Des scientifiques ont découvert un énorme corps de magma sous la Toscane, même si la région présente peu d'indices de surface typiquement associés à de tels systèmes. En utilisant une méthode d'imagerie sismique appelée tomographie par bruit ambiant, les chercheurs ont détecté environ 6 000 km3 de fluides volcaniques enfouis à 8 à 15 km sous la surface. (6 000 km3 équivaut au volume de 2,4 milliards de piscines olympiques standard.)

L'équipe internationale comprenait des scientifiques de l'Université de Genève (UNIGE), de l'Institut des sciences de la Terre et des ressources (CNR-IGG) et de l'Institut national de géophysique et de volcanologie (INGV). Leurs résultats, publiés dans Communications Earth & Environment, pourraient également aider les chercheurs à localiser des réservoirs géothermiques, des gisements de lithium et des éléments de terres rares liés à l'activité magmatique profonde.

Certaines des régions volcaniques les plus connues au monde, notamment le parc national de Yellowstone aux États-Unis, le lac Toba en Indonésie et le lac Taupo en Nouvelle-Zélande, se trouvent au-dessus de réservoirs de magma contenant des milliers de kilomètres cubes de matériau en fusion. Les scientifiques identifient généralement ces systèmes par des preuves visibles ou mesurables à la surface, telles que des dépôts d'éruptions anciennes, des cratères volcaniques, des soulèvements ou affaissements du sol, et des gaz qui s'échappent. Cependant, lorsque ces signes sont absents, même des quantités énormes de magma peuvent rester non détectées dans la croûte terrestre.

Cela semble être le cas en Toscane. Des chercheurs de l'UNIGE, travaillant avec des spécialistes de l'Institut des sciences de la Terre et des ressources (IGG-CNR) et de l'Institut national de géophysique et de volcanologie (INGV), ont cartographié environ 6 000 km3 de fluides volcaniques dans la croûte continentale. Le matériau nouvellement identifié s'étend à travers la Toscane à des profondeurs allant de 8 à 15 km.

Sur des échelles de temps géologiques, un corps de magma de cette taille pourrait théoriquement jouer un rôle dans le développement d'un supervolcan. Les chercheurs soulignent cependant que le système ne représente actuellement pas une menace. « Nous savions que cette région, qui s'étend du nord au sud à travers la Toscane, est géothermiquement active, mais nous ne réalisions pas qu'elle contenait un volume de magma aussi important, comparable à celui de systèmes supervolcaniques comme Yellowstone », explique Matteo Lupi, professeur associé au Département des sciences de la Terre de la Faculté des sciences de l'UNIGE, qui a dirigé l'étude.

L'équipe a localisé le magma grâce à la tomographie par bruit ambiant, une technique couramment utilisée par les sismologues pour examiner les structures cachées sous la surface. La méthode fonctionne comme une « radiographie » de la croûte terrestre en analysant les vibrations subtiles produites en continu par les vagues océaniques, le vent et l'activité humaine. Lorsque ces vibrations se déplacent dans le sol, des instruments sismiques à la surface enregistrent la vitesse à laquelle les ondes se propagent. Les chercheurs ont déployé environ 60 capteurs haute résolution pour l'étude. Les ondes sismiques ralentissent généralement lorsqu'elles traversent un matériau anormalement chaud ou partiellement fondu. En identifiant les zones où les ondes se déplaçaient à des vitesses plus faibles, les chercheurs ont pu localiser l'emplacement probable du magma. Ils ont ensuite combiné les mesures pour créer une reconstruction tridimensionnelle des structures souterraines dans la zone d'étude.

La découverte a des implications au-delà de la compréhension de la géologie toscane. Parce que la tomographie par bruit ambiant peut sonder de grandes régions souterraines relativement rapidement et à moindre coût, elle pourrait fournir un moyen utile de rechercher de l'énergie géothermique et des ressources minérales. Les systèmes magmatiques profonds sont souvent associés à des gisements de lithium et d'éléments de terres rares. Ces matériaux sont de plus en plus importants pour des technologies telles que les batteries de véhicules électriques et d'autres composants nécessaires à la transition énergétique.

« Ces résultats sont importants à la fois pour la recherche fondamentale et pour des applications pratiques, comme la localisation de réservoirs géothermiques ou de gisements riches en lithium et en éléments de terres rares, qui sont utilisés, par exemple, dans les batteries de véhicules électriques. En plus de leur grand intérêt scientifique, ces résultats pourraient contribuer à la transition énergétique », ajoute Matteo Lupi.