Catégorie : Science

Yellowstone (1) : le passé du super volcan // Yellowstone (1) : the past of the super volcano

Dans le dernier épisode de ses Yellowstone Caldera Chronicles, l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone explique au public à quoi ressemblait Yellowstone avant que l’activité volcanique recouvre d’immenses étendues d’épaisses coulées de lave et de cendres.
Pour ce faire, les géologues ont examiné les zones bordant la région de Yellowstone, les chaînes de montagnes, les types de roches et les failles qui composent des secteurs comme la Chaîne Teton et Jackson Hole, et comme le chaînon Gallatin (Gallantin Range) et la Paradise Valley.
Comme je l’ai expliqué dans un article précédent, il y a environ 4 à 7 millions d’années, le point chaud de Yellowstone se trouvait sous le sud-est de l’Idaho où il alimentait les éruptions du champ volcanique Heise. Plusieurs grandes caldeiras ont été formées par des explosions majeures qui ont répandu des cendres sur le paysage jusqu’à Jackson Hole et la zone qui est aujourd’hui Yellowstone.
Le paysage prévolcanique de Yellowstone était principalement constitué de zones de haute altitude et il n’y avait pas de bassin comme c’est le cas aujourd’hui. Au lieu de cela, des chaînes de montagnes s’étendaient principalement du nord-nord-ouest au sud-sud-est. Les chaînes de montagnes Gallatin et Madison actuelles au nord étaient probablement reliées à la chaîne Teton et à d’autres montagnes au sud, formant des ensembles de chaînes continues qui étaient toutes délimitées par de grandes failles. Des chaînes délimitées par des failles comme celles-ci sont courantes dans tout l’ouest des États-Unis aujourd’hui. Elles font partie de la province Basin and Range, qui s’étend de l’est de la Californie à l’ouest du Wyoming et du Montana.
On peut voir les preuves de ces anciennes chaînes de montagnes continues dans les cartes montrant l’agencement des séismes et des bouches éruptives. Les cartes montrent plusieurs bandes de sismicité du nord-nord-ouest au sud-sud-est sous la caldeira de Yellowstone. Elles délimitent peut-être les failles encore existantes qui contrôlaient les chaînes de montagnes qui ont été détruites lorsque de grandes éruptions explosives ont commencé dans la région de Yellowstone.

Carte des séismes à Yellowstone entre 1973 et 2023. On remarquera dans la partie sud du Parc national de Yellowstone une série de bandes sismiques orientées nord-nord-ouest / sud-sud-est. Il se peut que ces alignements reflètent des failles associées à des chaînes de montagnes qui ont été détruites lors de la formation de la caldeira de Yellowstone il y a 631 000 ans.

Il existe également plusieurs alignements de points d’émission de lave rhyolitique orientés plus ou moins du nord-nord-ouest au sud-sud-est, actifs après la formation de la caldeira de Yellowstone, en particulier il y a environ 160 000 à 70 000 ans. Tout comme les schémas montrant les séismes, les alignements de bouches éruptives pourraient également avoir été contrôlés par les failles préexistantes associées aux chaînes de montagnes détruites.

Carte géologique de la caldeira de Yellowstone montrant les emplacements et les âges des éruptions de rhyolite les plus récentes. On remarquera deux séries d’alignements de bouches éruptives nord-nord-ouest / sud-sud-est. Il se peut qu’ils reflètent des orientations de failles sous-jacentes associées à des chaînes de montagnes qui ont disparu lors de la formation de la caldeira de Yellowstone il y a environ 631 000 ans.

Étant donné qu’il y avait des montagnes dans toute la région de Yellowstone avant les grandes explosions, l’érosion a été un processus déterminant. Les hautes chaînes de montagnes ont été progressivement érodées et les sédiments qui se sont détachés de ces sommets se sont accumulés dans les vallées à la base des chaînes. Certains de ces sédiments existent encore aujourd’hui; ils sont recouverts d’épaisses couvertures de cendres provenant des éruptions qui ont formé la caldeira de Yellowstone.
Les premières éruptions volcaniques de la région de Yellowstone ont commencé il y a au moins 2,2 millions d’années. La première des trois grandes éruptions ayant donné naissance à une caldeira s’est produite il y a 2,08 millions d’années; elle a répandu d’épaisses couches de cendres sur une très grande surface et modifié considérablement le paysage.
L’Observatoire Volcanologique de Yellowstone indique qu’aujourd’hui, de nombreux visiteurs du Parc national approchent la région par le nord, le sud ou l’ouest. Les géologues conseillent à ces personnes de prendre un moment pour apprécier le paysage qu’elles traversent. Ces zones illustrent aujourd’hui à quoi ressemblait Yellowstone il y a quelques millions d’années.

Voici le lien menant à l’article. Vous y trouverez les cartes avec une résolution plus élevée :
https://www.usgs.gov/observatories/yvo/news/what-did-yellowstone-look-it-became-wonderland

Source : USGS / YVO.

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In the latest episode of its Yellowstone Caldera Chronicles, the Yellowstone Volcano Observatory explains the public what Yellowstone looked like before volcanic activity covered huge swaths of land with thick lava and ash flows.

The geologists have looked at the characteristics of the areas bordering the Yellowstone region, at the mountain ranges, rock types, and faults that make up areas like the Tetons and Jackson Hole, and like the Gallatins and Paradise Valley.

As I explained in a previous post, during about 4–7  million years ago, the Yellowstone hotspot was located under southeastern Idaho, feeding eruptions occurring from the Heise volcanic field. That sequence included multiple large calderas that formed via major explosions, spreading ash across the landscape, including Jackson Hole and the area that is now Yellowstone.

The pre-volcanic Yellowstone landscape was mostly made of high-elevation areas and there was no basin present like there is today.  Instead, mountain ranges ran mostly north-northwest to south-southeast. Today’s Gallatin and Madison ranges in the north were probably connected to the Tetons and other mountains to the south, forming sets of continuous ranges that were all bounded by large faults.  Fault-bounded ranges like these are common throughout the western USA today. They are part of the Basin and Range province, which extends from eastern California to western Wyoming and Montana.

We can see the evidence for these formerly continuous mountain ranges in patterns of earthquakes and eruptive vents.  Seismicity maps show several north-northwest to south-southeast bands of earthquakes beneath Yellowstone Caldera, possibly delineating the still-existing faults that controlled the mountain ranges that were blown apart when large explosive eruptions began in the Yellowstone region. (see map above)

There are also several roughly north-northwest to south-southeast alignments of vents for rhyolite lava flows that erupted after Yellowstone Caldera formed, especially during about 160,000 to 70,000 years ago.  Just like patterns of earthquakes, the vent alignments might also have been controlled by the preexisting faults associated with the destroyed mountain ranges. (see map above)

Because there were mountains throughout the Yellowstone region before the big explosions, erosion was an important process.  The high mountain ranges were gradually being ground down, and sediments eroded from these peaks accumulated in valleys at the bases of the ranges.  Some of these sediments still exist today, capped by thick blankets of ash from caldera-forming eruptions of the Yellowstone system.

The first volcanic eruptions from the Yellowstone region began at least 2.2 million years ago, and the first of three great caldera-forming eruptions occurred 2.08 million years ago, spreading thick ash over a very large area and dramatically altering the landscape.

The Yellowstone Volcano Observatory indicates that today, many visitors to Yellowstone National Park approach the area from the north, south, or west. Geologists advise these persons to take a moment to appreciate the landscape they are traversing.  Those areas today exemplify what Yellowstone used to look like a few million years ago.

Here is the link leading to the article. You will find the maps with a higher resolution :

https://www.usgs.gov/observatories/yvo/news/what-did-yellowstone-look-it-became-wonderland

Source : USGS / YVO.

Antarctique : record de remontée dans le temps // Antarctica : record-breaking journey back in time

Le 9 janvier 2025, une équipe scientifique européenne a annoncé avoir trouvé en Antarctique de la glace contenant des informations cruciales pour connaître le climat passé de la Terre sur 1,2 million d’années. Cette découverte repousse de 400.000 ans le record précédent.

Les chercheurs du programme « Beyond EPICA-Oldest Ice », un consortium de douze institutions scientifiques européennes, ont foré avec succès une carotte de glace de 2.800 mètres de long et atteint le substrat rocheux sous la calotte glaciaire de l’Antarctique.

Les échantillons collectés permettront de reconstruire, pour la première fois, des paramètres importants du climat de la Terre et la composition de son atmosphère au-delà de 800.000 ans dans le passé, ce qui était le précédent record établi en 2024 par le même projet scientifique. Selon les premiers résultats d’analyse, cette couche de glace fournirait un enregistrement climatique continu d’1,2 million d’années minimum.

Il se pourrait même que les chercheurs obtiennent des informations climatiques au-delà de ce laps de temps, à condition de pouvoir exploiter les échantillons des 200 mètres les plus profonds. Des analyses complémentaires seront nécessaires pour déterminer si cette glace est exploitable, une fois rapportée en Europe par bateau, conservée à -50°C.

L’extraction de la dernière carotte de glace représente l’enregistrement continu le plus long de notre climat passé. Il peut révéler le lien entre le cycle du carbone et la température de notre planète. Chaque mètre de glace compressée enregistre des données climatiques (températures, concentration en CO2, etc) pour une période allant jusqu’à 13.000 années.

Les analyses de cette glace très ancienne devraient permettre d’élucider les raisons de la mystérieuse transition survenue au cours du mi-Pléistocène, une période entre 900.000 ans et 1,2 million d’années, durant laquelle les cycles glaciaires ont vu leur amplitude augmenter et leur période passer de 41.000 ans à 100.000 ans, potentiellement sous l’effet de variations de la concentration du CO2 dans l’atmosphère.

Pour réussir à extraire la carotte de glace, il a fallu aux scientifiques plus de 200 jours d’opérations de forage et de traitement des carottes de glace sur quatre étés australs d’affilée. Ils ont travaillé dans l’environnement hostile du plateau central de l’Antarctique, à 3.200 mètres d’altitude et sous une température estivale moyenne de -35°C.

Le communiqué ajoute que la datation des roches sous-jacentes sera entreprise pour déterminer quand cette région de l’Antarctique a été libre de glace pour la dernière fois.

Source : presse européenne.

Source: British Antarctic Survey (BAS)

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On January 9th, 2025, a European scientific team announced that they had found ice in Antarctica containing crucial information for understanding the Earth’s past climate over 1.2 million years. This discovery pushes back the previous record by 400,000 years.
Researchers from the « Beyond EPICA-Oldest Ice » program, a consortium of twelve European scientific institutions, successfully drilled a 2,800-meter-long ice core and reached the bedrock beneath the Antarctic ice cap.
The collected samples will make it possible to reconstruct, for the first time, important parameters of the Earth’s climate and the composition of its atmosphere beyond 800,000 years in the past, which was the previous record set in 2024 by the same scientific project. According to the first analysis results, this ice layer would provide a continuous climate record of at least 1.2 million years.
It is even possible that researchers will obtain climate information beyond this time period, provided that they can exploit the samples from the deepest 200 meters. Further analyses will be necessary to determine whether this ice is exploitable, once it is brought back to Europe by boat, stored at -50°C.
The extraction of the last ice core represents the longest continuous record of our past climate. It can reveal the link between the carbon cycle and the temperature of our planet. Each meter of compressed ice records climate data (temperatures, CO2 concentration, etc.) for a period of up to 13,000 years.
Analysis of this very old ice should help shed light on the reasons for the mysterious transition that occurred during the mid-Pleistocene, a period between 900,000 and 1.2 million years ago, during which glacial cycles increased in amplitude and period from 41,000 years to 100,000 years, potentially due to changes in atmospheric CO2 concentrations.
To successfully extract the ice core, scientists spent more than 200 days drilling and processing the ice cores over four consecutive austral summers. They worked in the harsh environment of the central Antarctic plateau, at an altitude of 3,200 metres and with an average summer temperature of -35°C.
The statement added that dating of the underlying rocks will be undertaken to determine when this region of Antarctica was last ice-free.

Source : European news media.

Nouvelle carte des planchers océaniques dans le monde // New map of ocean floors in the world

Une étude récente révèle qu’un satellite nouvelle génération a cartographié les fonds océaniques sur Terre avec un niveau de détail sans précédent.
La première année de mesures de la mission satellitaire SWOT (Surface Water and Ocean Topography), lancée en décembre 2022 et mise au point par la NASA aux États Unis et le Centre national d’études spatiales (CNES) en France, a permis d’étudier les frontières entre les continents et d’identifier des collines et des volcans sous-marins qui étaient trop petits pour être détectés jusqu’à présent par les satellites. Les chercheurs affirment que ces découvertes géologiques feront avancer la science, notamment dans le domaine de la tectonique. La nouvelle cartographie pourrait également fournir des informations inédites sur les courants océaniques, le transport des nutriments dans l’eau de mer et l’histoire géologique des océans sur Terre.

Grâce à une résolution de 8 kilomètres et un survol de 21 jours couvrant la majeure partie de la planète, une seule année de données fournie par la mission satellitaire SWOT offre une image plus claire et précise des fonds océaniques que 30 ans de données recueillies jusqu’à aujourd’hui par des navires et des satellites.
Pour repérer les reliefs sous-marins, SWOT mesure la hauteur de la surface de l’océan. Malgré les apparences, cette surface n’est pas plate. En effet, l’attraction gravitationnelle des structures sous-marines telles que les collines et les volcans fait que l’eau s’accumule et s’étale à leur sommet. Les variations de hauteur de la surface de la mer indiquent donc ce qui se trouve en profondeur.

Source: ESA

L’équipe scientifique s’est concentrée sur trois types de reliefs sous-marins : les collines abyssales, les petits volcans sous-marins et les marges continentales. Les collines abyssales – des dorsales parallèles de quelques centaines de mètres de hauteur – sont formées par les mouvements des plaques tectoniques. À l’aide des données SWOT, les chercheurs ont cartographié des collines de manière individuelle et ont repéré certains endroits où l’orientation des dorsales a changé, ce qui laisse supposer qu’à un moment donné de l’histoire de la Terre, la plaque tectonique qui les a formées a modifié son mouvement. Les chercheurs ne s’attendaient pas à voir autant de collines en si peu de temps.
L’étude s’est attardée sur les volcans sous-marins (seamounts en anglais), qui affectent les courants océaniques et jouent souvent le rôle de points chauds pour la biodiversité. Les anciens satellites avaient cartographié les volcans sous-marins les plus imposants, mais dans les données SWOT les scientifiques en ont repéré des milliers d’autres plus petits, et jusqu’alors inconnus, de moins de 1000 mètres de hauteur.
Les nouvelles données ont permis à l’équipe scientifique d’affiner les frontières tectoniques et de mieux définir les courants océaniques à proximité des zones côtières. Ces derniers sont intéressants car, avec les marées, ils apportent des nutriments et des sédiments terrestres à l’océan et influencent la biodiversité et l’écologie des zones côtières.
Pendant le reste de sa mission scientifique de trois ans, SWOT continuera de collecter des données sur les courants océaniques, de cartographier le fond des océans et d’évaluer la disponibilité en eau douce à l’échelle de la planète.
Source : Live Science via Yahoo News.

Nouvelle cartographie des océans (Source : NASA / SWOT)

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A recent study reveals that a new satellite has mapped Earth’s ocean floors in unprecedented detail.

The first year of measurements from NASA’s Surface Water and Ocean Topography (SWOT) satellite mission, launched in December 2022 and developed by NASA and France’s Centre National D’Etudes Spatiales (CNES), enabled researchers to study the boundaries between continents and identify underwater hills and volcanoes that were too small to be detected by earlier satellites. The researchers say that these features will push scientific developments forward, including tectonic theories. The findings could also provide new information about ocean currents, nutrient transport in seawater and the geologic history of Earth’s oceans.

With an 8-kilometer resolution and 21-day path covering most of the planet, just one year of data from SWOT gives a clearer picture of the ocean floor than 30 years of data gathered by ships and older satellites.

To spot underwater features, SWOT measures the height of the ocean surface. Despite appearances, that surface is not flat. The gravitational pull of underwater structures like hills and volcanoes causes water to pile atop those structures in spread-out lumps. Changes in the sea surface height therefore point to what lies deep beneath the surface.

The scientific team focused on three types of underwater features: abyssal hills, small seamounts and continental margins. Abyssal hills – parallel ridges that are just a few hundred meters tall – are formed by the movements of tectonic plates. Using SWOT data, the researchers mapped individual hills and spotted a few places where the direction of the ridges changed, suggesting that at some point in Earth’s history, the tectonic plate that formed them changed the direction of its movement. The researchers were not expecting to see so many hills in so little time.

The study lingered on seamounts, or underwater volcanoes, which affect ocean currents and often act as hotspots for biodiversity. Older satellites have mapped large seamounts, but the scientists spotted thousands of smaller, previously unknown seamounts less than 1,000 meters tall in the SWOT data.

The new data helped the scientific team to further refine maps of tectonic boundaries and ocean currents near coastal areas. These features are interesting because the ocean currents and tides bring nutrients and sediments from the land to the ocean and influence the biodiversity and ecology in the coastal areas.

In the remainder of its three-year science mission, SWOT will continue to collect data on ocean currents, map the ocean floor and assess global freshwater availability throughout the year.

Source : Live Science via Yahoo News.

La formation de la faille de Denali (Amérique du Nord) // Formation of the Denali Fault (North America)

Impossible de le rater – sauf si le temps est bouché – lorsque l’on voyage en Alaska. Le Denali, autrefois appelé mont McKinley, est la plus haute montagne du continent nord-américain. Il culmine à 6 190 m d’altitude.

 

Photos: C. Grandpey

Ces dernières années, de nombreuses questions se sont posées sur la formation de la montagne. Il semble qu’une nouvelle étude apporte une réponse définitive. Nous savons enfin comment s’est formée la faille qui a donné naissance au Denali.
Baptisée faille de Denali, elle s’étire dans la moitié sud de l’Alaska, dans la Chaîne de l’Alaska. Elle mesure plus de 2 000 kilomètres de long et traverse le sud de l’Alaska, le sud-ouest du Yukon et revient vers le sud-est de l’Alaska. La face nord du Denali, connue sous le nom de Wickersham Wall, s’élève à 4 500 mètres de sa base et est le résultat d’un mouvement vertical relativement récent le long de la faille.

Source : USGS

Selon une nouvelle étude publiée en octobre 2024 dans la revue Geology, la faille de Denali est en fait une ancienne suture où deux masses terrestres se sont autrefois jointes (En géologie, une suture désigne la zone de contact consécutive à la fermeture d’un domaine océanique entre deux domaines tectoniques). Il y a 72 à 56 millions d’années, une plaque océanique appelée Terrane Composite de Wrangellia est entré en contact avec la bordure occidentale de l’Amérique du Nord et s’y est amarrée.
Selon l’auteur principal de l’étude, « notre compréhension de la croissance lithosphérique, ou croissance des plaques, le long de la marge occidentale de l’Amérique du Nord devient plus claire ».
La faille de Denali est une faille décrochante – ou coulissante – un endroit où deux morceaux de croûte continentale glissent l’un sur l’autre. Le 3 novembre 2002, la faille a bougé et déclenché un séisme de magnitude M7,9 qui a fait rompre les amarres d’embarcations à Seattle, à plus de 2 400 kilomètres de là.

 La conception de l’oléoduc trans-Alaska qui a tenu compte de la faille de Denali a permis d’éviter la rupture de la structure lors du séisme de M7,9 du 3 novembre 2002 (Source : USGS)

Les chercheurs ont étudié trois sections de la faille : les Clearwater Mountains du sud-est de l’Alaska, le lac Kluane dans le territoire canadien du Yukon et les montagnes côtières près de Juneau. Ces sites sont distants de plusieurs centaines de kilomètres le long de la ligne de faille. Les sites sont répartis sur environ 1 000 kilomètres.
Des recherches menées dans les années 1990 avaient laissé entendre que, malgré cette distance, ces trois sections de faille se sont formées au même moment et au même endroit, pour ensuite se séparer plus tard lorsque les deux côtés de la faille ont glissé l’un contre l’autre. Toutefois, personne n’avait confirmé cette hypothèse.
Pour avoir la confirmation de cette hypothèse, l’auteur principal de l’étude a analysé un minéral appelé monazite dans les trois sections de la faille. Ce minéral, qui est composé d’éléments de terres rares, se modifie lorsque la roche qui l’héberge se transforme sous une pression ou une température élevée, ce qui permet de comprendre l’histoire de la roche.
Les auteurs de l’étude ont montré que chacune de ces trois ceintures métamorphiques inversées indépendantes s’est formée en même temps, dans des conditions similaires. De plus, toutes occupent un cadre structural très similaire. Non seulement elles ont le même âge, mais elles se sont toutes comportées de manière similaire. Leur âge diminue, structurellement.
Cette diminution d’âge est la conséquence d’un phénomène appelé métamorphisme inversé, par lequel les roches formées sous des températures et des pressions élevées se trouvent au-dessus des roches formées sous des températures et des pressions plus basses. C’est le contraire du schéma habituel, étant donné que plus on descend dans la croûte terrestre, plus la température et la pression sont élevées. Le métamorphisme inversé se rencontre dans les endroits où les forces tectoniques ont déformé la croûte et repoussé des roches plus profondes sur des roches moins profondes.
L’étude révèle que ces trois régions se sont formées au même endroit et au même moment. Cet endroit est la zone de suture terminale entre la plaque nord-américaine et la sous-plaque de Wrangell, une mini-plaque tectonique qui fait partie du puzzle complexe de la côte nord du Pacifique.
Source : Live Science via Yahoo News.

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You can’t miss it when travelling across Alaska. Denali – formerly called Mount Mc Kinley – is the highest mountain of the North American continent. It culminayes 6,190 m above sea level.

In the past years, many questions were asked about the formation of the mountain. It looks as if a new study is providing an answer. We finally know how a fault that gave rise to Denali first formed.

Called the Denali Fault, it is located in the southern half of Alaska in the Alaska Range. It is more than 2,000 kilometers long, arcing through southern Alaska, southwestern Yukon, and back into southeastern Alaska. The steep north face of Denali, known as the Wickersham Wall, rises 4,500 meters from its base, and is a result of relatively recent vertical movement along the fault

According to a new study published in October 2024 in the journal Geology, the Denali Fault is actually an ancient suture mark where two land masses once joined together. Between 72 million and 56 million years ago, an oceanic plate called the Wrangellia Composite Terrane bumped into the western edge of North America and stuck there.

According to the lead author of the research, « our understanding of lithospheric growth, or plate growth, along the western margin in North America is becoming clearer. »

The Denali Fault is a strike-slip fault, a place where two chunks of continental crust slide past each other. On November 3rd,, 2002, the fault jolted, triggering an M7.9 earthquake that knocked houseboats off their moorings more than 2,400 kilometers away in Seattle.

The researchers studied three sections of the fault: The Clearwater Mountains of southeastern Alaska, Kluane Lake in Canada’s Yukon Territory, and the Coast Mountains near Juneau. These sites are hundreds of kilometers apart along the faultline. The sites are spread across about 1,000 kilometers.

Research in the 1990s had suggested that despite this distance, these three fault sections were formed at the same time and place, only to be torn apart later as the two sides of the fault slid against one another. But no one had confirmed that finding.

In an attempt to do so, the lead author of the study analysed a mineral called monazite at all three locations. This mineral, which is made of rare-Earth elements, changes as the rock hosting it is transformed under pressure or high temperature, giving a way to understand the rock’s history.

The authors of the study showed that each of these three independent inverted metamorphic belts all formed at the same time under similar conditions. Moreover, all occupy a very similar structural setting. Not only are they the same age, they all behaved in a similar fashion. They decrease in age, structurally, downward.

This decrease in age is an effect of a phenomenon called inverted metamorphism, whereby rocks formed under high temperatures and pressures are found above rocks formed under lower temperatures and pressures. This is the opposite of the usual pattern, given that the deeper you go in the Earth’s crust, the hotter and more pressurized it is. Inverted metamorphism is found in places where tectonic forces have warped the crust and pushed deeper rocks over shallower ones.

The study reveals that these three regions formed at the same place and time. That place was the terminal suture zone between the North American plate and the Wrangell subplate, a mini tectonic plate that makes up part of the complex jigsaw of the northern Pacific coast.

Source : Live Science via Yahoo News.