Catégorie : Science

Les microplaques autour du Rift Est-Africain // The microplates around the East-African Rift

La tectonique joue un rôle important en Afrique de l’Est où la Vallée du Grand Rift s’étire sur des milliers de kilomètres. Pendant de nombreuses années, il a été largement admis que la fracturation du système du Rift est-africain – East African Rift System(EARS) – il y a 22-25 millions d’années, a entraîné la division de la plaque africaine en deux plaques plus petites,  la plaque somalienne et la plaque nubienne. Cependant, plus récemment, grâce à de nouvelles technologies et l’intégration des données GPS sur les séismes, les scientifiques ont découvert que cette fracturation avait donné naissance à trois autres « microplaques » – la plaque Lwandle, la plaque Victoria et la plaque Rovuma. La microplaque Victoria, située entre les branches est et ouest du système du Rift est-africain, est l’une des plus grandes microplaques continentales sur Terre. A l’inverse des microplaques Rovuma et Lwandle, Victoria tourne dans le sens antihoraire par rapport à la plaque nubienne. La cause de ce comportement étrange n’avait pas été expliquée à ce jour.

Des scientifiques du centre de recherche en géosciences de Potsdam ont récemment découvert pourquoi la plaque Victoria tourne dans le sens antihoraire. Jusqu’à présent, les chercheurs expliquaient que la rotation des microplaques était provoquée par l’interaction d’un panache mantellique avec le craton épais de la microplaque et le système de rift. Aujourd’hui, les scientifiques de Potsdam ont découvert que c’est essentiellement la configuration des régions lithosphériques plus faibles ou plus fortes qui entraîne principalement la rotation des microplaques, en particulier la microplaque Victoria.
Dans leur étude, les scientifiques expliquent qu’ « une certaine configuration de ceintures mobiles mécaniquement plus faibles et de régions lithosphériques plus fortes dans l’EARS entraîne des branches de rift incurvées et se chevauchant, ce qui provoque une rotation. »
Les chercheurs ont utilisé des modèles numériques 3D à l’échelle de l’ensemble de l‘EARS pour mesurer la dynamique de la lithosphère et du manteau supérieur au cours des 10 derniers millions d’années. Ils ont testé la valeur prédictive de leurs modèles en comparant d’une part leurs prévisions de vitesse avec des données dérivées du système GPS, et d’autre part leurs prévisions de contraintes au niveau des plaques avec la World Stress Map, une compilation globale d’informations sur le champ de contraintes dans la croûte terrestre, mis à jour depuis 2009.

Il y a beaucoup d’autres microplaques continentales sur Terre qui sont en rotation actuellement, ou qui l’ont été dans le passé. Au vu de la dernière étude, le mécanisme de rotation des microplaques induit par la lithosphère permet de mieux comprendre les rotations observées et de reconstituer les mouvements des plaques tectoniques tout au long de l’histoire de la Terre.
Reference

« Victoria continental microplate dynamics controlled by the lithospheric strength distribution of the East African Rift » – Glerum, A. et al. – Nature Communications

Source: The Watchers.

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Tectonics is playing an important part in East Africa where the Rift Valley extends over thousands of kilometres. For many years, it has been widely accepted that rifting in the East African Rift system (EARS), 22-25 million years ago, resulted in the splitting of the African plate into 2 smaller plates – the Somali plate and the Nubia plate. However, more recently, through the application of technology and the integration of GPS earthquake data, scientists have discovered that the fault has created three other « microplates » – the Lwandle plate, Victoria plate, and the Rovuma plate. The Victoria microplate between the Eastern and Western branches of the East African Rift System is one of the largest continental microplates on Earth. In striking contrast to the other microplates – Rovuma and Lwandle – Victoria rotates counterclockwise with respect to Nubia. The underlying cause of this distinctive rotation has remained elusive so far.

Scientists have recently discovered evidence explaining why the Victoria Plate is rotating in a counterclockwise direction. Previous theories suggested that the rotation of the microplates is driven by the interaction of a mantle plume with the microplate’s thick craton and the rift system. Now, researchers from the German Research for Geosciences in Potsdam have discovered that the configuration of weaker and stronger lithospheric regions mainly drives the rotation of microplates, particularly Victoria.

In the study, the scientists argue that “a certain configuration of mechanically weaker mobile belts and stronger lithospheric regions in the EARS results in curved and overlapping rift branches that prompt rotation.”

The researchers used 3D numerical models on the scale of the entire EARS to measure the lithosphere and upper mantle dynamics in the past 10 million years. They tested the predictive strength of their models by comparing their predictions of velocity with GPS-derived data, and their stress predictions with the World Stress Map, a global compilation of information on the present-day crustal stress field maintained since 2009.

There are many more continental microplates on Earth that are believed to be rotating or have rotated. The lithosphere-driven mechanism of microplate rotation indicated in the study helps decipher these observed rotations and reconstruct plate tectonic motions throughout the Earth’s history.

Reference

« Victoria continental microplate dynamics controlled by the lithospheric strength distribution of the East African Rift » – Glerum, A. et al. – Nature Communications

Source: The Watchers.

Plaques tectoniques en Afrique de l’Est (Source: Wikipedia)

Carte du Volcán de Colima (Mexique) gravée sur un vieux rocher // Map of Volcán de Colima (Mexico) engraved on an old rock

La carte « très détaillée » d’un volcan, vieille de 2 000 ans, a été découverte gravée sur un bloc de roche volcanique au Mexique. Des experts de l’Institut national d’anthropologie et d’histoire du Mexique (INAH) ont récemment analysé le bloc, qui se trouve sur un terrain privé à Colima. La roche basaltique qui le compose est le résultat d’une éruption du Volcán de Colima, également appelé Fuego de Colima, à 14 kilomètres de là, il y a des milliers d’années.
Avec une hauteur de 1,70 m. à son point le plus haut, le bloc mesure entre 2 et 2,70 m de large et entre 0,60 et 1,70 m. d’épaisseur.
Lorsque les archéologues ont examiné la roche, ils ont découvert que des cartes y étaient gravées. L’INAH explique qu’elles ont été utilisées pour gérer les terres dans cette zone et aussi pour transmettre les connaissances d’une génération à l’autre.
En étudiant les techniques de gravure utilisées, les experts expliquent que le travail a probablement eu lieu entre 200 ans avant J.C. et 200 ans après. Différentes techniques de gravure ont été mises en oeuvre pour représenter le versant sud du volcan qui est parcouru par des caractéristiques géologiques telles que les rivières et les ravines. Sur la surface principale du rocher, de petites cavités ont été creusées pour représenter les communautés locales.
Source: Fox News.

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An elaborate 2,000-year-old « volcano map » has been discovered carved into a large volcanic rock in Mexico. Experts from Mexico’s National Institute of Anthropology and History (INAH) recently analyzed the rock, which is on private land in Colima, Mexico. The basalt rock was the result of an eruption from the Volcán de Colima, also called Fuego de Colima, 14 kilometres away, which occurred thousands of years ago.

Standing 1.70 m. at its highest point, the rock is between 2 and 2.70 m.wide and between .60 and 1.70 m. thick.

When archaeologists examined the rock, they found maps were carved into it. INAH explains that the maps were used to manage the land in that area and also to pass knowledge from one generation to another.

By studying the carving techniques used on the stone, experts say that the work likely took place between 200 B.C. and 200 A.D. Different engraving techniques were used to represent the volcano’s southern slope, which is furrowed by features such as rivers and ravines. On the main surface of the rock, small cavities were carved to represent local communities.

Source: Fox News.

Crédit photo : INAH

Un nouveau volcan actif en Chine? // New active volcano in China ?

Il existe des volcans et des champs volcaniques en Chine, bien qu’ils soient moins connus que leurs homologues aux États-Unis ou en Europe. Entre 2014 et 2018, j’ai écrit plusieurs notes à propos du Mont Paektu (également appelé Baekdu ou Changbai), un volcan considéré comme sacré, qui se trouve près de la frontière nord-coréenne avec la Chine et qui est entré en éruption pour la dernière fois en 1903. Cependant, une explosion en 946 après JC a été l’un des événements volcaniques les plus puissants de l’histoire.
Un article paru dans le South China Morning Post nous informe qu’une équipe de géophysiciens de l’Université chinoise des sciences et technologies a étudié le volcan Weishan qui se trouve dans le champ volcanique de Wudalianchi au nord-est de la Chine, près de la frontière avec la Corée du Nord et la Russie. Ils précisent que le volcan Wei pourrait entrer prochainement en éruption suite à la découverte de deux énormes chambres magmatiques sous le volcan qui s’est manifesté pour la dernière fois il y a plus de cinq cent mille ans et était considéré comme éteint jusqu’à présent. .
Dans le cadre de leur étude, les chercheurs ont étudié près de 100 sites sur le massif du Wei. Ils ont utilisé des capteurs pour détecter les anomalies électromagnétiques sous terre. Ils ont ainsi découvert une première chambre magmatique à 15 km de profondeur et une autre à 8 km. Les chambres font partie d’un système plus vaste qui pourrait également appartenir au volcan Paektu par convection mantellique. Les modèles indiquent que les chambres éclipsent le volcan par leur taille ; en effet l’édifice ne mesure qu’une centaine de mètres de hauteur et 5 kilomètres de diamètre.
L’équipe scientifique chinoise a remarqué que l’activité sismique avait augmenté sur le Mt Paektu de 2002 à 2005, signe que l’activité magmatique sous le volcan avait augmenté elle aussi. Ils ont également indiqué que l’activité volcanique dans le nord-est de la Chine se trouvait probablement à un stade actif, et qu’une surveillance était nécessaire pour mieux comprendre les systèmes magmatiques dans cette région. La dernière éruption dans le champ volcanique de Wudalianchi a eu lieu au début du 18ème siècle; elle a donné naissance à deux volcans, le Laohei et le Huoshao. Les chercheurs n’ont détecté aucune présence de chambres magmatiques actives sous ces deux volcans.
Les chercheurs sont un peu déconcertés par les résultats de l’étude du volcan Wei. L’un d’eux a déclaré: « S’il y a vraiment de volumineuses chambres magmatiques dans la région, nous aurions dû détecter des signes activité sismique en relation avec elles, en particulier lorsque la chambre inférieure recharge celle qui la surmonte ; dans ce cas, on devrait détecter des mouvements. » Pourtant, après des décennies de surveillance du site, aucune activité significative n’a été détectée. Les signaux anormaux détectés par les chercheurs semblaient être provoqués par des chambres magmatiques, mais il se pourrait qu’ils aient été causés par d’autres matériaux à haute conductivité, comme l’eau ou des roches.
Source: The Watchers et The South China Morning Post.

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There are volcanoes and volcanic fields in China, although they are less popular than their counterparts in the U.S. or in Europe. Between 2014 and 2018, I wrote several posts about Mount Paektu (also called Baekdu or Changbai), a volcano considered  sacred, that stands close to the North Korean border with China and which last erupted in 1903. However, an explosion in 946 A.D. was one of the strongest volcanic events in history.

An article in the South China Morning Post informs us that a team of geophysicists from the University of Science and Technology of China has studied the Weishan volcano in the Wudalianchi volcanic field in northeast China, near the border with North Korea and Russia. They have warned that Wei Mountain could be ready for an eruption after two huge magma chambers were discovered under the volcano, which last erupted more than five hundred thousand years ago and was considered extinct up to now. .

For the study, the researchers studied almost 100 sites across Wei Mountain. They used sensors to spot electromagnetic abnormalities underground. They discovered a first magma chamber 15 km underground, and another one 8 km deep. The chambers are part of a larger system that could be linked with the neighbouring Paektu volcano by secondary mantle convection. The models indicate the chambers dwarf the volcano, which is about 100 metres high and 5 kilometres wide.

The Chinese scientific team remarked that seismic activity had increased at Paektu from 2002 to 2005, indicating that magmatic activity beneath the volcano had increased. They also indicated that volcanic activity in northeast China was probably in an active stage, and active volcanic monitoring is needed to further understand the magmatic systems in this region. The last eruption at the Wudalianchi field was in the early 18th century; it formed two volcanic mountains, Laohei and Huoshao.The researchers have not detected any sign of active magma chambers under these two volcanoes.

The researchers are a little disconcerted by the results of the Wei study One of them said: « If there really are huge magma chambers in the area, we should have detected some related seismic activities – when the lower chamber recharges the upper one, there should be some movement. » However, after decades of monitoring on the site, no significant activity has been detected. While the abnormal signals detected by the researchers appeared to be magma chambers, they could have been caused by other substances with high conductivity, like water or rocks.

Source : The Watchers and The South China Morning Post.

Carte montrant les volcans Paektu (ou Changbai) et Wei  (Source : South China Morning Post)

Volcan Wei (Source : South China Morning Post)

Les super éruptions de Yellowstone // Yellowstone’s super eruptions

Attraction touristique majeure aux États-Unis, Yellowstone est l’un des rares volcans du monde à avoir connu des super éruptions. Ces événements comptent parmi les plus extrêmes et les plus redoutés sur Terre. Les super volcans émettent d’énormes quantités de matériaux – au moins 1 000 fois plus que l’éruption du Mont St. Helens en 1980 – et ils sont capables de modifier le climat de la planète.
La dernière super éruption de Yellowstone se serait produite il y a environ 630 000 ans. Certains scientifiques affirment que le volcan est en retard dans son cycle éruptif, ce qui signifie qu’une éruption pourrait se produire à court terme. Heureusement, les cycles éruptifs n’ont jamais été clairement démontrés en volcanologie et il n’y a actuellement aucun signe d’une éruption imminente dans le Parc National de Yellowstone.
Une nouvelle étude publiée dans la revue Geology explique que deux super éruptions ont récemment été identifiées à Yellowstone, en relation avec le déplacement du point chaud sous la région. L’une d’elles a été probablement l’événement le plus cataclysmique jamais observé. Au final, les résultats de l’étude indiquent que le point chaud qui donne naissance aujourd’hui à l’activité hydrothermale dans le Parc National de Yellowstone est peut-être en train de décliner en intensité.
Les auteurs de l’étude ont utilisé un ensemble de techniques scientifiques pour analyser les dépôts volcaniques répartis sur des dizaines de milliers de kilomètres carrés. Ils ont découvert que ceux que l’on croyait appartenir à plusieurs éruptions mineures sont en fait d’immenses nappes de matériaux volcaniques émis par deux super éruptions il y a environ 9,0 et 8,7 millions d’années. La plus jeune, la super éruption de Grey’s Landing, est à ce jour l’événement le plus important observé dans l’ensemble de la province volcanique de Snake-River-Yellowstone.
L’équipe scientifique, qui comprend des chercheurs de l’Université de Leicester, du British Geological Survey et de l’Université de Californie à Santa Cruz, estime que la super éruption de Grey’s Landing était 30% plus puissante que la détentrice du record précédent, celle de Huckleberry Ridge. Elle a eu des effets dévastateurs à l’échelle locale et au niveau de la planète. L’éruption de Grey’s Landing a recouvert de verre volcanique à haute température une zone de la taille du New Jersey où tout a été brûlé et stérilisé à la surface du sol. Tout ce qui se trouvait dans cette région a été enfoui et très probablement vaporisé pendant l’éruption. Les particules de cendre ont probablement saturé la stratosphère, avec des retombées d’abord sur l’ensemble des Etats-Unis, puis l’ensemble de la planète.
Les deux super éruptions qui viennent d’être découvertes se sont produites pendant le Miocène, il y a 23-5,3 millions d’années. Elles portent à six le nombre de super éruptions enregistrées au Miocène dans la province volcanique de Yellowstone-Snake River. Cela signifie que la fréquence des super éruptions au niveau du point chaud de Yellowstone au cours du Miocène était, en moyenne, une fois tous les 500 000 ans.
En comparaison, deux super éruptions ont eu lieu au cours des trois derniers millions d’années dans ce qui est maintenant le Parc National de Yellowstone. Il semble donc que le point chaud de Yellowstone connaisse un très net déclin de sa capacité à produire des super éruptions.
Les chercheurs font remarquer que leur étude n’a pas pour but d’évaluer le risque d’une nouvelle super éruption à Yellowstone. Leurs recherches démontrent que la fréquence des super éruptions à Yellowstone semble être d’une fois tous les 1,5 million d’années. Comme je l’ai écrit plus haut, la dernière super éruption a eu lieu il y a 630 000 ans, ce qui laisse supposer qu’il faudra attendre jusqu’à 900 000 ans avant que se produise une autre éruption de cette ampleur. Cependant, cette estimation est loin d’être exacte et il faut continuer à surveiller l’activité volcanique dans la région.
Source: Geological Society of America.

La prévision éruptive à court terme pose toujours de gros problèmes. Inutile de dire que nous sommes bien incapables de prévoir ce qui se produira à Yellowstone dans les prochaines décennies ou les prochains siècles !

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 A major tourist attraction in the United States, Yellowstone volcano lists among the few volcanoes of the world that went through super eruptions. Super eruptions are some of the most extreme events on Earth. They eject enormous volumes of material – at least 1,000 times more than the 1980 eruption of Mount St. Helens – and have the potential to alter the planet’s climate.

The latest super eruption at Yellowstone is said to have occurred about 630,000 years ago and some scientists affirm that the volcano is late in its eruptive cycle, which means an eruption would happen in the short term. Fortunately, eruptive cycles have never clearly been proved in volcanology and there are currently no signs of an impending eruption.

A new study published in Geology announces the discovery of two newly identified super-eruptions associated with the Yellowstone hotspot track, including what researchers believe was the volcanic province’s largest and most cataclysmic event. The results indicate the hotspot, which today fuels hydrothermal activity in Yellowstone National Park, may be waning in intensity.

The scientists used a combination of techniques to correlate volcanic deposits scattered across tens of thousands of square kilometres. They discovered that deposits previously believed to belong to multiple, smaller eruptions were in fact colossal sheets of volcanic material from two previously unknown super-eruptions at about 9.0 and 8.7 million years ago. The younger of the two, the Grey’s Landing super-eruption, is now the largest recorded event of the entire Snake-River-Yellowstone volcanic province.

The team, which   includes researchers from the University of Leicester, the British Geological Survey and the University of California, Santa Cruz, estimates the Grey’s Landing super-eruption was 30% larger than the previous record-holder (the well-known Huckleberry Ridge Tuff) and had devastating local and global effects. The Grey’s Landing eruption enamelled an area the size of New Jersey in searing-hot volcanic glass that instantly sterilized the land surface. Anything located within this region was probably buried and most likely vaporized during the eruption. Particulates probably choked the stratosphere, raining fine ash over the entire United States and gradually encompassing the globe.

Both of the newly discovered super-eruptions occurred during the Miocene, namely 23-5.3 million years ago. These two new eruptions bring the total number of recorded Miocene super-eruptions at the Yellowstone-Snake River volcanic province to six. This means that the recurrence rate of Yellowstone hotspot super-eruptions during the Miocene was, on average, once every 500,000 years.

By comparison, two super-eruptions have, so far, taken place in what is now Yellowstone National Park during the past three million years. It therefore seems that the Yellowstone hotspot has experienced a three-fold decrease in its capacity to produce super-eruption events, which is a very significant decline.

The reserachers indicate that the findings of their study have little bearing on assessing the risk of another super-eruption occurring today in Yellowstone. They have demonstrated that the recurrence rate of Yellowstone super-eruptions appears to be once every 1.5 million years. As I put it above, the last super-eruption there was 630,000 years ago, suggesting we may have up to 900,000 years before another eruption of this scale occurs. However, this estimate is far from exact and monitoring of volcanic activity in the region should continue.

Source :  Geological Society of America.

Short-term eruptive prediction is still a problem. Needless to say that we are fully unable to predict what will happen at Yellowstone in the next decades or centuries.

Déplacement du point chaud de Yellowstone en millions d’années (Source : Wikiwand)

Coupe sud-ouest / nord-est sous Yellowstone obtenue grâce à l’imagerie sismique (Source: University of Utah)

Photos : C. Grandpey