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Supervolcans ? Sommes nous menacés?

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 Les supervolcans ? Sommes nous menacés?

Les super-éruptions se produisent environ toutes les dizaines ou centaines de millénaires ….

La plus récente super-éruption répertoriée est celle du Toba à Sumatra il y a 75000 ans

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Supervolcans

Liste des supervolcans Cliquez sur l’image pour l’agrandirQuelques caractéristiques des supervolcans?

  • Les super-éruptions sont rares.
  • Les super-éruptions (vol>1000 km3)  sont paroxysmales
  • Morphologie: les caldeiras  sont gigantesques (Ø de dizaines de km)
  • Les hambres magmatiques  sont gigantesques (milliers de km3), les magmas sont acides
  • Les activités sismique, tectonique et géothermique sont intenses

Ils éjectent plus de 1000 km3 de matériaux volcaniques

Ils ont un indice d’explosivité volcanique de 8, ils correspondent à des volcans avec d’immenses caldeiras d’effondrement .
indice 8 : Ultra-Plinien supervolcan ,de type apocalyptique, volume de magma éjecté supérieur à 1000 km3
NB: L’indice d’explosivité volcanique ( échelle VEI de l’anglais Volcanic Explosivity Index ) fut inventé en 1982 par Chris Newhall ( USGS) et par Steve Self(Université d’Hawaii) pour établir une mesure relative de l’explosivité des éruptions volcaniques.
Les super-éruptions ?
Les super-éruptions, toutes préhistoriques, donc jamais observées, ne sont connues que par leur dépôts (Yellowstone, Toba, Taupo en Nouvelle-Zélande)…
La plus récente super-éruption répertoriée est celle du Toba à Sumatra il y a 75000 ans

Voir le dossier  volcanisme-paroxysmal-biosphere

Ci dessous vous pouvez écouter la conférence « Le volcanisme paroxysmal et ses interactions avec la biosphère « Droits réservés – © 2015 Pierre Thomas / Olivier Dequincey pour Planet-Terre – ENS Lyon Durée ~ 1h08min

Les éruptions explosives sont comparées ici en volume d’origine du magma (sphères oranges): voir le document sur USGS

Comment se produisent les super-éruptions ?

Des scientifiques français du CNRS ont reproduit les conditions de pression et de température régnant dans la chambre magmatique des supervolcans pour comprendre comment se déclenchent leurs explosions.

Comme il est impossible de percer un trou dans la chambre magmatique d’un supervolcan pour l’étudier directement, les scientifiques ont reproduit en laboratoire les conditions extrêmes de pression et de température au niveau du magma.

supervolcan

@ESRF/Nigel Hawtin Cette impression d’artiste décrit la chambre magmatique d’un supervolcan. La pression résultant des différences de densité entre la roche solide et le magma liquide est suffisante pour fissurer la croûte terrestre dans laquelle pénètre le magma

Ils ont établi que les éruptions des supervolcans peuvent se produire spontanément; une simple augmentation de la pression magmatique résultant des différences de densité entre la roche solide et le magma liquide est suffisante pour fissurer la croûte terrestre sur une distance de 10 km de la chambre magmatique, sans besoin de cause externe (voir le dossier du CNRS).

 

Sanchez-Valle de l’ETH Zurich conclut : « Notre recherche a montré que la pression est suffisante pour que la croûte terrestre se fissure et le magma pénètre dans la croûte, même en l’absence d’eau ou de bulles de dioxyde de carbone. En montant vers la surface, une expansion violente du magma connue pour être à l’origine des explosions volcaniques, peut se mettre en place.»

Les super-éruptions refroidissent l’atmosphère …. Plus de 10 degrés pendant 10 ans …

C’est une éruption de supervolcan, il y a 600 000 ans dans le Wyoming aux Etats-Unis, qui a créé le cratère gigantesque, appelé caldeira, au centre duquel se trouve aujourd’hui le Parc National de Yellowstone.Quand le volcan a explosé, il a éjecté plus de 1000 km3 de cendres et de lave dans l’atmosphère, 100 fois plus que l’éruption du Mt Pinatubo aux Philippines en 1992.

L’éruption du Mt Pinatubo a fait décroître la température du globe de 0,4 degrés pendant plusieurs mois. Pour un supervolcan, la chute de température pourrait être de 10 degrés pendant 10 ans.

Les super-éruptions, heureusement très rares, sont les catastrophes naturelles les plus dramatiques sur Terre, à l’exception des chutes de météorites géantes …

 Selon un rapport de la Société géologique de Londres, en 2005, « même la science-fiction ne peut imaginer un mécanisme crédible qui permettrait d’éviter l’éruption d’un supervolcan. Nous devons cependant essayer de comprendre les mécanismes impliqués dans les super-éruptions et prédire la catastrophe suffisamment à l’avance pour que la société en soit avertie. La préparation est le seul moyen de limiter les effets désastreux d’une super-éruption. »

L’incidence des éruptions volcaniques sur le réchauffement climatique

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Les particules émises lors d’éruptions volcaniques majeures refroidissent l’atmosphère par un effet « parasol », réfléchissant les rayons du soleil. Ces particules volcaniques ont un effet direct assez bref, deux à trois ans, dans l’atmosphère.

Pourtant, elles modifient pendant plus de 20 ans la circulation océanique de l’Atlantique nord, qui relie courants de surface et courants profonds, et module le climat européen.

C’est ce que viennent de découvrir des chercheurs du CNRS, de l’IRD, du CEA et de Météo?France1 en combinant, pour la première fois, des simulations climatiques, des mesures océanographiques récentes et des informations issues d’archives naturelles du climat:

 » L’océan Atlantique est le siège de variations de la température de surface qui s’étendent sur plusieurs décennies et qui influencent le climat de l’Europe. Cette variabilité lente est due à des modifications de la circulation océanique, qui relie les courants de surface aux courants profonds, et qui transporte la chaleur depuis les tropiques jusqu’aux mers de Norvège et du Groenland. Cependant, sa cause reste mal connue.

Afin d’en décrypter les mécanismes, les chercheurs ont tout d’abord utilisé des informations couvrant le dernier millénaire et issues d’archives naturelles du climat. Ainsi, l’étude de la composition chimique de l’eau des carottes de glace du Groenland permet d’y estimer les changements passés de température. Ces données montrent le lien étroit entre la température de surface de l’océan Atlantique et la température de l’air au-dessus du Groenland, et révèlent que la variabilité du climat dans cette région est un phénomène périodique dont certains cycles, ou oscillations, durent environ vingt ans….

En utilisant des simulations numériques de plus de vingt modèles de climat différents, les chercheurs ont également mis en évidence que des éruptions volcaniques majeures, comme celle de l’Agung, en Indonésie en 1963, ou du Pinatubo, aux Philippines, en 1991, pouvaient modifier en profondeur la circulation océanique de l’Atlantique nord. En effet, les grandes quantités de particules émises par ces éruptions vers la haute atmosphère réfléchissent une partie du rayonnement solaire par un effet similaire à celui d’un parasol, ce qui entraîne un refroidissement du climat à la surface de la Terre. Ce refroidissement, qui ne dure que deux à trois ans, provoque alors une réorganisation de la circulation océanique dans l’océan Atlantique nord. Quinze ans environ après le début de l’éruption, cette circulation s’accélère, puis ralentit au bout de vingt-cinq ans, et accélère à nouveau trente-cinq ans après le début de l’éruption volcanique. Les éruptions volcaniques semblent ainsi fonctionner, sur la circulation océanique de l’Atlantique nord, à la manière d’un « pace-maker » qui met en route une variabilité sur 20 ans.

Les scientifiques ont confirmé ces résultats en les comparant avec des observations de la salinité océanique, facteur déterminant pour la plongée des eaux et donc de la circulation océanique. Ils ont décelé, dans les simulations numériques et dans ces observations océanographiques modernes, des variations similaires au début des années 1970 et 1990 liées à l’éruption du volcan Agung. Grâce à des observations issues de carotte de glace groenlandaise, à des observations effectuées sur des coquillages bivalves, âgés de plus de cinq cent ans et vivant au nord de l’Islande, et à une simulation du climat du dernier millénaire, les chercheurs ont systématiquement identifié une accélération de la circulation océanique quinze ans après cinq éruptions volcaniques ayant eu lieu il y a plusieurs centaines d’années.

Enfin, les chercheurs ont mis en évidence les interférences produites par les trois dernières éruptions volcaniques majeures, Agung en 1963, El Chichon, au Mexique en 1982 et Pinatubo en 1991, expliquant pour la première fois la variabilité récente des courants de l’océan Atlantique nord. Ils concluent qu’une éruption majeure dans un futur proche pourrait avoir une incidence pendant plusieurs décennies sur les courants de l’océan Atlantique nord et donc sur la capacité de prévoir la variabilité du climat européen. Ils souhaitent désormais consolider ces résultats en multipliant les sources de données, notamment en paléoclimatologie.

Notes :

1Du laboratoire Environnements et paléo environnements océaniques et continentaux (CNRS/Université de Bordeaux), du Centre national de recherches météorologiques – groupe d’étude de l’atmosphère météorologique (CNRS/Météo France), du Laboratoire d’océanographie et du climat : expérimentations et approches numériques (CNRS/UPMC/MNHN/IRD) et du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (CNRS/CEA/UVSQ) appartenant tous deux à l’Institut Pierre Simon Laplace.
2Ce projet a été financé par l’Agence Nationale de la Recherche via le projet « Groenland vert » du programme Changements Environnementaux Planétaires et Société (2011-2015).

Références :

Bidecadal North Atlantic ocean circulation variability controlled by timing of volcanic eruptions. Didier Swingedouw,Pablo Ortega,Juliette Mignot,Eric Guilyardi,Valérie Masson?Delmotte,Paul G.Butler, Myriam Khodri and Roland Séférian.Nature Communications, le 30 mars 2015. DOI: 10.1038/ncomms7545. »

Source CNRS

Le piton de la fournaise frémit à nouveau

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Après trois années de calme plat, le Piton de la Fournaise frémit à nouveau …

Une sismicité trois fois plus importante que d’habitude( 110 séismes enregistrés / source OVPF) est observée à l’aplomb du cratère principal (magnitude 2) depuis le mardi 10 juin dernier.

« Pour les chercheurs de l’Observatoire, on peut légitimement penser que notre volcan se « recharge » petit à petit …. La sismicité n’est accompagnée d’aucune déformation du sol, aucun gonflement de la croute terrestre… La nouvelle configuration de notre volcan consécutive à l’effondrement du cratère Dolomieu en 2007 a engendré une période d’inactivité assez longue, il faut du temps pour réamorcer la chambre magmatique principale et retrouver une activité volcanique soutenue, comme ce fut le cas de 1998 à 2007″. la fournaise info.

Le dispositif ORSEC spécifique volcan Piton de la Fournaise a été déclenché … A voir ici sur la fournaise info.

Le Piton de la Fournaise6@ la fournaise info

L’‘île de la Réunion est d’origine volcanique.

La Réunion est une île volcanique située dans l’océan Indien.

Elle est née, il y a quelque trois millions d’années, avec l’émergence d’un massif montagneux culminant au piton des Neiges (partie ouest de l’île); l’est est constitué d’un volcan bien plus récent, à peine vieux de 500 000 ans, le piton de la Fournaise.

2 volcans forment donc l’île de la Réunion ( 700 kilomètres à l’est
de Madagascar ):

  • Le Piton des Neiges ( 3069 mètres ) aujourd’hui endormi.
  • Le Piton de la Fournaise ( 2632 mètres ) en forte activité

Le piton de la fournaise,de type effusif, est l’un des volcans les plus actifs de la planète ( voir le cours sur le volcanisme)

Marie Byrd land : Executive Committee Range, un point chaud en Antarctique …

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  Marie Byrd land porte une chaîne de volcans : Executive Committee Range ». Des études sismiques réalisées par une équipe de chercheurs  dirigée  par Amanda Lough( Université du Missouri ) suggère que cette chaîne  de volcans correspond au déplacement d’un point chaud .

point chaud, Mary Byrd land

La Terre Mary Byrd Land  retient toute  l’attention des sismologues : sous la glace, se cache un volcan vraisemblablement en activité.

600px-Marie_Byrd_Land_in_Antarctica.svg En rouge, Mary Byrd land source wikimedia
Cette découverte s’est faite  par hasard grâce à des sismomètres  installés en 2010 dans la région. 

 Ces sismomètres  ont capté une série de tremblements de Terre en janvier 2010 et mars 2011 au sud de « Executive Committee Range » .

Agrandir le plan

« J’ai commencé à voir des évènements qui se produisaient toujours au même endroit, ce qui était étrange » précise Amanda Lough qui a dirigé l’équipe des chercheurs de la Washington University de St. Louis 

Les secousses sismiques ont été enregistrées entre 25 et 40 km de profondeur et à 55 km au sud du  « Executive Committee Range » . 

Quelle est l’origine de ces ondes sismiques ? tectonique? volcanique ?

 Hypothèse  tectonique ?

Non: les fréquences de 2 à 4 hertz sont trop basses pour des secousses tectoniques.

« Un évènement tectonique pourrait avoir un hypocentre situé à une profondeur de 10 à 15 km, mais 25 à 40 km, c’est bien trop profond » Amanda Lough

 hypothèse volcanique ?

Les signaux et la localisation sont compatibles avec certains connus sous le nom de « secousses DPL » (Deep Long-Period ) 

 « J’ai réalisé que les secousses étaient proches de certaines montagnes … Ma première pensée a été : Ok, c’est peut-être juste une coïncidence. Mais j’ai regardé de plus près et réalisé que les montagnes étaient en réalité des volcans. Les volcans les plus proches des évènements sismiques étaient les plus jeunes…Mais nous pensons qu’il y a probablement un point chaud ici dans le manteau produisant du magma bien en-dessous de la surface » Amanda Lough

NB: Le relief de l’Antarctique est visible sur les cartes Bedmat2 ici

 Pour confirmer  cette hypothèse, les chercheurs ont ensuite  examiné au radar la région du  Executive Committee Range »: Ils ont découvert, à 1400 mètres de profondeur sous la glace, une couche de cendres. D’après sa profondeur, cette couche daterait d’environ 8 000 ans et aurait pour origine le mont Waesche.

750px-MountSidleyWaescheMapsource USGS

Le volcanisme continue à migrer vers le sud le long  du « Executive Committee Range »…

La chaleur dégagée par une éruption volcanique a peu de chance de traverser l’épaisseur de glace au dessus du volcan( 1.2 à2 km )  mais pourrait faire fondre la calotte glaciaire par en dessous, ce qui générerait beaucoup d’eau ….