Catégorie : Science

La sismicité dans l’Oklahoma et à l’est des Rocheuses // Seismicity in Oklahoma and to the east of the Rockies

drapeau-francaisUn séisme de M 5 0 a frappé la ville de Cushing dans l’Oklahoma à 01:44 (TU) le 7 novembre 2016. L’USGS fait état d’une profondeur de 5 km. Cet événement intervient juste deux mois après une secousse de M 5.8, la plus forte dans l’histoire de l’Oklahoma ; elle avait causé des dégâts dans la ville de Pawnee et entraîné la fermeture de 37 puits de pétrole. Elle a été ressenti jusque dans l’Iowa, l’Illinois et le Texas.
Selon les médias, le dernier séisme s’est produit à proximité de l’un des plus importants sites pétroliers au monde, ce qui a fait craindre des dégâts à des infrastructures majeures. Toutefois, les exploitants des oléoducs au terminal de stockage de pétrole de Cushing ont déclaré qu’ils n’avaient pas relevé de problèmes.
Ces dernières années, l’Oklahoma a connu des milliers de séismes. Presque tous ont été attribués à l’injection souterraine d’eaux usées provenant de la production de pétrole et de gaz (NDLR : par fracturation hydraulique).
La majeure partie de l’Amérique du Nord située à l’est des montagnes Rocheuses n’est pas soumise à une activité sismique intense. Ici et là, on observe quelques événements plus nombreux, par exemple dans la zone sismique de New Madrid dans le sud-est du Missouri ou dans la zone sismique Charlevoix-Kamouraska dans l’est du Québec.
La plupart des séismes en Amérique du Nord à l’est des Rocheuses se produisent au niveau de fractures dans le substrat rocheux, généralement à plusieurs kilomètres de profondeur. Malgré tout, peu de séismes à l’est des Rocheuses sont liés à des failles géologiques cartographiées, contrairement à ce qui se passe dans un Etat comme la Californie avec la faille de San Andreas. Les scientifiques qui étudient les séismes dans les parties septentrionale et centrale de l’Amérique du Nord pensent que les séismes se produisent suite à des mouvements de failles qui se sont formées à des époques géologiques antérieures et qui ont été réactivées suite aux contraintes auxquelles elles sont soumises de nos jours.

Comme ailleurs dans le monde, il a été prouvé que certains séismes dans le centre et l’est de l’Amérique du Nord ont été déclenchés par des activités humaines qui ont exercé suffisamment de contraintes dans la croûte terrestre pour avoir un effet sur des failles. Ces activités comprennent la mise en eau des barrages, l’injection de fluides dans la croûte terrestre, l’extraction de fluides ou de gaz, et l’extraction de roches dans les mines ou les carrières.

La conclusion de l’USGS est assez révélatrice de l’approche américaine de la sismicité induite par l’homme: « Prouver scientifiquement qu’il existe un lien causal entre une activité humaine particulière et l’activité sismique qui y serait liée requiert des études consacrées spécifiquement à cette question. »
Source: USGS.
La prochaine note aura pour sujet la fracturation hydraulique, ou « fracking », en Akaska, et son impact potentiel sur l’environnement.

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drapeau-anglaisAn M 5 .0 earthquake hit the city of Cushing, Oklahoma at 01:44 UTC on November 7th, 2016. USGS reported a depth of 5 km. This quake hit just two months after an M 5.8 event, the strongest earthquake in Oklahoma’s history, shook Pawnee and forced shutdowns of 37 oil wells. It was felt as far away as Iowa, Illinois and Texas.

According to media reports, it was a sharp earthquake near one of the world’s key oil hubs which triggered fears it might have caused damage to key infrastructure. However, pipeline operators at the Cushing, Oklahoma, oil storage terminal said that there have been no immediate reports of any problems.

In recent years, Oklahoma has had thousands of earthquakes. Nearly all have been traced to the underground injection of wastewater left over from oil and gas production.

Most of North America east of the Rocky Mountains has infrequent earthquakes. Here and there earthquakes are more numerous, for example in the New Madrid seismic zone centered on southeastern Missouri, or in the Charlevoix-Kamouraska seismic zone of eastern Quebec.

Most earthquakes in North America east of the Rockies occur as faulting within bedrock, usually several kilometres deep. Few earthquakes east of the Rockies, however, have been definitely linked to mapped geologic faults, in contrast to the situation at plate boundaries such as California’s San Andreas fault system. Scientists who study eastern and central North America earthquakes often work from the hypothesis that modern earthquakes occur as the result of slip on preexisting faults that were formed in earlier geologic eras and that have been reactivated under the current stress conditions.

As is the case elsewhere in the world, there is evidence that some central and eastern North America earthquakes have been triggered or caused by human activities that have altered the stress conditions in earth’s crust sufficiently to induce faulting. Activities that have induced felt earthquakes in some geologic environments have included impoundment of water behind dams, injection of fluid into the earth’s crust, extraction of fluid or gas, and removal of rock in mining or quarrying operations.

The USGS conclusion is quite revealing of the US approach of human-induced seismicity: “Making a strong scientific case for a causative link between a particular human activity and a particular sequence of earthquakes typically involves special studies devoted specifically to the question.”

Source: USGS.

The next note will be about hydraulic fracturing, or fracking, in Akaska and its potential impact on the environment.

Source: USGS.

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Localisation du séisme du 7 novembre dans l’Oklahoma (Source: USGS)

Nouvelle approche de l’éruption de Santorin (Grèce) // New approach of the eruption of Santorini ( Greece)

drapeau-francaisOn sait que l’éruption cataclysmale de Thera – aujourd’hui Santorin – vers 1650 avant notre ère a déclenché de puissants tsunamis qui ont anéanti la civilisation minoenne. Des chercheurs grecs de l’Université d’Athènes expliquent dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature que ces tsunamis destructeurs ont probablement été générés par l’afflux de matériaux volcaniques dans la mer, ce qui remet en cause les hypothèses antérieures.
Jusqu’à présent, les études sur la catastrophe de l’Age du Bronze avaient incité les scientifiques à penser que c’était l’effondrement du cratère dans la mer qui avait provoqué des tsunamis. Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont utilisé les données volcaniques et sismiques, ainsi que la cartographie détaillée du fond marin, pour réfuter cette théorie et offrir une nouvelle explication.
Leurs recherches ont révélé que la caldeira n’était pas reliée à la mer quand elle s’est effondrée et, par conséquent, n’aurait pas pu causer les tsunamis. Au lieu de cela, les chercheurs pensent que l’écoulement rapide de grands volumes de matériaux volcaniques dans la mer a pu déplacer suffisamment d’eau pour provoquer ces tsunamis.
Les scientifiques nous rappellent que les écoulements pyroclastiques peuvent atteindre des températures de plus de 400°C et se déplacer à des vitesses allant jusqu’à 70 km / h. Lorsque ces matériaux pénètrent dans la mer, ils se solidifient et déplacent d’énormes quantités d’eau. Ils sont persuadés que cette entrée brutale des coulées pyroclastiques dans la mer n’a pas déclenché qu’un seul tsunami. Des dépôts de matériaux volcaniques jusqu’à 60 mètres d’épaisseur ont été découverts au large de Santorin, ce qui conforte la nouvelle hypothèse.
L’éruption du Krakatoa en Indonésie a également provoqué des tsunamis. Ils se sont produits lorsque des coulées pyroclastiques ont pénétré dans la mer, et non à cause de l’effondrement de la caldeira. Cette éruption bien documentée a causé plus de 35 000 décès et a été étudiée de manière approfondie par les volcanologues. Selon la dernière étude, l’éruption de Thera a probablement été beaucoup plus importante, et plus destructrice, que celle du Kralatoa. En fait, l’éruption de Thera n’a pas seulement ouvert un trou béant dans l’île et déclenché des tsunamis. Elle a aussi entraîné le déclin de la culture minoenne, civilisation qui dominait en Méditerranée à cette époque.
Pour mieux comprendre à quel point l’éruption de Thera a été violente et destructrice, les chercheurs grecs ont l’intention de poursuivre leurs recherches sur les coulées pyroclastiques. Comme l’a déclaré l’un d’entre eux, «nous savons maintenant que ces écoulements pyroclastiques ont causé de gros dégâts dans la région autour de Santorin, en Crète par exemple. Il nous faut donc mieux comprendre ces coulées et connaître le volume total de matériaux émis par l’éruption, car nous pensons que ce fut l’événement le plus catastrophique des 10 000 dernières années « .
Source : Live Science.

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drapeau-anglaisThe historic eruption of Thera – kwnown as Santorini today – in about 1650 B.C. triggered massive tsunamis that led to the end of the Minoan civilization. Now, Greek researchers at the National University of Athens explain in a new study published in the journal Nature that these destructive tsunamis may have been generated by the flow of volcanic material into the sea, challenging previous theories.

Initially, studies of the Bronze Age disaster led scientists to think the collapse of the volcanic crater into the sea caused tsunamis. However, in the new study, scientists used volcanic and seismic data, along with detailed mapping of the seafloor, to disprove this theory and offer a new explanation.

Their research revealed that the caldera was NOT connected to the sea when it collapsed and, therefore, could not have caused the tsunamis. Instead, the researchers propose that large volumes of volcanic material flowing rapidly into the sea could have displaced enough water to create tsunamis.

The researchers remind us that pyroclastic flows can reach scorching temperatures of more than 400°C and move at speeds of up to 70 km/h. As this material flows into the ocean, it solidifies and displaces massive amounts of water. They believe that this violent entry of the pyroclastic flows into the sea triggered more than one tsunami. Deposits of volcanic material up to 60 metres thick were found offshore Santorini, supporting the new theory.

The eruption of Krakatoa in Indonesia similarly triggered tsunamis. They occurred when pyroclastic flows entered the sea, not because the caldera collapsed. This well-recorded eruption caused more than 35,000 deaths and has been studied extensively by volcanologists. According to the new study, the eruption of Thera may have been many times larger, and more destructive. In fact, the eruption of Thera did more than blow a hole into the island and trigger tsunamis. The eruption also set off the decline of the Minoan culture, the dominant civilization in the Mediterranean at the time.

To further understand just how violent and destructive the eruption of Thera was, the Greek researchers plan to continue their research on the pyroclastic flows. Said one of them: « We know now that these flows caused so much damage in the area around Santorini, like in Crete. So we need to better understand these flows and have the total volume of the eruption, because we believe that this was the most catastrophic event during the last 10,000 years. »

Source : Live Science.

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L’île de Santorin vue depuis l’espace (Crédit photo: NASA)

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Cette carte montre comment le flux de matériaux pyroclastiques est entré dans la mer par la brèche située au nord-ouest (encadré orange) [Source : Université d’Athènes]

De l’eau sous les volcans boliviens // Water beneath Bolivian volcanoes

drapeau-francaisDes chercheurs de l’Université de Bristol en Angleterre ont découvert un énorme réservoir d’eau sous le volcan Uturuncu, actuellement inactif, dans les Andes boliviennes. Ils ont fait la découverte en étudiant l’anomalie topographique du haut plateau de l’Altiplano-Puna, un corps magmatique qui ralentit les ondes sismiques et conduit l’électricité, contrairement au magma environnant.
L’eau ainsi découverte, qui est mélangée au magma partiellement fondu, pourrait aider à expliquer pourquoi et comment les éruptions se produisent. Il se peut que cette eau joue également un rôle dans la formation de la croûte continentale sur laquelle nous vivons, et elle pourrait être une preuve supplémentaire que de l’eau circule à l’intérieur de notre planète depuis sa formation.
Les scientifiques ont prélevé des roches émises lors d’une éruption de l’Uturuncu il y a 500 000 ans. Ensuite, en laboratoire, et ils ont introduit différentes quantités d’eau avant d’exposer les échantillons à des conditions imitant celle de l’anomalie observée en Bolivie. L’expérience consistait à soumettre les roches à des pressions 30 000 fois supérieures à la pression atmosphérique et à des températures allant jusqu’à 1500°C. Les scientifiques ont constaté qu’à une certaine teneur en eau, la conductivité électrique correspondait exactement à la valeur mesurée dans l’anomalie. En poids, ils ont calculé que la roche contenait 8 à 10 pour cent d’eau.
On sait que le corps magmatique de l’Altiplano-Puna a un volume d’environ 500 000 kilomètres cubes ; c’est pourquoi les chercheurs estiment qu’il doit contenir une quantité d’eau semblable à certains des plus grands lacs d’eau douce sur Terre. Il ne faut toutefois pas espérer extraire l’eau nouvellement découverte. Elle est dissoute dans la roche partiellement fondue à 950 à 1000°C ; elle n’est donc pas accessible.
L’importante teneur en eau du magma pourrait permettre d’expliquer la composition des roches de la croûte continentale. Lorsque le magma contenu dans le manteau – principalement composé de basalte – s’élève dans la croûte, l’eau contribue à enrichir le basalte en silice et l’appauvrit en magnésium, ce qui finit par donner naissance à des roches comme l’andésite.
D’autres anomalies, avec la même conductivité encore inexpliquée, ont été découvertes sous d’autres volcans, tels que la zone volcanique de Taupo en Nouvelle Zélande, et le Mont St Helens dans l’Etat de Washington.
Cette étude donne un nouvel éclairage sur le cycle de l’eau dans les profondeurs de la Terre et nous rappelle que nous savons bien peu de choses sur le chemin emprunté par l’eau à travers la croûte terrestre et le manteau au cours des périodes géologiques. À l’avenir, si l’on parvient à mieux comprendre comment l’eau peut déclencher des éruptions, cela  pourrait permettre aux volcanologues de mieux interpréter l’activité sismique et peut-être améliorer sa prévision.

Source: New Scientist & Earth and Planetary Science Letters.

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drapeau-anglaisResearchers of the University of Bristol in England have discovered a massive reservoir of water deep beneath the currently dormant Uturuncu volcano in the Bolivian Andes. They made the discovery while studying a huge “anomaly” 15 kilometres beneath the volcano. The anomaly, called the Altiplano-Puna magma body, slows down seismic waves and conducts electricity, unlike surrounding magma.

The unexpected water, which is mixed with partially melted magma, could help to explain why and how eruptions happen. This water may also be playing a role in the formation of the continental crust we live on, and could be further evidence that our planet has had water circulating in its interior since its formation.

The team took rocks that were spat out by an eruption of Uturuncu 500,000 years ago and mixed them with varying amounts of water before exposing them in the lab to conditions mimicking those in the anomaly. This included pressures 30,000 times as high as atmospheric pressure, and temperatures up to 1500 °C. The scientists found that at a particular water content, the electrical conductivity exactly matched the value measured in the anomaly. By weight, they calculated it contains 8 to 10 per cent water.

The Altiplano-Puna magma body is known to be around half a million cubic kilometres in volume, so the researchers estimate it must contain a similar amount of water to some of the largest freshwater lakes on Earth. However, we can forget about extracting the newly found water. It is dissolved in partially melted rock at 950 to 1000 °C, so it’s not accessible.

But increased water content in magma may help to explain the composition of continental crust rocks. When magma in the mantle – mainly composed of basalt – rises up into the crust, the water helps to enrich the basalt with silica and deplete it of magnesium, eventually forming rocks like the andesite.

Other anomalies with similar unexplained conductivity have been discovered beneath other volcanoes, such as those in the Taupo Volcanic Zone in New Zealand, and Mount St Helens in Washington State.

This study illuminates a new feature of Earth’s deep-water cycle, and reminds us how little we know about the pathway of water through Earth’s crust and mantle systems on geologic timescales. In the future, understanding more about how water can trigger eruptions could help volcanologists better interpret seismic activity, perhaps improving predictions.  .

Source: New Scientist & Earth and Planetary Science Letters.

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Volcan Uturuncu (Crédit photo: Wikipedia)

 

Les mystères du Mont St Helens (Etats Unis) // Mt St Helens’mysteries (United States)

drapeau-francaisLe Mont St Helens est l’un des volcans les plus actifs de l’Arc des Cascades. C’est aussi l’un des plus étranges. La plupart des principaux volcans situés le long de cet arc s’alignent sur un axe nord-sud, là où la plaque tectonique Juan de Fuca s’enfonce sous la plaque nord-américaine, ce qui entraîne une remontée du magma à haute température depuis le manteau. Paradoxalement, le St Helens se trouve à l’ouest de cet axe, au sein d’une région d’avant-arc géologiquement assez calme.
Afin d’élucider ce mystère, une équipe scientifique de l’Université du Nouveau-Mexique à Albuquerque a récemment tenté d’effectuer une cartographie sismique du Mont St Helens. Au cours de l’été 2014, l’équipe avait déployé des milliers de capteurs destinés à mesurer les mouvements du sol autour du volcan. Ensuite, ils ont foré une vingtaine de trous qu’ils ont remplis d’explosifs. Ils ont ensuite provoqué une séquence de petits séismes et observé le déplacement des ondes sismiques sous le volcan. (Voir ma note du 31 mai 2014)
Les résultats de leurs travaux, qui viennent d’être publiés dans Nature Communications, révèlent plus de questions que de réponses. Au vu des ondes sismiques, les types de minéraux présents à la limite entre la croûte terrestre et le manteau sont nettement différents à l’est et à l’ouest du Mont St Helens, preuve que cette zone est géologiquement spéciale. Au lieu d’une chambre magmatique à haute température directement sous le volcan, les données sismiques indiquent une pénétration de serpentine froide.
Non seulement le Mont St Helens ne devrait pas se trouver là où il est, mais il ne possède pas le réservoir magmatique auquel on pourrait s’attendre compte tenu de sa violente histoire éruptive. La question est de savoir où il s’alimente. Les chercheurs pensent que la source magmatique du volcan se trouve peut-être à l’est, plus près du reste de l’arc des Cascades où le matériau dans le manteau supérieur est plus chaud. De nouvelles  recherches devront être effectuées pour en savoir plus sur le comportement de cet étrange volcan
Ce que les géologues peuvent apprendre sur le Mont St Helens pourrait améliorer leur compréhension des systèmes d’arc volcanique dans le monde. Comme l’a déclaré le responsable de l’équipe scientifique: « Le Mont St Helens sort de l’ordinaire. Il nous apprend ‘quelque chose’ sur le comportement du système d’arc, mais nous ne savons toujours pas ce qu’est ce ‘quelque chose’. ».
Source: Phys.org.

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drapeau-anglaisMount St. Helens is one of the most active volcanoes of the Cascade Arc. It’s also one of the strangest. Most major volcanoes of the Cascade Arc sit neatly along a north-south line, where the wedging of the Juan de Fuca tectonic plate beneath the North American plate forces hot mantle material to rise. Mount St. Helens, however, lies to the west, in a geologically quiescent region called the forearc wedge.

Seeking answers, a scientific team at the University of New Mexico in Albuquerque recently led a seismic mapping survey of Mount St. Helens. In the summer of 2014, the team deployed thousands of sensors to measure motion in the ground around the volcano. Then, they drilled nearly two dozen holes, packed the holes full of explosives, triggered a handful of minor quakes, and watched as seismic waves bounced around beneath the mountain. (See my note of 31 May 2014)

Their analysis, which has just been published in Nature Communications, appears to have created more questions than it answered. Judging from the seismic waves, the types of minerals present at the boundary between Earth’s crust and mantle are markedly different to the east and west of Mount St. Helens, confirming that this area is geologically special. But instead of finding a hot magma chamber directly beneath the volcano, seismic data indicates a relatively cool wedge of serpentine rock.

Not only is Mount St. Helens out of place, but it also lacks the magma reserves one might expect given its violent history. The question is to know where Mount St. Helens gets its fuel from. The researchers suspect the volcano’s magma source lies to the east, closer to the rest of the Cascade Arc, where material in the upper mantle is hotter. More research will have to be performed to know more about the behaviour of this strange volcano

What geologists can learn about Mount St Helens could improve our understanding of volcanic arc systems around the world. Said the leader of the team: “Mount St. Helens is pretty unusual. It’s telling us something about how the arc system is behaving, and we don’t yet know what that something is.”

Source: Phys.org.

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Profil géologique de l’Arc des Cascades (Source: USGS).

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Vue du Mt St Helens en juin 2015. (Photo: C. Grandpey)