Système géothermique haute enthalpie de Larderello, Italie, alimenté par des milliers de kilomètres cubes de magma crustal moyen

Chaleur cachée sous des collines tranquilles

La campagne vallonnée de la Toscane centrale ne ressemble guère au théâtre d’un énorme volcan caché. Pourtant, sous les champs, les forêts et les sources thermales célèbres, les scientifiques ont mis au jour un vaste corps de roche fondue et partiellement fondue. Ce moteur thermique souterrain alimente l’un des plus anciens districts géothermiques au monde, Larderello, et rivalise avec les systèmes magmatiques souterrains de supervolcans bien connus comme Yellowstone. Comprendre ce géant enfoui importe non seulement pour l’énergie propre, mais aussi pour évaluer le potentiel volcanique dans des régions qui montrent peu ou pas d’histoire éruptive récente.

Pourquoi une région tranquille a soulevé de grandes questions

La province magmatique toscane intrigue depuis longtemps. À la différence des zones volcaniques italiennes voisines qui ont produit des éruptions spectaculaires et des cratères évidents, la Toscane ne présente que quelques dômes de lave anciens et un volcan du Pléistocène moyen au mont Amiata. En même temps, le champ géothermique Larderello–Travale libère des quantités de chaleur extraordinaires, avec des augmentations de température de plus de 150 degrés Celsius par kilomètre et des fluides surchauds trouvés à seulement quelques kilomètres de profondeur. Avant le début des forages géothermiques, la zone avait été surnommée la « vallée du Diable » à cause de ses évents naturels de vapeur et de ses piscines bouillonnantes. Une telle chaleur extrême et la présence étendue de sources chaudes laissaient penser qu’un phénomène énorme se déroulait sous la surface, mais les études sismiques, de forage et gravimétriques antérieures n’ont pas permis de révéler clairement sa forme ou son volume.

Écouter le murmure constant de la Terre

Pour cartographier ce qui se trouve dessous, les chercheurs ont transformé les vibrations de fond continues de la Terre en un outil d’imagerie. Ils ont déployé 30 sismomètres à large bande temporaires dans le sud de la Toscane et les ont combinés avec des stations permanentes existantes, créant un réseau de plus de 60 capteurs. Plutôt que d’attendre de gros séismes, ils ont utilisé la tomographie par bruit ambiant : de faibles tremblements toujours présents, d’origine océanique, météorologique ou humaine. En corrélant ces signaux entre paires de stations, ils ont reconstruit la façon dont les ondes de surface se propagent, puis ont inversé leurs vitesses pour construire un modèle tridimensionnel de la vitesse des ondes de cisaillement dans les 15 premiers kilomètres de la croûte. Des vitesses faibles des ondes de cisaillement indiquent généralement des roches chaudes, molles ou partiellement fondues ; des vitesses plus élevées correspondent à des roches plus froides et rigides.

Révéler une mer de fusion enterrée

Les images obtenues montrent deux vastes zones de faible vitesse sous la Toscane, l’une sous Larderello et l’autre sous le champ géothermique du mont Amiata–Piancastagnaio. Avec la profondeur, ces zones deviennent plus marquées et cohérentes, atteignant des vitesses d’onde de cisaillement si basses qu’elles ne peuvent s’expliquer que par de grands volumes de magma et de « mush » cristallin. Sous Larderello, la région la plus lente apparaît comme un vaste corps sub-elliptique s’étendant d’environ 8 à 15 kilomètres de profondeur. Les modèles suggèrent que son noyau contient des fractions de fusion supérieures à 80 %, entourées d’une enveloppe où environ un cinquième de la roche est liquide. Les auteurs estiment à peu près 3 000 kilomètres cubes de fusion partielle au noyau, entourés d’environ 5 000 kilomètres cubes de « mush » cristallin. Un volume similaire, voire plus grand, est inféré sous le mont Amiata, bien que les limites de l’enquête rendent cette estimation plus incertaine.

Du magma profond à l’eau chaude de surface

Ce réservoir magmatique crustal moyen agit comme une batterie thermique, alimentant un réseau régional de fluides ascendants. Les coupes présentées dans l’étude montrent comment le domaine le plus lent et riche en fusion alimente des roches légèrement plus rapides mais encore chaudes autour de 3 kilomètres de profondeur. Là, des forages réels ont rencontré des fluides surcritiques — de l’eau si chaude et pressurisée qu’elle se comporte à la fois comme un gaz dense et comme un liquide, avec des températures dépassant 500 degrés Celsius. Ces fluides migrent vers l’extérieur et vers le haut le long de failles, émergeant sous forme de sources chaudes et alimentant les champs géothermiques qui produisent aujourd’hui de l’électricité. On pense également que cette intrusion chaude a soulevé la région de plusieurs centaines de mètres sur des temps géologiques et a déclenché des réactions chimiques libérant de grandes quantités de dioxyde de carbone à partir des calcaires chauffés, contribuant à expliquer les nombreux évents riches en gaz et les dépôts de travertin de la zone.

Un système à l’échelle d’un supervolcan qui n’a pas érupté

Lorsque les chercheurs ont comparé leurs estimations de volume avec des systèmes volcaniques célèbres dans le monde, ils ont constaté que les corps de magma cachés de la Toscane sont comparables à ceux sous des supervolcans reconnus comme Taupō, Long Valley et Yellowstone. Pourtant, contrairement à ces systèmes, la région de Larderello ne présente aucune preuve d’énormes éruptions passées ni de cicatrice évidente de caldeira. Les auteurs suggèrent que la chimie et la faible température des magmas toscans les rendent exceptionnellement visqueux et peu mobiles, formant une barrière épaisse et visqueuse dans la croûte supérieure qui piège la fusion au lieu de permettre son éruption. Leurs résultats montrent que des régions peuvent abriter des réservoirs magmatiques de l’échelle des supervolcans tout en se manifestant à la surface principalement comme des champs géothermiques. Cette découverte redéfinit la façon dont les scientifiques envisagent les racines profondes de l’énergie géothermique propre et les longues vies tranquilles que certains grands systèmes magmatiques peuvent mener.

Citation: Lupi, M., Stumpp, D., Cabrera-Pérez, I. et al. High-enthalpy Larderello geothermal system, Italy, powered by thousands of cubic kilometres of mid-crustal magma. Commun Earth Environ 7, 269 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03334-0

Mots-clés: énergie géothermique, réservoir de magma, province magmatique toscane, Larderello, supervolcan