Éruption du volcan Nabro, Érythrée, juin 2011

note préliminaire, par K Mohamed (CERD), E. Jacques (IPGP) et J.-C. Lépine (IPGP)

Fig. 1 : Carte tectonique générale de l'Afar (voir légende détaillée en bas de page)

Le 12 juin 2011, une éruption volcanique a démarré en Érythrée à quelques kilomètres de sa frontière avec l’Éthiopie. Le strato volcan Nabro (13.37°N ,41.71°E, alt. 2218 m) à l’origine de cette éruption, appartient au complexe volcanique d’âge quaternaire du Bidu. Ce complexe, constitue avec celui du Dubbi (qui le jouxte au nord) une des chaînes volcaniques marginales de la dépression Afar (Fig. 1). Elle traverse le bloc Danakil par son milieu suivant un axe NE-SW

Activité sismique et trémor

L’Observatoire Géophysique d’Arta (Djibouti), cogéré par le Centre d’Etude de Recherche de Djibouti (CERD) et l’Institut de Physique du Globe de Paris, a enregistré au cours du moi de mai 2011 une activité inhabituelle autour du volcan Nabro (8 séismes de magnitude 2.5≤Ml≤3.5). Les 12 stations sismologiques de l’Observatoire d’Arta sont distantes de 160 à 270 km de cette zone.

Le 12 juin vers 15h TU, l’Observatoire a constaté une forte augmentation de l’activité sismique dans la zone entourant le volcan Nabro (Fig. 2). Entre 15h et 21h45 (TU), 16 séismes de magnitude ≥ 4 ont pu y être localisés, dont 6 de magnitude Ml ≥5.0. Les 2 séismes principaux ont atteint Ml=5.8 (séismes à 20h32 : Mw=5.7-5.8, Ms=5.8, à 21h03 :Mw=5.4-5.6, mb=5.7).

Fig. 2 ; Carte préliminaire de la sismicité et image satellite Aster de la région du volcan Nabro

Vers la fin de la période d’activité sismique intense du 12 juin, un peu avant 21h (TU), un trémor volcanique est apparu sur certaines des stations du réseau sismologique de l’Observatoire Géophysique d’Arta (sur la station ATD par ex.). L’heure exacte de l’initiation du trémor est difficile à déterminer, car il semble qu’il ait pris progressivement le relais de l’agitation sismique produite par les séismes. Ce trémor est visible sur les stations sismologiques régionales, au Yemen (Fig. 3) et en Ethiopie.
L’amplitude du trémor s’est maintenue à peu près au même niveau jusqu’au 13 juin vers 22h45 (TU), ensuite en quelques minutes, son amplitude a été divisée par 2. Depuis, mises à part des fluctuations pendant quelques minutes, l’amplitude du trémor s’est atténuée très faiblement jusqu’au 16 juin vers 4h TU, où il s’est mit à décroître brutalement pour être difficilement discernable à partir de 10h TU.
Le fait que l’activité sismique intense précède le trémor est probablement lié à ce que l’intrusion de magma a dû fracturer le milieu avant de pouvoir s’échapper à la surface sous la forme d’un panache et mettant alors le conduit éruptif dégagé en résonance.

Entre le 13 et le 16 juin, 10 autres séismes de magnitude 3.6≤Ml≤4.1 ont été localisés autour du volcan Nabro (Fig. 2). Après une pause au début de la journée du 17, l’activité sismique est repartie sous le volcan Nabro à 9h16 TU avec un séisme de magnitude Ml= 5.8. A 11h TU au moment de boucler cette note, il n’y avait pas de signe de trémor.

Fig. 3 : Enregistrement sismologique à la station ATD en République de Djibouti.

Les mécanismes au foyer des deux séismes principaux ont été calculés par le Global Centroid-Moment-Tensor (CMT) Project et l’USGS (fig. 2). Ils sont cohérents avec un état de contrainte extensif d’orientation NE-SW. Pour le premier séisme, les 2 types de détermination divergent. Les solutions CMT sont compatibles avec le jeu de failles normales d’orientation NW-SE, la solution de l’USGS (premier choc principal) avec celui de failles décrochantes à fort pendage d’orientation NNW-SSE et E-W.
Les déterminations CMT suggèrent une composante non double couple notables.

Ces orientations de failles sont compatibles avec les observations tectoniques disponibles. D’après la carte géologique de l’Afar septentrionale, et les images satellites optiques, 20 kilomètres au S et SSE du complexe du Bidu, l’activité tectonique est exprimée sous la forme de failles normales NW-SE à NNW-SSE qui mordent dans la bordure du complexe. Au niveau du complexe lui-même, l’activité tectonique est ténue et semble fortement oblitérée par l’activité volcanique: elle se traduit par quelques failles d’orientation WNW-ESE visibles dans les formations claires (probablement rhyolitiques) ~20km au sud du Nabro et des cônes de cendre allongés WNW-ESE (par ex. 6km au SSE du Nabro).

Panache de cendre

Le 12 juin, vers 21h (TU) d’après des observations satellites, l’éruption a produit un panache de cendres qui a atteint plus de 11 km d’altitude (Fig. 4). L’émission de ce panache a pu être suivie en continu pendant près de 6 heures. Par la suite bien que moins spectaculaire ce panache s’est maintenu les jours suivants.
(voir par ex. le site : http://wwwobs.univ-bpclermont.fr/SO/televolc/hotvolc/HVOS/affich.php).

Contexte géologique et volcanologique :

Fig. 4 : Image satellite du panache prise le 13 juin 2011

D’après la carte géologique de l’Afar septentrional (équipe CNR-CNRS, 1973) et Wiart et Oppenheimer (2004), le volcan du Nabro, affecté par deux caldeiras emboitées (de 7 km et 2 km de diamètre) semble principalement constitué de laves acides (trachytes, ignimbrites, coulées et dômes rhyolitiques). Les volcans Nabro et Mallahle (juste au SW du premier), sont séparés par 2 étroits cordons de coulées basaltiques d’orientation moyenne NW-SE émis par des petits cônes de cendre d’âges Holocène d’après leur aspect.

Il est probable que la composition des cendres éjectées dans le panache observé au début de l’éruption explosive soit de composition trachytique à rhyolitique.

Le complexe du Dubbi est par contre principalement constitué de produits basaltiques (voir par ex. équipe CNR-CNRS, 1973 ; Wiart et Oppenheimer, 2004). La dernière période éruptive volcanique historique remonte à l’année 1861 (en mai et septembre : Gouin, 1979) et a impliqué le volcan Dubbi. La magnitude maximum des séismes associés à cet événement a atteint 5.3-5.9 (Gutenberg et Richter, 1954).

En 1400, des navigateurs de la mer Rouge ont noté une forte éruption qui est située par Gouin (1979) au niveau des complexes de Dubbi et Bidu. La magnitude des séismes les plus forts (ressentis sur la côte yéménite) a au moins atteint 5.7 (Gouin, 1979).

Références :

• Gouin, P., Earthquake history of Ethiopia and the north of Africa, Int. Dev. Res. Centre Edit. 118E, Ottawa, 259 p., 1979.

• Gutenberg, B. & C.F. Richter, Seismicity of the Earth an associated phenomena. New Jersey, Princeton University Press. Second edition, 1954.

• Manighetti, I., P. Tapponnier, V. Courtillot, Y. Gallet, E. Jacques, and P.Y. Gillot, Strain transfer between disconnected, propagating rifts in Afar, J. Geophys. Res., 106, 13,613-13,665, 2001.

• Wiart, P., C. Oppenheimer, Large magnitude silici volanisme in north Afar : the Nabro Volcanic Range and Ma’alalta volcano, Bull. Volcanol., 67, 99-115, DOI 10.1007/s00445-004-0362-x, 2004.

Figures :

Figure 1 : Carte tectonique générale de l'Afar (d'après Manighetti et al., 2001), montrant la disposition des rift volcaniques axiaux accommodant l’essentiel de l’extension régionale : 15mm/an, de direction ~N30°W, schématisée par les flèches vertes foncées (Vigny et al., 2006). Le rectangle rouge encadre la chaine volcanique marginale Bidu-Dubbi où s’est produite l’éruption volcanique de juin 2011 et reporte la localisation de la figure 2A.

Figure 2 : A : Carte préliminaire de la sismicité localisée entre le 12 et le 15 juin 2011 par l’Observatoire Géophysique d’Arta (Djibouti, CERD-IPGP), les mécanismes au foyer proviennent du Global Centroid-Moment-Tensor (CMT) Project et de l’USGS (ballon supérieur : représentation double couple du tenseur de moment sismique, ballon inférieur : représentation complète du tenseur). B : Image satellite Aster de la région du volcan Nabro (acquise le 12/01/2001, archive Aster disponible sur le site : http://www.volcano.si.edu).

Figure 3 : Enregistrement sismologique à la station GEOSCOPE ATD (hébergée par l'Observatoire Géophysique d'Arta (Djibouti). La station se trouve à environ 240 km du lieu de l’éruption du volcan Nabro. L’enregistrement s’étend du 12 au 14 juin 2010. Le 12 juin à partir de 15h30 et jusque vers 21h45 l’agitation sismique causée par les séismes est forte. A partir de 21h00 le même jour, apparaît un bruit de fond régulier qui se maintiendra jusqu’au 16 juin : le trémor volcanique. Ce phénomène peut être lié à la mise en résonance de la cheminée du volcan en raison de la sortie du magma.

Figure 4 : Image satellite du panache prise le 13 juin 2011 visible sur le site : phttp://eoimages.gsfc.nasa.gov (NASA images provenant gracieusement de Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team at NASA GSFC). Le centre d’alerte pour les cendres volcanique de Toulouse (VAAC) assuré par Météo France et l’organisme météo US : the Joint Air Force & Army Weather Information Network ont estimé que le panache volcanique a atteint l’altitude de 11,000 mètres, et est composé essentiellement de dioxyde de soufre et contient une importante concentration en eau, d’où la blancheur du panache.