Une étude menée par des chercheurs du Laboratoire Magmas et Volcans (LMV-OPGC-UCA) en collaboration avec l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), l’Ifremer et le BRGM a permis d’imager le système magmatique alimentant l’exceptionnelle éruption au large de Mayotte. Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont réalisés une étude pétrologique et géochimique des roches collectées sur le site éruptif lors des trois premières campagnes océanographiques MAYOBS 1, 2 et 4 de 2019.

L’île française de Mayotte est la plus orientale et la plus ancienne des îles volcaniques des Comores. Bien qu’inactive depuis au moins 4000 ans, les pentes sous-marines de Mayotte sont, depuis 2018, le site d’une activité sismique et volcanique sous-marine intense, associée à d’importantes déformations (ReVoSiMa 2021). La découverte en mai 2019 d’un édifice volcanique actif, de taille exceptionnelle (820 m de haut), situé à 50 km à l’est de l’île de Mayotte (Fig. 1b) et associée à une importante crise sismique, a induit une forte mobilisation de la communauté scientifique nationale.

Trois campagnes océanographiques (MAYOBS 1, MAYOBS 2, MAYOBS 4) réalisées entre mai et juillet 2019 fournissent une série temporelle exceptionnelle de cartographie de l’édifice et d’échantillonnage pour la période éruptive 2018-2019. Les échantillons parfaitement localisés dans l’espace et dans le temps constituent une opportunité inestimable pour mieux déterminer l’évolution du stockage et du transfert de magma alimentant cette éruption sous-marine, la plus grande éruption volcanique effusive depuis celle du Laki (Islande) en 1783. Dans cet article, nous présentons une étude pétrologique, texturale et géochimique détaillée des échantillons sous-marins, afin de fournir des informations sur l’évolution temporelle et spatiale du magma. C’est la première fois que cette méthodologie, développée pour les éruptions subaériennes (comme au Piton de la Fournaise à la Réunion), est appliquée à une éruption sous-marine.

Notre étude géochimique des échantillons collectés indique une source du magma située à 80-100 km de profondeur. Nos calculs barométriques couplés aux signaux géophysiques nous indiquent que ce magma remonte ensuite en direction de la surface et se stocke entre 40 et 50 km de profondeur dans une chambre magmatique de plus de 10 km³. Nous suggérons que la moitié du magma a cristallisé dans ce réservoir avant de reprendre son ascension vers la surface.

Partant de ce réservoir profond principal, le chemin du magma a évolué au cours de l’éruption :

– Au cours de la première année (mai 2018 – mai 2019), l’éruption a été alimentée par une remontée directe de magma depuis le réservoir profond vers la surface à travers de grandes failles lithosphériques orientées NW-SE. La forme et la taille des minéraux dans les échantillons dragués indiquent que la cristallisation s’est produite proche de la surface, lors d’une remontée rapide du magma.

– Notre étude suggère également que le trajet du magma a changé à partir du mois de mai 2019. Un réservoir de magma plus différencié/évolué et plus petit, situé à proximité du Moho (< 17 ± 6 km), a été échantillonné en cours de route. Il est important de noter que ce réservoir de magma n’a pas été imagé par les sismomètres terrestres car ils sont probablement situés trop loin du site de l’éruption pour permettre l’identification de petits séismes peu profonds.

Figure 1 : Schéma illustrant le système magmatique alimentant l’éruption au large de Mayotte.

En résumé, notre étude a permis de déterminer la géométrie et la dynamique du système magmatique alimentant l’éruption au large de Mayotte et a fourni des contraintes importantes pour l’interprétation des données géophysiques.