Les CHAMPS PHLÉGRÉENS

Louis LESAGE

[ Naples est connu pour sa pizza et son volcan : le Vésuve. Le Vésuve, qui domine la ville de ses 1281 m, est le principal danger pour les quatre millions de Napolitains et chacun se met à imaginer une Pompéi moderne. Naples est entourée par trois zones volcaniques : au Sud-Est, le Vésuve dont la dernière activité date de 1944 ; au Sud-Ouest, l'île d'Ischia (dernière éruption en 1302) et, à l'Ouest de l'agglomération, les Champs Phlégréens où s'est produite la plus grande éruption du Quaternaire en Méditerranée. ]

1.  Image de la zone des Champs Phlégréens (le 9 juillet 2012). Scène acquise par Advanced Land Imager (ALI) installé sur le satellite Earth Observing-1(EO-1).

        Les Champs Phlégréens (Campi Flegrei, en italien) est une vaste zone volcanique composée par deux caldeiras emboîtées et de nombreux cônes monogéniques. La zone s'étend sur 65 km², formant une dépression de 12 km de diamètre, en partie sous-marine, dans la baie de Pozzuoli.

        L'âge de ce volcanisme est également discuté, les plus anciennes roches donnent un âge supérieur à 60 000 ans (Pappalardo et al, 1999). La dernière activité date de 1538 avec la formation du cône du Monte Nuovo, édifice de 133 m de haut dont l'éruption de six jours tua vingt-quatre personnes.

2.  Bocca Grande dans le cratère de la Solfatare
© Louis Lesage

        La première caldeira s'est formée lors de l'éruption de l'Ignimbrite Campanienne (Cl), datée d'abord vers 35 000 ans BP (Cassignol et Gillot, 1982) puis à 39 000 ans BP après calibration de la méthode au carbone 14 (De Vivo et al, 2001). L'extension des dépôts en fait l'une des plus importantes éruptions du bassin méditerranéen durant le Quaternaire et sert de marqueur stratigraphique jusqu'en Russie. Son volume est estimé entre 80 et 150 km³ DRE (Dense Rock Equivalent) (Civetta et al, 1997), formant une dépression d'environ 230 km². Trois magmas de nature différente ont été identifiés : trachytique, trachy-phonolitique et un intermédiaire entre les deux termes (Arienzo et al, 2011).

        Cette première éruption est suivie autour de 15 000 ans BP (Cassignol et Gillot, 1982; Deino et al., 2004) par l'éruption du tuf jaune napolitain (NYT) qui construit la seconde caldeira emboîtée à l'Ouest de la première. Pappalardo et al. (1999) ont montré que les roches émises entre les deux phases caldériques furent de nature trachytique à phonolitique, avec quelques rares latites. Cela supposerait que, lors de l'éruption campanienne, l'ensemble de la chambre magmatique n'a pas été vidangé. Il faut rester cependant prudent car il n'y a pas de datation précise de la reprise de l'activité post-caldérique et celle-ci semble marquer une diminution jusqu'à 16 000 ans BP.

        L'éruption du NYT émet un volume estimé à 40 km³ DRE pour une extension de plus de 1 000 km², en fait le plus important dépôt trachytique connu. Cette éruption est caractérisée par de fortes phases d'activité phréatoplinienne et la nature des produits varie de latitique à des trachytes alcalins.

3.  Surges et figures d'impact dans le NYT.
Quartier de Santa Lucia, Naples © Louis Lesage

        Ces dépôts de tuf jaune sont bien visibles dans Naples pour un oeil averti, notamment au-dessus du château de l'oeuf, dans le quartier de Santa Lucia. Le fascinant cimetière de la Fontanelle est entièrement creusé dans les dépôts du tuf, de plusieurs dizaines de mètres d'épaisseur. Depuis l'émission du tuf jaune napolitain, l'activité s'est poursuivie durant trois époques séparées par des phases de repos.

        Une première phase de 12 000 à 9 500 ans présente un volcanisme explosif localisé essentiellement le long des marges de la caldeira du NYT. La part du phréatomagmatisme durant cette époque est importante.

        Suite à 900 ans de repos, l'activité reprend dans la zone Nord-Est de la caldeira du NYT. Six éruptions se produisent, alternant phases magmatiques et phréatomagmatiques.

        Il y a 8 200 ans, l'activité s'arrête de nouveau et marque une pause de 3 400 ans. La dernière période commence il y a 4 800 ans et dure environ un millénaire. L'activité se localise au Nord-Est de la caldeira et au Nord du bloc résurgent de la Starza.

        Les variations géographiques de l'activité sur les 12 000 dernières années sont également partiellement visibles dans les produits émis (D'Antonio et al., 1999). Ainsi, selon ce dernier, une différenciation progressive s'effectue. L'enrichissement en silice et en alcalins pourrait être identique à celui observé dans l'évolution plus précoce du volcanisme des Champs Phlégréens.

        Actuellement, le système serait en phase de différenciation, comme cela s'est produit avant les dernières éruptions majeures. Le manque de données géochimiques dans cette zone ne permet pas encore de confirmer ou non cette hypothèse.

        L'éruption du Monte Nuovo en 1538 a été précédée par un soulèvement du sol atteignant sept mètres au Serapeum de Pouzzoles. C'est une manifestation isolée dans le temps et reprend la même zone éruptive que le lac Averno.

        Le dégazage des systèmes hydrothermaux est aujourd'hui le dernier vestige de l'activité passée. Ce dégazage se concentre dans la zone de la Solfatare de Pozzuoli et sur le flanc Sud du Monte Nuovo. Aucune autre zone de dégazage n'est actuellement connue, mais un dégazage diffus du sol est probable dans d'autres endroits.

5.  Modèle numérique de terrain des Champs Plégréens montrant la localisation temporelle de l'activité volcanique (d'après Orsi et al, 2009).

Risque volcanique aux Champs Phlégréens

        Bien que sur les douze derniers mois, l'activité sismique des Champs Phlégréens ait été faible (199 événements sur l'année 2014 et un événement de magnitude maximale 1,9 le 30/10/2014), le risque actuel est lié à des mouvements de bradyséismes (lent mouvement du sol d'inflation et de déflation). Ce bradyséisme serait la conséquence de l'augmentation de la pression des fluides dans le système hydrothermal et magmatique à l'aplomb de la zone de la Solfatare (Chiodini et al, 2011; Gottsmann et al, 2006). L'événement de bradyséisme le plus important relaté remonte au XVI^ème siècle, avant l'éruption du Monte Nuovo avec un soulèvement de sept mètres à Pozzuoli, phénomène isolé dans le temps.

        Ce phénomène est également visible à Pozzuoli sur les piliers d'un ancien marché (dénommé à tort temple de Sérapis) et en d'autres points de la ville, par l'observation de niveaux de coquillages (lithophaga) et leurs datations.

        Ainsi, il a été mis en avant des phases de submersion au Moyen-âge précoce (V-VII^ème siècles) et à la fin du Moyen-âge (XIII-XlV^ème siècles), montant l'importance du phénomène (Morhange et al., 1999).

        La dernière phase de soulèvement a démarré en 1968 atteignant son maximum, en 1985, avec un soulèvement de 3,5 m à Pozzuoli. Cette phase de soulèvement ne fut pas constante et se déroula en deux périodes. La première de 1969 à 1972 et une seconde de 1982 à 1984. Depuis, la zone continue de connaître une alternance de phases d'inflation et de déflation.

3.  Vue des Champs Phlégréens depuis la baie de Pozzuoli.
Au fond à gauche, le Camaldoli © Louis Lesage.

4.  Vue des Champs Phlégréens depuis la baie de Pozzuoli.
A droite, le cratère de Nisida © Louis Lesage.

        Depuis 2011, une nouvelle phase de soulèvement est observée à la station GPS de Rione Terra (Pozzuoli) et est mise à jour dans les rapports de l'Osservatorio Vesuviano toutes les semaines. Le maximum de cette déformation est localisé à l'aplomb du cratère de la Solfatare et de la ville de Pozzuoli, appuyant la théorie d'un mouvement bradysismique lié à la mise sous pression du système hydrothermal de la Solfatare. Entre juillet et octobre 2014, ce phénomène s'est s'accéléré avec un mouvement vertical du sol de 4 cm. Sur l'année 2014, le soulèvement de la zone est de près de 6 cm.

        L'augmentation de ces paramètres pourrait faire croire à l'approche imminente d'une reprise d'activité de la région. Mais la prévision des éruptions volcaniques est difficile et d'autres signaux sont utilisés dans cet objectif, notamment la géochimie des gaz. La Solfatare étant une zone de dégazage intense, elle est un lieu parfait pour l'étude de la composition de l'évolution de ces gaz. L'étude de plusieurs associations de gaz permet de remonter aux origines de ce dégazage et montre, dans le cas de la Solfatare, que ce dégazage provient de deux niveaux.

        Une chambre magmatique, présente sous la zone, dégaze certains éléments comme du CO₂, H₂O, He, SO₂ à environ 5 km de profondeur. En remontant, ces gaz rencontrent un aquifère à 2 km de profondeur. La chaleur du magma induit une augmentation de la température de l'aquifère, entre 200 et 360°C (proche du point critique de l'eau) pour une pression de 200 à 250 bars. L'étude isotopique du ¹⁸O du CO₂ et de l'H₂O, entre 1983 et 2006, indique que 26% du dégazage est d'origine magmatique et 74% d'origine hydrothermale dans les fumerolles internes du cratère de la Solfatare (Caliro et al, 2007).

        L'augmentation, depuis 2003, de la température des gaz dans les trois zones fumerolliennes principales de la Solfatare (Bocca Nuova, Bocca Grande et Pisciarelli), ainsi que l'ouverture de mares de boue et de nouveaux évents — notamment dans une vaste zone commerciale ! — semblent indiquer une augmentation de l'activité thermale liée à une augmentation du gradient thermique dans la zone.

6.  Diagramme montrant le déplacement vertical du sol dans la ville de Pozzuoli en millimètres depuis juin 2000. On note une nouvelle élévation du sol depuis juillet 2014 (d'après INGV).

        Il est difficile, dans l'état actuel des connaissances, de prédire si une activité volcanique reprendra à court terme dans les Champs Phlégréens. Néanmoins, selon les signaux observés, la chambre magmatique connaîtrait actuellement une phase d'activité qui pourrait, à moyen ou long terme, mener à une éruption.

        Ainsi l'utilisation du couple CO₂ et H₂O permet de suivre l'évolution de l'activité du système. En considérant le CO₂ dégazant comme principalement d'origine magmatique et l'eau essentiellement de l'aquifère, le rapport des deux éléments montre si l'un des niveaux du système devient dominant ou non dans le dégazage. Depuis 2000, le suivi de ce rapport montre une tendance à l'augmentation de l'activité d'origine magmatique. Ce paramètre est mesuré mensuellement dans le cadre de la surveillance de la zone.

7.  Diagramme montrant la variation du rapport CO₂ / H₂O depuis 1982. On note une augmentation de ce rapport depuis 2000 (d'après INGV).

Gestion du risque dans les Champs Phlégréens

        Il est difficile d'imaginer les dégâts que provoquerait une éruption du type de l'Ignimbrite Campanienne, mais il est certains que les dégâts humains, matériels et économiques en feraient une des crises majeures de notre Histoire. Orsi et al (2009) ont montré que la probabilité d'une éruption de forte magnitude est faible et la prochaine éruption a de fortes probabilités d'être de faible ampleur. Néanmoins, même une éruption de faible magnitude engendrerait des difficultés dans la région. 340 000 personnes habitent la zone rouge des Champs Phlégréens et devraient donc être évacuées en cas de crise, alors qu'une plus forte proportion des habitants de la zone serait affectée par les téphras. L'évacuation des habitants en cas d'alerte est très difficile, la plupart des personnes n'ayant pas une connaissance fiable des risques comme dans de nombreuses zones volcaniques. De plus, celui qui a vu Naples comprendra qu'une évacuation en quelques jours est tout simplement impossible...

        La prévision reste donc l'arme majeure des scientifiques afin d'anticiper sur l'évolution de la situation. L'Osservatorio Vesuviano, situé à Fuorigrotta (dans la caldeira !), est en charge de la surveillance de cette région. Cet organisme, dépendant du ministère de l'éducation et de la recherche ainsi que de la protection civile, assure un travail de recherche fondamentale et de surveillance. La zone est équipée de sismomètres, de stations de mesures du flux de CO₂ et de caméras. Ces données sont traitées en continu à l'observatoire, dans une salle de surveillance où les scientifiques peuvent suivre, en temps réel, l'activité des Champs Phlégréens, d'Ischia, du Vésuve et du Stromboli. La salle est occupée continuellement par une ou plusieurs personnes, 24 h sur 24 et 365 jours par an. De plus, des campagnes régulières de mesures sont effectuées, sur les gaz, les eaux, la géophysique. L'essentiel de la surveillance des Champs Phlégréens se focalise sur la zone de la Solfatare-Pisciarelli, zone du dégazage le plus actif. Par manque de moyens humains et financiers, le reste de la région n'est surveillé que par des sismomètres, alors qu'il est fortement probable que d'autres zones montrent un dégazage diffus du sol et mériteraient une surveillance régulière. Néanmoins depuis décembre 2014, une nouvelle station multiparamètres (températures, flux CO₂, paramètres météorologiques) est en test dans le cratère de la Solfatare. Si les résultats sont concluants, nous pouvons espérer qu'elle soit développée plus largement.

8.  Le cratère des Astroni au coeur des Champs Phlégréens depuis le Camaldoli.
Images © Louis Lesage

Une zone à visiter

        Pour les volcanophiles qui visitent la région, les Champs Phlégréens présentent de nombreux centres d'intérêt. La Solfatare de Pozzuoli (propriété privée de la même famille depuis le XVII^ème siècle) se visite et, bien que le tarif semble élevé (7 euros), la zone mérite le déplacement et est facilement accessible en métro depuis le centre de Naples (ligne 2). Une montée par la route sur le flanc nord-ouest mérite aussi le coup d'oeil. Un camping occupe une partie du cratère pour les plus téméraires, mais rassurez-vous, dans une zone sans dégazage du sol ! A 20 minutes à pied ou en bus, le centre de Pozzuoli vous permettra d'observer les traces du bradyséisme sur les ruines du marché de Sérapis.

        Le Monte Nuovo est un beau cratère et reste intéressant à visiter avec un circuit de 3 h pour faire le tour du cratère et du lac d'Averne adjacent ( n'oubliez pas que les portes des Enfers se trouvent à proximité ! ). Le tout est accessible par la circumflegrea (station Lucrino). Au Nord-Est de la zone, le Camaldoli offre le meilleur point de vue sur la zone, excentrée du centre-ville (entre 1 et 2 h de transport en métro et bus) et un couvent pourra vous accueillir pour la nuitée. Un point de vue, depuis l'Est de la zone, est plus facilement accessible par le funiculaire de Mergellina. Dernier point de vue agréable, le «Parco Virgiliano» surplombe le cratère égueulé de Nisida; on l'atteint en bus depuis Fuorigrolta. Le terminus de la circumflegrea (Torregaveta) permet une baignade face à de grands affleurements qui vous permettront de reconstruire l'histoire de la zone.

        Bien que difficile d'accès avec les transports en commun, la réserve des Astroni, dans le cratère du même nom, offre de belles promenades dans un cadre préservé au cœur de l'agglomération. Pour les plus contemplatifs, un trajet en bateau depuis Naples vers Ischia ou Procida vous permettra de découvrir la zone depuis la mer.

        Enfin, entre une margarita et un arancino napolitano, Naples dévoile de nombreux affleurements à qui voudra les voir. Alors ouvrez l'oeil et bon voyage !