Catégorie : Science

Nouveau minéral découvert sur le Tolbachik (Kamchatka) // Discovery of a new mineral on Tolbachik Volcano (Kamchatka)

Ce n’est pas une nouvelle fracassante pour le monde de la volcanologie, mais elle mérite d’être signalée. Des chercheurs russes ont découvert un minéral qui n’a encore jamais été mentionné dans les documents scientifiques. Baptisé pétrovite, il a été prélevé sur le volcan Tolbachik dans la péninsule du Kamtchatka.

L’histoire éruptive du Tolbachik a été marquée par deux éruptions récentes: la «Grande éruption fissurale de 1975–1976, et un deuxième événement, moins spectaculaire, en 2012–2013.

La première éruption a donné naissance à de nombreux cônes de scories où les chercheurs ont découvert des minéraux jamais vus ailleurs dans le monde. Parmi eux, la pétrovite est un sulfate minéral qui apparaît – selon le Mineralogical Magazine – sous forme d’« agrégats globulaires bleus de cristaux tabulaires, dont beaucoup contiennent des inclusions gazeuses. »

Le spécimen a été découvert en 2000 près du deuxième cône de scories édifié par l’éruption de 1975. Il a été mis de côté pour une analyse ultérieure. Cette dernière révèle aujourd’hui que le minéral bleu présente des caractéristiques moléculaires très particulières, rarement vues auparavant.

Un chercheur russe explique que l’atome de cuivre à l’intérieur de la structure cristalline de la pétrovite présente «une coordination inhabituelle et très rare de sept atomes d’oxygène. Une telle coordination n’est caractéristique que de quelques composés, ainsi que de la saranchinaite. » La saranchinaite a été identifiée il y a quelques années et a également été découverte sur le Tolbachik.

La pétrovite s’est probablement cristallisée par précipitation directe des gaz volcaniques. C’est peut-être la raison pour laquelle elle se présente sous forme de croûtes cryptocristallines bleues enveloppant une fine matière pyroclastique.

D’un point de vue chimique, la pétrovite représente un nouveau type de structure cristalline. Elle offre des similitudes avec la saranchinaite à partir de laquelle elle est peut-être produite, mais cela doit être confirmé

La structure moléculaire de la pétrovite, qui se compose d’atomes d’oxygène, de soufre de sodium et de cuivre, est de nature poreuse et montre des passages interconnectés qui permettent peut-être aux ions sodium de migrer à travers la structure. Si cette hypothèse se confirme, les chercheurs pensent que cela pourrait conduire à des applications importantes en science des matériaux. Cela pourrait en particulier permettre de nouvelles méthodes de fabrication des cathodes utilisées dans les batteries et les appareils électriques. Cependant, pour le moment, la quantité de cuivre – métal de transition – dans la structure cristalline du minéral est beaucoup trop réduite pour envisager de telles applications. Ce problème pourrait toutefois être résolu en synthétisant en laboratoire un composé ayant la même structure que la pétrovite.

Source:  Mineralogical Magazine.

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It is not a piece of news that will deeply transform the world of volcanology but it is worth mentioning. Russian researchers have reported the discovery of a mineral that had never before ben documented by scientists. Called petrovite, the new mineral was found on Tolbachik volcano in the Kamchatka Peninsula.

Tolbachik’s eruptive history was marked by two recent eruptions: the ‘Great Tolbachik Fissure Eruption’ of 1975–1976, and a second, less dramatic event, in 2012–2013.

The first eruption gave birth to numerous cinder cones in the volcanic complex where researchers discovered minerals never seen elsewhere in the world. Among them, petrovite is a sulfate mineral that appears as blue globular aggregates of tabular crystals, many holding gaseous inclusions.

The specimen was discovered in 2000 near the second cinder cone associated with the 1975 eruption, and was kept aside for later analysis which now reveals that the blue mineral exhibits peculiar molecular hallmarks only rarely seen before.

A Russian researcher explains that the copper atom in the crystal structure of petrovite has “an unusual and very rare coordination of seven oxygen atoms. Such coordination is characteristic of only a couple of compounds, as well as of saranchinaite. » Saranchinaite was identified a couple of years ago, and was also uncovered at Tolbachik.

Petrovite probably crystallised via direct precipitation from volcanic gases. This may be the reason why it takes form as blue cryptocrystalline crusts enveloping a fine pyroclastic material.

From a chemical standpoint, petrovite represents a new type of crystal structure, although one that bears similarities to saranchinaite, from which it may be produced, but this needs to be confirmed

Petrovite‘s molecular framework, which consists of oxygen atoms, sodium sulphur and copper, is effectively porous in nature, demonstrating interconnected pathways that could enable sodium ions to migrate through the structure. Due to this behaviour, the researchers think this could lead to important applications in material science, potentially enabling new ways of developing cathodes for use in batteries and electrical devices. However, for the moment, the quantity of copper – a transition metal – within the crystal structure of the mineral is far too reduced for such applications. This problem might be solved by synthesizing a compound with the same structure as petrovite in the laboratory.

Source : Mineralogical Magazine.

Echantillons de pétrovite (Source : The Minealogical Magazine)

Au fond de la Fosse des Mariannes…

La Chine a diffusé en direct le 20 novembre 2020 des images de son nouveau submersible habité au fond de la Fosse des Mariannes dans le cadre d’une mission dans les eaux les plus profondes de la planète.

La Fosse des Mariannes est actuellement l’endroit le plus profond de la croûte terrestre. Elle se trouve dans la partie nord-ouest de l’Océan Pacifique, à l’est des Îles Mariannes et à proximité de l’île de Guam. Le point le plus bas connu de la fosse se situerait selon les relevés à 10 984 ± 25 m. Des organismes piézophiles vivent à cette profondeur, malgré des pressions atteignant l’équivalent de 1 100 atmosphères.

D’un point de vue géologique – le plus important à mes yeux – la Fosse des Mariannes se situe sur une zone de subduction où la plaque Pacifique s’enfonce sous la plaque Philippine.

Le submersible chinois qui répond au nom de « Fendouzhe » – le « lutteur » – est descendu à plus de 10.000 mètres dans la fosse avec trois chercheurs à son bord.

Très peu de personnes ont déjà visité la Fosse des Mariannes. Les premiers explorateurs ont atteint la fosse en 1960 lors d’une brève expédition. Il a ensuite fallu attendre 2012 et la descente effectuée par le cinéaste américain James Cameron, réalisateur de « Titanic », qui a parlé d’un environnement « désolé » et « extraterrestre ».

Les vidéos tournées cette semaine par une caméra sous-marine montrent le submersible chinois vert et blanc se déplaçant dans les eaux obscures, entouré de nuages de sédiments alors qu’il se pose lentement sur le fond marin.

Le but des missions du Fendouzhe est d’observer « les nombreuses espèces et la répartition des êtres vivants dans les fonds marins » et les chercheurs chinois vont collecter des spécimens pour leurs recherches. Des études antérieures ont permis de trouver des communautés florissantes d’organismes unicellulaires survivant sur des déchets organiques qui s’étaient installés sur le fond de l’océan, mais très peu de gros animaux.

La mission actuelle du Fendouzhe permettra également d’effectuer des recherches sur les « matériaux des eaux profondes », alors que la Chine progresse dans l’exploitation minière à grande profondeur. Pékin a mis en place en novembre un centre de formation et de recherche qui initiera les professionnels à la technologie des grands fonds marins et mènera des recherches sur l’exploitation de minéraux précieux au fond de l’océan.

Sources : Médias internationaux.

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, l’Homme n’a jamais été vraiment attiré par les grandes profondeurs océaniques, endroits obscurs où il n’y a guère de vie. Il est davantage fasciné par les autres planètes du système solaire comme le montre l’attrait exercé par les images envoyées par les robots martiens où les sondes qui voyagent à proximité d’autres planètes.

Pourtant, les abysses de nos océans présentent un intérêt certain. Les Chinois espèrent y découvrir – et un jour y extraire – des minéraux précieux. A côté de cela, il ne faudrait pas oublier que les fosses océaniques comme celle des Mariannes sont des zones de subduction où se déclenchent les séismes les plus puissants et les plus destructeurs sur Terre. Des missions à l’aide de submersibles comme le Fendouzhe permettraient d’y installer des capteurs et autres instruments afin d’étudier le comportement de la croûte terrestre à grande profondeur. Mais bien sûr, les images rapportées par de telles missions ne nous feraient pas rêver….

Source : Wikipedia

Une récente activité éruptive sur la planète Mars ? // Recent eruptive activity on Mars ?

Les dernières expéditions sur Mars ont montré qu’il n’y avait pas de vie sur la Planète Rouge qui est donc bel et bien une planète morte. Mars hébergeait autrefois des mers et des océans, et peut-être même la vie, mais tout est fini ; l’atmosphère de la planète est impropre à la vie et l’activité sous sa surface a cessé depuis longtemps.

Des recherches ont montré que des éruptions volcaniques se sont produites sur Mars il y a environ 2,5 millions d’années. Une étude plus récente révèle pourtant qu’une éruption se serait produite il y a 53 000 ans dans une région appelée Cerberus Fossae. Ce serait la plus jeune éruption volcanique connue sur Mars. Si l’information était confirmée, cela signifierait qu’une activité volcanique pourrait encore apparaître à la surface de la planète à de rares intervalles. Il faut bien sûr utiliser le conditionnel et d’autres études seront nécessaires pour confirmer cette découverte.

Au vu des images en provenance de Mars, le site de cette éruption potentielle se trouve à proximité du grand volcan Elysium Mons. Il se situe à environ 1600 kilomètres à l’est de l’endroit où le robot InSight de la NASA a atterri sur Mars en 2018 pour étudier l’activité tectonique sur la Planète Rouge. [InSight est l’acronyme du nom de la mission : Interior Exploration Using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport].

Le site éruptif a l’aspect d’une fissure qui se serait formée récemment à la surface de la planète. Cette fissure aurait émis des cendres volcaniques à très haute température. On se retrouve face à des dépôts pyroclastiques semblables à ceux que les scientifiques ont déjà observés sur la Lune, sur Mercure et sur Terre. Les matériaux émis lors de l’éruption ont probablement atteint une hauteur de plusieurs kilomètres avant de retomber au sol.

C’est la présence d’une zone plus sombre et l’aspect symétrique de la fissure qui laissent supposer qu’une éruption a effectivement eu lieu. En dénombrant le nombre de cratères visibles autour de la fissure et dans les dépôts proprement dits qui couvrent une surface d’environ 9 kilomètres de diamètre, les scientifiques pourraient dater l’éruption qui a pu se produire il y a 53000 à 210000 ans. De toute façon, ce serait la plus jeune éruption volcanique connue sur Mars.

Si elle était confirmée, la découverte aurait de grandes implications. En termes géologiques, 53000 ans, c’est hier, ce qui laisse supposer que Mars pourrait être encore active d’un point de vue volcanique. Une telle découverte pourrait également avoir de grandes implications pour la recherche de la vie sur Mars. L’activité volcanique a pu faire fondre la glace sous la surface de la planète, avec à la clé un environnement potentiellement habitable pour des êtres vivants. Il ne faut pas oublier que pour que la vie soit possible, on a besoin d’énergie, de carbone, d’eau et de nutriments, des éléments qu’un système volcanique est susceptible de fournir.

Le robot InSight de la NASA a peut-être enregistré une forme d’activité liée à ce site. Il a en effet détecté de la sismicité à la surface de Mars, et deux séismes ont été localisés dans le secteur du Cerberus Fossae. Les chercheurs n’excluent pas un lien entre cette sismicité et l’activité volcanique.

Des questions restent en suspens et certains scientifiques ont émis des doutes sur la méthode utilisée pour la datation de l’éruption. Ils regrettent le manque d’étude de l’ensemble des petits cratères d’impact dont la base de données reste insuffisante.

Source: The New York Times.

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Recent expeditions on Mars have shown theat there was no life on the Red Planet which is definitely a dead planet. Mars harboured once seas and oceans, and perhaps even life, it is all over and the planet’s atmosphere has been blown away and activity beneath its surface has ceased for a long time.

Research has shown that volcanic eruptions occurred on Mars 2.5 million years ago. A more recent study suggests that an eruption may have happened as recently as 53,000 years ago in a region called Cerberus Fossae. This would be the youngest known volcanic eruption on Mars. This might also mean some volcanism still erupts to the surface at rare intervals. Of curse, the conditional should be used and more studies will be need to confirm this piece of news.

The site of the potential eruption, seen in images from Martian orbit, is near a large volcano called Elysium Mons. It is about 1,600 kilometres east of the place where NASA’s InSight lander touched down on Mars in 2018 to study tectonic activity on the red planet. [Editor’s note: InSight is a compression of the mission’s full name, Interior Exploration Using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport].

Appearing like a crack in the surface, the site of the eruption looks like a recent fissure out of which subsurface volcanic activity caused superheated volcanic ash and dust to burst through the surface. It is similar to deposits caused by pyroclastic eruptions that scientists have spotted on the Moon, Mercury and Earth. The erupted material probably reached a height of several kilometres before falling back to the ground.

It is the presence of darker material coupled with the symmetrical appearance around the fissure that hints at an eruption. By counting the number of craters visible around the feature and in the deposit itself, which is roughly 9 kilometres across, the scientists could date the potential eruption ranging from 53,000 to 210,000 years ago. This would be the youngest known volcanic eruption on Mars.

If it were confirmed, the discovery would have large implications for Mars. In geological terms, 53,000 years is yesterday, suggesting Mars might still be volcanically active now. It could also have big implications for the search for life on Mars. Such volcanic activity could melt subsurface ice, providing a potential habitable environment for living things. One should not forget that to have life, we need energy, carbon, water and nutrients and a volcanic system provides them.

NASA’s InSight lander may have already recorded activity linked to this site. Using a seismometer, it has detected seismicity in the Martian surface, and two quakes have been localized in the Cerberus Fossae area. Researchers do not exclude a link between this seismicity and volcanic activity.

Questions still remain and some scientists have expressed doubts about the dating method of the eruption. They regret the lack of study of the population of small impact craters whose database is not sufficient yet.

Source : The New York Times.

Dépôts pyroclastiques peut-être produits par une éruption dans le secteur de Cerberus Fossae sur Mars (Source : NASA)

Relation entre les éruptions à Hawaii et en Californie // Relationship between eruptions in Hawaii and in California

Dans sa série Volcano Watch, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a publié un nouvel article fort intéressant sur les volcans des Etats Unis.

Les scientifiques du HVO expliquent que certaines régions surveillées par les différents observatoires volcanologiques ont connu des éruptions géologiquement «jeunes» qui sont néanmoins trop vieilles pour avoir eu des témoins oculaires et avoir laissé des traces écrites. Cela pose un problème aux volcanologues car ils aimeraient s’appuyer sur les éruptions du passé pour mieux anticiper les éruptions du futur. Les magmas émis dans différentes régions se forment de manière différente, et les éruptions peuvent durer des jours, des semaines, des mois, des années, et parfois même plusieurs décennies.

Les observatoires volcanologiques gérés par l’USGS, qui comprennent l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO), l’Observatoire Volcanologique des Cascades (CVO), l’Observatoire Volcanologique de l’Alaska (AVO), l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone (YVO) et l’Observatoire Volcanologique de Californie (CalVO), surveillent de nombreux types de volcans et d’éruptions, depuis le Mont St. Helens qui émet en général une lave visqueuse, jusqu’aux éruptions plus récentes du Kilauea et du Mauna Loa où des laves fluides sont généralement observées.

La Californie héberge le Mont Shasta, stratovolcan d’aspect classique, et la grande caldeira de Long Valley. Cependant, aucun de ces volcans n’a connu d’éruption historique, bien que chacun montre les preuves d’une activité géologiquement récente. L’éruption la plus récente en Californie a eu lieu de 1914 à 1917 sur le Lassen Peak où s’est édifié un dôme de lave accompagné de dépôts de cendres.

Une zone à l’est du Mont Shasta et de Lassen Peak est relativement plate mais on y observe de jeunes coulées de lave. Le volcan de Brushy Butte appartient à cette région et des travaux récents sur le terrain montrent qu’il y a au moins 29 dépôts volcaniques constitués de scories, de cônes de projection et de coulées de lave. La question est de savoir combien de temps il a fallu pour édifier ces 29 cônes et coulées de lave.

 Le problème est que les éruptions de Brushy Butte ont eu lieu il y a environ 35000 ans, et pour répondre à cette question, les géologues du CalVO ont utilisé le vieil axiome géologique de «l’uniformitarisme» selon lequel «le présent est la clé du passé».

Pour mieux comprendre comment l’éruption de Brushy Butte et essayer de savoir combien de temps elle a pu durer, les scientifiques se sont tournés vers des volcans actifs d’un type et d’un environnement similaires. Le volcan de Brushy Butte se trouve dans une zone de rift et la lave émise est un basalte tholéiitique. Le Kilauea et le Mauna Loa, même s’ils ne présentent pas la même morphologie, sont proches de Brushy Butte car leurs laves sont généralement émises dans des zones de rift et on rencontre un basalte tholéiitique similaire. Les récentes éruptions volcaniques de ces volcans hawaïens pourraient donc aider à comprendre comment ont été émises les laves du volcan de Brushy Butte et combien de temps les éruptions ont pu durer.

L’un des outils les plus utiles pour comprendre les éruptions de Brushy Butte est le LiDAR, acronyme pour Light Detection and Ranging. L’ensemble de données obtenues par cette technologie permet de créer une image détaillée de la surface d’une coulée de lave avec les différentes formes de relief édifiées lors de l’éruption, tandis que la lave s’éloigne de son point d’émission. (voir l’image ci-dessous)

Les volcans hawaïens sont très actifs. L’éruption du Pu’uO’o, qui a duré plusieurs décennies, a montré les différents types de reliefs que les basaltes tholéiitiques peuvent former sur de longues périodes. En utilisant l’éruption du Pu’uO’o comme référence, les géologues du CalVO ont estimé que les 29 bouches éruptives qui ont émis des coulées de lave ont été créées par l’éruption de Brushy Butte pendant au moins 20 ans. Ils ont pu tirer ces conclusions en observant les différentes formes de relief créées par les coulées de lave et leur emplacement à l’intérieur du volcan. .

Source: USGS / HVO.

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In its Volcano Watch series, the Hawaiian Volcano Observatory has published another interesting article about U.S. volcanoes.

HVO scientists explain that some regions monitored by the volcano observatories had geologically ‘young’ eruptions that are nonetheless old enough to lack written documentation. This creates a dilemma for geologists interested in how a future eruption might occur and how long it could last. The magmas that erupt from these different regions are formed in different ways, and eruptions can range from days, weeks, months, years to as long as several decades in duration.

USGS volcano observatories, which include the Hawaiian Volcano Observatory (HVO), Cascades Volcano Observatory (CVO), Alaska Volcano Observatory (AVO), Yellowstone Volcano Observatory (YVO), and California Volcano Observatory (CalVO), monitor many different types of volcanoes and eruptions, from Mount St. Helens that erupts viscous lava, to the more recent eruptions of Kilauea and Mauna Loa, where fluid lavas are usually observed.

California displays Mount Shasta, a classic-looking stratovolcano, and the large caldera of Long Valley. However, but neither has erupted historically though each has evidence of geologically young activity. The most recent eruption in California was from 1914–1917 at Lassen Peak, creating a lava dome and related ash deposit.

An area east of Mount Shasta and Lassen Peak is relatively flat but contains young looking lava flows. Brushy Butte Volcano is part of this region, and recent field research shows that it contains at least 29 volcanic deposits consisting of scoria and spatter cones and lava flows. The question about Brushy Butte Volcano is:how long did it take to erupt these 29 cones and lava flows?

The problem is that the Brushy Butte eruptions took place approximately 35,000 years ago, and to answer this question CalVO geologists have used the old geologic axiom of ‘uniformitarianism’ or ‘the present is the key to the past.’

To better understand how Brushy Butte erupted and how long it might have taken, active volcanoes of a similar type and setting were used as an analog. The Brushy Butte Volcano is located in a rifting area, and the type of magma erupted there is tholeiitic basalt. Kilauea and Mauna Loa, though not exactly the same, are close in that their lavas erupt commonly from rift zones and are usually of a similar tholeiitic basalt type. So, the recent volcanic eruptions from these Hawaiian volcanoes could help understand how lavas erupted from Brushy Butte Volcano and how long it might have taken.

One of the most helpful tools used to understand the Brushy Butte eruptions is Light Detection and Ranging or LiDAR. The resulting dataset creates a detailed picture of the surface of a lava flow showing the different landforms created as a volcano erupts and lava moves downhill away from its vent. (see image below)

Hawaiian volcanoes are very active, and in particular the decades-long eruption of Pu’uO’o displayed many types of landforms that tholeiitic basalts can form over long timeframes. Using Pu’uO’o as an analog, CalVO geologists estimated that the 29 closely-spaced vents and lava flows of Brushy Butte Volcano erupted over at least 20 years based on the different lava flow landforms created and their placement around the interior of the volcano.

Source : USGS / HVO.

Vue d’ensemble du site éruptif de Brushy Butte (Source : Wikipedia)

Carte montrant, à l’aide d’un dégradé de couleurs, le relief du volcan de Brushy Butte (environ 150 mètres de hauteur). Elle a été réalisée à l’aide des données LiDAR à résolution de 1 mètre. On y voit, sous forme de points, les différentes bouches éruptives ainsi que les chenaux et les levées tracés par les coulées de lave dans le paysage. (Source : CalVO)