En 2019, suite à des séismes enregistrés sur l’île de Mayotte depuis des mois, le BRGM a participé à la découverte au large de l’île d’un nouveau volcan sous-marin. L’occasion de mener des modélisations de tsunamis potentiels dans un contexte de volcanisme actif, et d’en cartographier les impacts en termes de submersion.
15 septembre 2021
Surveillance du poste de suivi d’acquisition acoustique lors de la mission à bord du Marion Dufresne qui a permi la découverte du nouveau volcan en mai 2019.

Surveillance du poste de suivi d’acquisition acoustique lors de la mission à bord du Marion Dufresne qui a permi la découverte du nouveau volcan en mai 2019.

© BRGM - I. Thinon

C’est le plus gros volcan naissant observé depuis 1783 ! Le 10 mai 2018, Mayotte, dans l’océan Indien, est soudainement le siège d’un phénomène tellurique spectaculaire. Pendant des mois, des séismes à répétition frappent l’île. À l’été, des déplacements très importants sont enregistrés à terre. Le BRGM, le CNRS, l’ENS, l’Ifremer, l’IGN et l’IPGP lancent alors des travaux pour mieux comprendre le phénomène, aussi bien à terre qu’en mer avec une mission d’observation du fond marin et de la colonne d’eau. Résultat : en mai 2019 les chercheurs français découvrent un nouveau volcan. On parle alors d’éruption effusive, toujours active en 2021, source de séismes et de coulées régulièrement cartographiées. La surveillance du phénomène est alors organisée autour du REVOSIMA, le réseau de surveillance volcanologique et sismologique de Mayotte.

Situé à 50 kilomètres des terres, à quelque 3 500 mètres de profondeur, le volcan est un mastodonte sous-marin haut de 800 mètres sur quatre kilomètres de diamètre. L’île, quant à elle, qui fait seulement 376 km2 a glissé vers l’est jusqu’à 25 cm et s’est enfoncée jusqu’à 19 cm par un phénomène remarquable de vidange d’une grande chambre magmatique profonde (environ 6,5 km3 de lave ont été éruptés). Le volcan, appelé par des Mahorais « Le monstre imaginaire » (Bagug) ou « Le roi des mers » (Mfaloumle Wa Bahari), bien qu’encore non officiellement baptisé, pourrait présenter une menace pour l’île. 

La DGPR, Direction générale de la prévention des risques du ministère de la Transition écologique, a alors chargé le BRGM d’une étude pour estimer les impacts de tsunamis potentiels sur l’île.

Modélisation d’un scénario de tsunami à Mayotte en cours de propagation.

Modélisation d’un scénario de tsunami à Mayotte en cours de propagation : la couleur est liée à l’amplitude de la surélévation du plan d’eau et les flèches noires représentent la vitesse de l’eau en certains points peu profonds.

© BRGM

Mieux estimer l’aléa tsunami

Il s’agissait de réaliser, à partir de modélisations numériques de tsunamis, une cartographie prédictive des submersions pour mieux estimer l’aléa associé. Le projet est terminé ; il s’inscrit dans le cadre des actions mises en place en juin 2019 par quatre ministères avec la communauté scientifique autour de la surveillance du phénomène volcanique : comment mieux caractériser et affiner les sources, améliorer et cartographier les estimations d’impact.

Les équipes de chercheurs se sont concertées pour caractériser trois types d’événements pouvant être à l’origine de tsunamis au voisinage de Mayotte : séisme, glissement sous-marin et effondrement de réservoir magmatique et des flancs du volcan sous-marin. 

Le BRGM a pu ainsi modéliser 60 scénarios, de la génération et la propagation des vagues de tsunami à la submersion de la côte. Les chercheurs ont évalué le rôle protecteur du récif et de la mangrove, l’ordre de grandeur et le temps d’arrivée des vagues. Les scénarios les plus impactants pour les côtes de Mayotte ont été identifiés : certains comportent de fortes incertitudes, liées à une mauvaise connaissance des structures géologiques et du système magmatique. Les modèles établis devront être précisés au fil du temps pour l’estimation de l’aléa. 

L’objectif final de ce projet était de réaliser un outil d’aide à la décision en cas de tsunami, et de cibler des actions de recherche à mener pour améliorer les modélisations d’impact de tsunamis, travaux menés en collaboration avec l’IPGP. Les résultats ont aussi été utiles pour une cartographie des voies d’évacuation et pour documenter des projets d’aménagement du territoire comme l’allongement de l’aéroport.

Surveillance du poste de suivi d’acquisition acoustique lors de la mission à bord du Marion Dufresne qui a permi la découverte du nouveau volcan en mai 2019.

Surveillance du poste de suivi d’acquisition acoustique lors de la mission à bord du Marion Dufresne qui a permi la découverte du nouveau volcan en mai 2019.

© BRGM - I. Thinon

Un exemple emblématique de recherche collaborative

Mais sur le plan fondamental, ces travaux ont aussi fait progresser les interactions entre équipes scientifiques et l’état des connaissances des disciplines concernées, si l’on veut être demain plus efficace dans l’anticipation. Le domaine est en effet d’une extraordinaire complexité, et l’on a pu constater que les logiciels de modélisations et les données géologiques disponibles se révèlent insuffisants. Il faut donc développer des outils de simulation à même de prendre en compte à la fois les différents cas de sources tsunamigènes, et des conditions de terrain elles-mêmes très complexes pour la propagation des ondes et la submersion associée.

Par ailleurs, dans un contexte de protection civile et d’aménagement du territoire, les modélisations ne doivent pas se restreindre au tsunami et à la submersion associée : elles devront aussi nécessairement intégrer des effets sur les bâtiments ou les infrastructures. Ce qui veut dire aller jusqu’à la modélisation du risque. 

Le travail en équipe a joué dans ce projet un rôle majeur. La problématique est vraiment pluridisciplinaire : modélisation numérique, infrastructures de calcul, submersion marine, modèles hydrodynamiques, mouvements de terrain, océanographie, volcanologie, sismologie, communication, géomatique… Un projet aussi abordé sous différents angles, opérationnel, exploratoire, recherche et impliquant plusieurs établissements et ministères.

En résumé, un véritable champ d’expérimentation pour fédérer une communauté pluridisciplinaire et pluri-institut autour d’une problématique complexe. Et un exemple emblématique de recherche collaborative et ouverte. Sachant que l’événement de Mayotte s’est aussi révélé être un bon cas d’école : les travaux menés par le BRGM et ses collaborateurs pourraient être appliqués à d’autres territoires.

Cartographie prédictive des submersions liées à un tsunami à Mayotte

Les avancées scientifiques du BRGM en 2020 : cartographie prédictive des submersions liées à un tsunami à Mayotte.

Avancées présentées dans le cadre du programme scientifique "Risques naturels et résilience des territoires".

© BRGM