Voyage au centre du puy de Dôme

Une des difficultés principales en sciences de la Terre est qu'on ne voit pas ce qu’il y a sous nos pieds. Il est toutefois nécessaire d’imager le sous-sol pour pouvoir estimer plus précisément les aléas volcaniques. En effet, la localisation des variations de propriétés mécaniques permet d'anticiper des phénomènes tels que les glissements de flancs ou les effondrements de dômes. Ces phénomènes peuvent être associés à toute une cascade d'événements, comme des nuées ardentes, des coulées de boues (appelées lahars), ou des tsunamis quand les volcans sont en domaine aquatique.

Notre connaissance des structures souterraines repose sur l'imagerie géophysique. À partir des mesures faites à la surface d'un objet géologique, des traitements numériques permettent de reconstituer sa structure interne. Néanmoins, ces images sont imprécises et peuvent être biaisées.  Pour pallier cet inconvénient, on combine différents types de mesures qui apportent un éclairage différent du même objet. C'est ce que deux laboratoires ont testé sur le puy de Dôme. Dans le cadre du Laboratoire d'Excellence ClerVolc, les équipes ont acquis des mesures de gravimétrie et effectué des comptages de muons (muographie) afin d’obtenir des images complémentaires des densités des roches qui constituent le volcan. La gravimétrie mesure les variations de l'attraction gravitationnelle, qui dépendent des densités du sous-sol et donc de la répartition des masses en profondeur. Les muons sont des particules élémentaires générées dans l'atmosphère et dont la capacité à traverser un édifice dépend des densités des roches rencontrées.

Traiter ces données conjointement n'est pas chose aisée car l’image finale dépend toujours des traitements numériques appliqués. Mais une équipe franco-canadienne a réussi à mettre au point une méthode automatique fiable d'analyse conjointe des données de gravimétrie et de muographie. Cette méthode a permis d'imager le puy de Dôme, qui s’est révélé être l'archétype d'un dôme de lave : un cœur dense entouré d’une enveloppe moins dense liée aux éboulements qui ont accompagné sa mise en place. Les densités obtenues montrent que l'édifice est très poreux et perméable aux eaux de pluie.