vagues qui résonnent dans une chambre magmatique en train de s'effondrer.

Le lien avec l'activité volcanique a été renforcé par l'e-print d'une étude posté sur le serveur EarthArxiv en février 2019. Cette étude attribuait la série sismique à une immense chambre magmatique qui commençait à se vidanger, dans ce qui pourrait être l'événement volcanique sous-marin le plus important jamais détecté.

Cependant, avec une surveillance limitée de ces séismes à proximité de leurs épicentres en pleine mer et sans aucune preuve directe d'une éruption, l'étude ne pouvait pas aller plus loin dans ses conclusions à l'époque.

UNE PLANÈTE COUVEUSE

Vient ensuite le 16 mai, la publication du communiqué de presse conjoint des équipes scientifiques françaises et la publication sur Twitter de deux images par Robin Lacassin de l'Institut de physique du globe de Paris. L'une d'entre elles montre le jeune volcan par imagerie acoustique, que l'on pourrait comparer au sonar d'un dauphin qui scanne son environnement.

« C'est un peu comme une échographie…mais avec des marges d'erreur plus larges, » commente sur Twitter la géophysicienne Lucile Bruhat qui ne faisait pas partie des équipes de recherche.

Sur l'image, un panache s'élève sur environ 2 km dans la colonne d'eau depuis le haut d'un édifice conique. La composition exacte de ce panache reste encore inconnue, mais les ondes sonores sembleraient être répercutées par des éclats de verre similaires à ceux que l'on retrouve dans la cendre qui retombe des volcans terrestres en éruption, fait remarquer par e-mail Helen Robinson, doctorante en volcanologie appliquée à l'université de Glasgow, au Royaume-Uni.

L'autre image présente une série de structures bosselées sur le plancher océanique qui semble former une ligne vers le nouveau centre volcanique d'où provient l'essaim de séismes, entre 5 et 15 km au large de Petite-Terre, la deuxième île de Mayotte en superficie.

« Peut-être que ce centre volcanique s'est lui-même éloigné de l'île, » suggère Hicks, sans oublier de souligner l'importance d'apporter de plus amples données sur ces points potentiels d'activité volcanique afin de confirmer ce mécanisme.

Cette nouvelle structure présente quelques similarités avec le mont sous-marin Lōʻihi à Hawaï, un volcan sous-marin en formation au sud de Kīlauea, précise Ken Rubin, volcanologue à l'université d'Hawaï à Mānoa et spécialiste des éruptions sous-marines.

La formation d'Hawaï provient du volcanisme de point chaud ; chaque île a été formée par un panache profond de roche en fusion qui, en suivant le mouvement des plaques tectoniques, a donné naissance à cette chaîne, une île après l'autre. Lō'ihi est le plus jeune de ces volcans. En 1996, il a connu une importante éruption qui a provoqué des milliers de séismes semblables à ce qui s'est produit l'année dernière à Mayotte, indique Rubin. Dans le cas du Lō'ihi, cet épisode sismique était dû à une coulée de magma s'échappant d'un réservoir qui a provoqué l'effondrement de la chambre magmatique vide.

Cependant, la situation des Comores est un peu plus complexe. Certains géologues pensent que la chaîne volcanique à cet endroit provient d'une activité similaire de point chaud. Mais l'archipel se tient également dans un rift (le fossé laissé par la séparation entre Madagascar et l'Afrique de l'Est) et il est possible qu'une activité volcanique survienne le long des fissures formées par cette scission. Curieusement, le dernier événement a eu lieu au large de Mayotte qui est l'île la plus vieille de la chaîne, observe Rubin.

Des preuves de la source de l'activité volcanique la plus récente pourraient être contenues dans les minéraux de la potentielle lave solidifiée sur le plancher océanique, ajoute Hicks, mais sans davantage de données à haute résolution, il est impossible d'être certain de nos conclusions.

Par ailleurs, on ne sait pas si le volcan est complètement nouveau ou si ce n'est qu'une activité récente sur une structure ancienne, ajoute Rubin.

« Un nouveau dépôt suite à une éruption d'une structure volcanique pré-existante n'est pas la même chose qu'un volcan complètement nouveau, » nous explique-t-il via message direct sur Twitter. Cette distinction peut sembler mineure mais elle pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre le mécanisme de volcanisme et le futur risque d'éruption.

SCIENCES ET ÉMOTIONS

Quel est donc le lien précis entre la nouvelle activité volcanique et la séismicité, notamment avec le signal basse-fréquence ?

« C'est la question à un million de dollars, » répond Hicks.

Des travaux présentés récemment à l'occasion d'une réunion de l'Union européenne des géosciences ont montré que ce long signal basse-fréquence aperçu en novembre n'était pas le premier du genre à Mayotte, dit-il. En fait, il semblerait que ce soit un phénomène courant associé à ce genre d'essaim sismique. Les scientifiques ne peuvent toutefois pas encore déterminer la situation précise à l'origine de ces signaux basse-fréquence et de cet essaim de séismes ou même savoir si l'éruption du nouveau volcan suit son cours.

Pour le moment, l'équipe de chercheurs se refuse à commenter le sujet jusqu'à ce que leurs données soient prêtes à être publiées.

« Il y a encore beaucoup de travail à accomplir, » affirme Mark Tingay, spécialiste de la géomécanique à l'université d'Adelaïde via message direct Twitter. « Mais c'est l'occasion pour les scientifiques d'étudier ce qui pourrait être la naissance ou la réactivation d'un volcan sous-marin. »

Dans tous les cas, le fait d'avoir une piste sérieuse pour expliquer la situation a été perçu comme une bénédiction par les personnes du monde entier qui ont suivi cet essaim sismique sur les réseaux sociaux. Les chercheurs ont régulièrement publié des informations sur leur progression en offrant une lucarne sur la « science dans sa forme la plus pure, » selon les mots de Wendy Bohon de l'Incorporated Research Institutions for Seismology.

De plus, il était important pour les habitants de l'île de lever le voile sur ce mystère. Les incertitudes qui planaient autour de la source de ces séismes et un manque de communication appropriée à un stade suffisamment précoce lors de la série d'épisodes sismiques ont contribué à instaurer chez les locaux un sentiment mêlant frustration et confusion. Un sentiment qui a donné naissance à diverses théories farfelues quant à l'origine de cette terre qui tremble, nous rapporte Laure Fallou, sociologue au Centre Sismologique Euro-Méditerranéen ayant étudié le rôle de la culture dans l'efficacité des communications scientifiques au sein de la région.

L'annonce récente des nouveaux résultats a déclenché une toute autre vague d'émotion : « Ils sont passés de la peur à la fascination, » témoigne Fallou. « Quelque chose d'incroyable s'était produit. »

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.