Lors de mon séjour à Hawaï, plus précisément à Hilo, sur Big Island, j’ai suivi les observations du Hawaiian Volcano Observatory en attendant un nouvel épisode éruptif du Kīlauea : déjà le 51 à ce moment-là. Cette attente m’a conduite à regarder au-delà de la lave : que se passe-t-il sous nos pieds avant qu’elle apparaisse ? Comment les scientifiques peuvent-ils interpréter les mouvements d’un magma qu’ils ne voient pas directement ?

Mais comment vivre tout cela ? D’un côté, l’émotion d’assister à une expérience incroyable de la nature ; de l’autre, les risques géologiques et les dangers que cette éruption peut représenter pour les personnes qui habitent là-bas.

Pour ce premier article de Science & Nature, je vous emmène découvrir le Kīlauea, depuis l’origine de son magma jusqu’aux instruments qui surveillent son activité. Mais pas seulement : je veux aussi partager cette expérience avec vous, en vous souhaitant de pouvoir, un jour, en vivre une à votre tour.

1. Sous le paysage, une histoire de matière et de mouvement

Qu’appelle-t-on un volcan ?

En quelques mots simples, un volcan est un endroit où du magma peut remonter jusqu’à la surface et sortir, accompagné de gaz et parfois de fragments de roche. Les matériaux qui s’accumulent au fil des éruptions peuvent construire un édifice volcanique. Il n’a pas toujours la forme d’une montagne pointue : il peut être très large, peu élevé ou même caché sous l’eau.

La croûte et le manteau terrestres sont constitués de roches, elles-mêmes composées de minéraux. Dans certaines conditions, une partie de ces roches peut fondre : si la température augmente, si la pression diminue alors que la roche reste suffisamment chaude, ou si de l’eau facilite la fusion. On parle de fusion partielle, parce que toute la roche ne devient pas liquide.

Ce liquide contribue à former le magma. Souvent moins dense que les roches qui l’entourent, celui-ci peut remonter. Les différences de pression et les fractures participent aussi à son déplacement. Il peut cependant rester stocké en profondeur et y refroidir.

Et le point chaud, alors ?

Ce n’est pas une forme de volcan : c’est une région où une alimentation en magma entretient le volcanisme sur une longue durée. Plusieurs volcans peuvent ainsi se former grâce à un même point chaud.

Le Kīlauea se situe sur l’île d’Hawaiʻi, souvent appelée Big Island. Pour comprendre son existence, il faut changer d’échelle : quitter un instant le cratère et regarder la plaque Pacifique.

Petite parenthèse : les plaques tectoniques sont les grands morceaux mobiles de l’enveloppe rigide de la Terre. Ensemble, elles forment une sorte de puzzle géant. Cette enveloppe s’appelle la lithosphère : elle comprend la croûte et la partie la plus superficielle, rigide, du manteau. Il existe de grandes plaques et d’autres plus petites. Leurs mouvements permettent notamment d’expliquer la formation de nombreuses montagnes, de nombreux volcans et les tremblements de terre.

La plaque Pacifique se déplace au-dessus d’une région où le volcanisme persiste depuis des millions d’années : le point chaud hawaïen. La succession des îles et des édifices sous-marins, globalement plus anciens vers le nord-ouest, conserve la trace de ce déplacement.

Le panache mantellique est le modèle utilisé pour expliquer l’alimentation profonde du point chaud hawaïen : une remontée de manteau plus chaud que son environnement. Il ne faut pas imaginer un tuyau de lave venant directement du noyau. Le manteau est principalement solide, mais il peut se déformer et s’écouler très lentement à l’échelle géologique.

Dans le manteau, les roches sont très chaudes, mais elles restent surtout solides. Les roches qui se trouvent au-dessus pèsent sur elles et les compriment très fort : c’est la pression.

Quand une roche du manteau remonte, elle a moins de poids au-dessus d’elle. La pression diminue. Si elle est assez chaude, une partie peut alors devenir liquide, sans qu’on ait besoin de la chauffer davantage.

C’est la fusion partielle par décompression : une partie de la roche fond parce qu’elle est moins comprimée.

Le liquide produit peut se séparer progressivement de la roche restée solide et alimenter le système magmatique. Dans le cas du point chaud hawaïen, il vient donc du manteau, pas du noyau de la Terre.

2. Du magma basaltique à la lave

Le magma comprend du liquide silicaté, c’est-à-dire un liquide riche en éléments comme le silicium et l’oxygène. Il peut aussi contenir des cristaux et des bulles de gaz. Lorsqu’il atteint la surface, on parle de lave. En refroidissant et en se solidifiant, une lave basaltique forme du basalte.

À la surface, la lave perd de la chaleur et se solidifie. Si le refroidissement est rapide, les nouveaux cristaux ont peu de temps pour grandir : ils peuvent être trop petits pour être vus à l’œil nu. Si une partie du liquide refroidit très vite, elle peut même former du verre volcanique. Des cristaux déjà présents dans le magma peuvent toutefois rester visibles.

Les laves hawaïennes sont généralement relativement fluides. Leur composition, relativement pauvre en silice par comparaison avec celle des rhyolites, contribue à leur faible viscosité. La viscosité, c’est la résistance à l’écoulement : plus elle est faible, plus la lave s’écoule facilement. La température et la proportion de cristaux influencent également cette propriété. Toutes les laves basaltiques ne sont donc pas aussi fluides les unes que les autres.

Une lave fluide peut aussi former des fontaines. À mesure que le magma remonte et que la pression diminue, des gaz initialement dissous peuvent former des bulles, puis se dilater. Lorsque ces gaz entraînent la lave vers le haut, un mélange de lave et de gaz jaillit de l’évent, l’ouverture par laquelle ils sortent.

La capacité du gaz à s’échapper et la manière dont le magma remonte participent ainsi au style éruptif. La composition chimique, à elle seule, ne raconte pas toute l’histoire.

Le sol se déforme

Quand la pression ou la répartition du magma change en profondeur, les roches environnantes peuvent se déformer. À la surface, cela peut produire un soulèvement, un affaissement ou un déplacement horizontal. Les stations GNSS, qui utilisent des systèmes de positionnement par satellites comme le GPS, suivent les positions ; les inclinomètres suivent les changements locaux de pente.

Une inflation correspond à un gonflement de l’édifice ou d’une partie de celui-ci ; une déflation, à une déformation dans le sens inverse. Ces termes décrivent une évolution mesurée. Pour en déterminer la cause, il faut considérer la forme, la profondeur et la position de la zone qui provoque cette déformation, ainsi que les autres observations. Le signal n’est pas une lecture directe du volume de magma.

L’inclinomètre mesure une pente presque imperceptible

Un inclinomètre mesure une variation de l’orientation locale du sol par rapport à la gravité. Autrement dit, il détecte de tout petits changements de pente. Ces changements sont souvent exprimés en microradians, soit des millionièmes de radian. Le radian est une unité qui sert à mesurer les angles. Un microradian, c’est vraiment tout petit !

L’appareil mesure une inclinaison. Pour en déduire ce qui se passe dans le système magmatique, les scientifiques croisent ce signal avec les autres observations.

Petite précision pour lire ce graphique : il faut regarder la station, les dates, les unités et les directions mesurées. Une hausse sur une courbe ne se traduit pas automatiquement par une quantité de magma ajoutée. Cette capture porte sur plusieurs mois ; elle ne montre pas uniquement la nuit que je raconte.

Ils étudient aussi le trémor volcanique, un signal qui se prolonge dans le temps. Plusieurs mécanismes peuvent le produire, notamment des mouvements de fluides ou une succession très rapprochée d’événements. Un séisme isolé ne suffit donc pas à annoncer une éruption : c’est l’évolution de l’ensemble des signaux qui apporte du sens.

Le volcan émet des gaz

Les émissions du Kīlauea comprennent principalement de la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone et du dioxyde de soufre. Le HVO mesure leur composition et leurs débits, notamment ceux du CO₂ et du SO₂. Le débit indique la quantité émise pendant une durée donnée. Suivre leurs variations aide à étudier le dégazage et l’évolution de l’activité.

L’apparence d’un panache ne remplace pas ces mesures : ce que l’œil distingue ne donne pas directement la quantité ni la composition des gaz émis. Ici encore, observer constitue le début de l’enquête.

4. Attendre un épisode, comprendre une prévision

Depuis le 23 décembre 2024, la séquence éruptive dont faisait partie l’épisode 51 alternait fontaines de lave et pauses. Une pause ne signifie pas que toute activité interne cesse. [3]

Pendant certaines périodes, les mesures ont montré un schéma suffisamment répétitif pour permettre des prévisions : une déflation accompagnait les fontaines, puis une réinflation se développait pendant la pause. Le HVO utilisait la vitesse de cette réinflation et les niveaux atteints lors des épisodes précédents pour estimer une fenêtre temporelle possible pour le suivant.

Et moi, mes yeux se remplissaient de larmes à l’idée de voir ce grand événement approcher petit à petit.

Cette méthode dépend du comportement du volcan. Si la réinflation ralentit, s’interrompt ou change de rythme, la fenêtre doit être réévaluée. Des perturbations locales, notamment liées à de fortes pluies, peuvent également affecter les instruments. Un retour à un niveau donné d’inclinaison n’est ni une garantie d’éruption à une heure précise, ni un pourcentage de probabilité. [4]

Même avec toute la technologie que l’être humain peut créer, nous ne contrôlons pas un volcan. Il faut rester humble et accepter de ne pas tout maîtriser. En fait, j’y vois aussi des similitudes avec la vie quotidienne : chacune et chacun de nous réagit à sa manière. Et, comme les volcans, nous sommes très différents…

Le HVO a ensuite décrit de brefs débordements de lave à 2 h 08 et à 2 h 32, avant une activité plus soutenue au petit matin. Les grandes fontaines de l’épisode 51 ont commencé vers 8 h 30, heure d’Hawaï. [1]

Je somnolais, jusqu’à ce « boum »… Un grand nuage dans le ciel, et la lave qui semblait perdre sa timidité. Puis, au fil des heures, cette fontaine spectaculaire, qui a atteint environ 290 mètres de hauteur. [5]

Le panache est monté jusqu’à environ 5 500 mètres au-dessus du niveau de la mer. La lave a couvert environ la moitié du fond de Halemaʻumaʻu et y est restée confinée. Les gaz et certaines particules légères pouvaient, eux, être emportés au-delà du cratère. [1]

La lave jaillit puis s’étale sur le fond du cratère. Photographie de Sabrina Ojeda.

Deux aspects de la lave

On étudie différents types de coulées de lave. Dans ce que j’observais, il me semblait reconnaître à la fois de la lave ʻaʻā et de la lave pāhoehoe, selon les zones regardées. La pāhoehoe présente souvent une surface lisse ou plissée, comme des cordes ; la ʻaʻā a une surface plus rugueuse, faite de fragments irréguliers.

Ces deux aspects peuvent se développer à partir d’une même lave basaltique. Ils dépendent notamment de son refroidissement et de la manière dont elle s’écoule et se déforme, pas simplement de l’orientation du volcan. [6]

7. Le Kīlauea à travers les yeux de Nicolas Vigide

La veille de cette éruption, j’ai aussi eu la chance de rencontrer des personnes venues du monde entier : bénévoles, scientifiques, étudiantes et étudiants. Toutes et tous partageaient la même passion, les volcans ! Parmi eux, Nicolas Vigide, un volcanologue argentin, avec qui j’ai pu observer, échanger et apprendre.

Je voulais lui laisser une place dans cet article, pour partager un autre regard sur ces moments. Voici son témoignage, où les connaissances scientifiques rencontrent les émotions du terrain.

Témoignage de Nicolas Vigide, traduit de l’espagnol; « Que représentaient pour moi les éruptions du Kīlauea ? C’est une question difficile, tant les émotions peuvent être nombreuses.

En tant que géologue qui étudie les volcans, voir de la lave sortir d’un volcan pendant quelques heures, c’est un objectif accompli. C’est quelque chose de très difficile à observer en Amérique du Sud. Et sur le plan personnel, c’était une expérience incroyable. En réalité, ce furent trois expériences uniques. J’ai pu assister aux épisodes 49, 50 et 51, et chacun était différent.

L’épisode 49 a sans aucun doute été le plus impressionnant. Voir la lave pour la première fois, sentir la chaleur qu’elle dégageait et entendre ce bruit semblable à une pluie de grêle me donnait la chair de poule à mesure que je m’approchais. Les heures passaient et je ne voulais pas partir. Je crois être resté plus de six heures sous le soleil.

Pour l’épisode 50, nous avons pu observer l’éruption sous un autre angle. Malheureusement, il y avait beaucoup de monde à ce point de vue, ce qui rendait l’observation moins agréable. Mais cela restait incroyable. Enfin, je crois que l’épisode 51 a été le plus émouvant, pour plusieurs raisons. C’est là que tu nous as rencontrés, dans une situation très sympathique. L’éruption se faisait attendre, et la pluie commençait à devenir pénible.

La nuit est tombée, le froid est arrivé, et tout laissait penser qu’il faudrait encore attendre des heures avant de voir la fontaine de lave. Mais observer les débordements de lave et la lumière qu’ils produisaient dans la nuit était déjà magnifique.

Le lendemain, l’éruption a démarré tôt. Et pour moi, en tant qu’Argentin, c’était un moment incroyable : un match de Coupe du monde Argentine–Angleterre et une éruption en même temps. Je ne savais plus quoi regarder ! J’avais mon téléphone à la main, avec l’éruption en arrière-plan. Les cendres commençaient à tomber sur nous et le réseau téléphonique fonctionnait par intermittence.

Nous étions en train de perdre le match. Je ressentais une frustration qui contrastait avec le paysage que j’avais sous les yeux. Et puis, quelques fragments de téphra sont tombés sur nous et, juste après, l’Argentine a marqué. C’était comme une bénédiction de la déesse Pele. Et en plus, notre sélection a fini par gagner le match ! »

Dr. Nicolas Vigide, Volcanologue 

8. Ce que le volcan laisse en nous

Quand je repense à cette nuit, je retrouve la petite boîte sur laquelle j’avais écrit « Hawaï ». Il y avait dedans quelques dollars et beaucoup d’espoir. Des années plus tard, j’étais là, devant cette lave, avec mes questions, mes larmes et cette envie de comprendre qui ne m’avait jamais vraiment quittée.

Ce que je trouve si beau, c’est que l’histoire ne s’arrête pas quand la lave refroidit. Avec le temps, l’eau, l’air et les êtres vivants transforment les matériaux volcaniques. Les roches s’altèrent, libèrent des éléments minéraux, et des sols peuvent se développer. Certains deviennent fertiles et permettent aux plantes de grandir. Cela prend du temps, et ce n’est ni immédiat ni garanti partout. [9]

Mais pensez à ce lien : dans certaines régions, un légume que l’on cultive aujourd’hui puise une partie de ses nutriments dans une terre issue d’anciennes matières volcaniques. Entre la lave et ce qui nous nourrit, il y a la pluie, les racines, les organismes du sol et tant d’années que nous avons du mal à les imaginer.

C’est aussi pour cela que je ressens de la gratitude envers les volcans. Leur puissance peut bouleverser des vies, et cela mérite tout notre respect. Pourtant, sur un temps bien plus long que le nôtre, leurs traces peuvent aussi devenir des terres où la vie trouve sa place.

Peut-être que, la prochaine fois que nous prendrons un peu de terre entre nos mains, nous pourrons nous demander : quelle histoire a-t-elle traversée pour arriver jusqu’ici ? Et comment prendre soin de ce qui, aujourd’hui, nous nourrit ?

Mon rêve tenait dans une petite boîte. Aujourd’hui, il continue dans ces questions, et dans l’envie de vous les partager.