Catégorie : volcans

Une cartographie des super éruptions du passé // Mapping the super eruptions of the past

De nouvelles recherches effectuées par des géologues de l’Université Carleton à Ottawa (Canada) et de l’Université d’État de Tomsk (Russie) ont révélé que de colossales éruptions volcaniques ont déversé leur lave à la surface de la Terre beaucoup plus souvent qu’on ne le pense généralement. Ces énormes éruptions se sont produites au moins 10 fois au cours des 3 milliards d’années écoulées. Elles ont provoqué certains des changements les plus profonds de l’histoire de la Terre, comme la grande extinction de masse il y a 252 millions d’années, lorsque les volcans ont déversé sur la Sibérie des flots de lave et des nuages de gaz toxiques.
Savoir quand et où se sont produites de telles éruptions permettra aux géologues de repérer les gisements de minerais, de reconstruire les anciens super continents et de comprendre la naissance de la croûte terrestre. L’étude ce type d’activité volcanique sur d’autres planètes peut aussi donner des indications sur l’histoire géologique de la Terre.
Les données fournies par les dernières recherches devraient être rendues publiques d’ici la fin de l’année, avec la publication d’une carte par la Commission de la Carte Géologique du Monde à Paris. Les éruptions du passé apparaissent clairement sur cette carte. La lave émise par ces super volcans s’est érodée depuis longtemps, mais les conduits d’alimentation qui ont fait sortir la lave à la surface de la Terre sont toujours là. Les géologues qui ont effectué l’étude ont parcouru le globe pour trouver des traces de cette tuyauterie. Les conduits d’alimentation apparaissent généralement sous forme de lignes radiales, signes d’anciennes émissions de lave, réparties autour de la bouche éruptive d’un volcan disparu depuis longtemps. Les géologues ont cartographié ces dykes et ont effectué une datation de chacun d’eux à l’uranium-plomb. En faisant correspondre les âges des dykes, ils ont pu établir un lien entre ceux issus d’une seule méga éruption.
Chacune des éruptions nouvellement identifiées entre dans une base de données. On y trouve, entre autres, une éruption qui a eu lieu il y a 1,32 milliard d’années en Australie et qui se connecte à une autre dans le nord de la Chine. Techniquement, ces méga éruptions sont connues sous le nom de «grandes provinces ignées» (Large Igneous Provinces – LIP). Elles sont capables de répandre plus d’un million de kilomètres cubes de roche en quelques millions d’années. Par comparaison, l’éruption de 1980 du Mont St Helens dans l’Etat de Washington a émis seulement 10 kilomètres cubes de matériaux.
Ces grandes éruptions émettent également des gaz qui peuvent modifier la température de l’atmosphère et la chimie des océans. Une modélisation publiée en février 2017 montre que la température de notre planète a probablement augmenté de 7°C par an au plus fort des éruptions de Sibérie. Les particules de soufre provenant de ces éruptions ont ensuite rapidement conduit à un refroidissement global et à des pluies acides qui ont provoqué la disparition de plus de 96% des espèces marines.
Les chercheurs ont été confrontés à des difficultés en remontant loin dans le temps. En effet, les traces laissées par les grandes provinces ignées deviennent de plus en plus floues avec le temps. Les incertitudes de datation grandissent, et il devient difficile de corréler les éruptions individuelles avec des impacts environnementaux spécifiques.
En moyenne, ces méga éruptions qui ont donné naissance aux grandes provinces ignées se produisent environ tous les 20 millions d’années. La plus récente est celle qui a  façonné le plateau basaltique de la Columbia River il y a 17 millions d’années, dans ce qui est maintenant le nord-ouest des États-Unis. La découverte de nouvelles grandes provinces ignées sur Terre permettrait de mettre en perspective l’histoire géologique des planètes voisines. Vénus, Mars, Mercure et la Lune montrent toutes des signes d’énormes éruptions. Sur la Lune, le volcanisme de style LIP a commencé il y a 3,8 milliards d’années et sur Mars il y a peut-être 3,5 milliards d’années. Sans tectonique des plaques pour maintenir la surface active, ces éruptions ont fini par s’arrêter. Les chercheurs pensent que d’autres corps planétaires conservent des informations sur les premières phases de l’évolution planétaire, une information que nous avons perdu sur Terre. Elles pourraient ouvrir une fenêtre sur l’histoire ancienne de notre propre planète.
Source: Scientific American.

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New research by geologists at Carleton University in Ottawa (Canada) and Tomsk State University (Russia) has revealed that enormous volcanoes vomited lava over the ancient Earth much more often than geologists had suspected. Such huge eruptions occurred at least 10 times in the past 3 billion years. Such eruptions are linked with some of the most profound changes in Earth’s history, like the biggest mass extinction which happened 252 million years ago when volcanoes blanketed Siberia with lava and poisonous gases.

Knowing when and where such eruptions happened can help geologists to pinpoint ore deposits, reconstruct past supercontinents and understand the birth of planetary crust. Studying this type of volcanic activity on other planets can even reveal clues to the geological history of the early Earth.

The data provided by the mew research are expected to be made public by the end of the year, through a map from the Commission for the Geological Map of the World in Paris. Surprisingly, the ancient eruptions lurk almost in plain sight on the map. The lava they spewed has long since eroded away, but the underlying plumbing that funnelled molten rock from deep in the Earth up through the volcanoes is still there. The geologists who performed the study scoured the globe for traces of this plumbing. It usually appears as radial spokes of ancient squirts of lava, fanned out around the throat of a long-gone volcano. The geologists mapped these dyke swarms, and used uranium–lead dating to pinpoint the age of the rock in each dyke. By matching the ages of the dykes, they could connect those that came from a single huge eruption.

Each of those newly identified eruptions goes into the database. They include a 1.32-billion-year-old eruption in Australia that connects to one in northern China. Technically, the eruptions are known as ‘large igneous provinces’ (LIPs). They can spew more than one million cubic kilometres of rock in a few million years. By comparison, the 1980 eruption of Mount St Helens in Washington State put out just 10 cubic kilometres.

These large events also emit gases that can change atmospheric temperature and ocean chemistry. A modelling study published in February 2017 suggests that global temperatures could have soared by as much as 7°C per year at the height of the Siberian eruptions. Sulphur particles from the eruptions would have soon led to global cooling and acid rain; more than 96% of marine species went extinct.

The researchers were confronted with difficulties as they went very far back in time. The picture of how LIPs affected the global environment gets murkier the further back in time you get. Uncertainties in dating grow, and it becomes hard to correlate individual eruptions with specific environmental impacts.

On average, LIPs occur every 20 million years or so. The most recent one was the Columbia River eruption 17 million years ago, in what is now the northwestern United States. Discovering more LIPs on Earth helps to put the geological history of neighbouring planets in perspective. Venus, Mars, Mercury and the Moon all show signs of enormous eruptions. On the Moon, LIP-style volcanism started as early as 3.8 billion years ago; on Mars, possibly 3.5 billion years ago. But without plate tectonics to keep the surface active, those eruptions eventually ceased. The researchers think that other planetary bodies retain information about the earliest parts of planetary evolution, information that we have lost on Earth. They can give us a window into the early history of our own planet.

Source: Scientific American.

Epanchements basaltiques du Columbia Plateau aux Etats Unis.

(Photos: C. Grandpey)

La glace et le feu de la Terre // Ice and fire on Earth

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Geophysical Research Letters, des chercheurs de l’Université d’Harvard ont émis une nouvelle hypothèse sur ce qui a causé la plus grande glaciation de l’histoire de la Terre, connue sous le nom de «Terre boule de neige», en sachant que notre planète ressemblait davantage à une boule de glace. Les géologues et les climatologues essayent depuis longtemps de trouver une explication à ce phénomène, sans apporter de réponse vraiment convaincante.

Les chercheurs d’Harvard ont focalisé leur étude sur le début du Sturtien, période où la Terre était recouverte de glace, il y a environ 717 millions d’années. À cette époque, un énorme événement volcanique a secoué la région qui se trouve aujourd’hui entre l’Alaska et le Groenland. Ce n’est peut-être pas une coïncidence. En effet, on sait que l’activité volcanique peut avoir un effet majeur sur l’environnement. La question est donc de savoir comment ces deux événements peuvent être liés.
Au début, l’équipe de chercheurs a pensé c’était l’interaction du basalte avec le CO2 dans l’atmosphère qui avait provoqué le refroidissement. Cependant, si tel était le cas, le refroidissement se serait produit sur une période couvrant des millions d’années alors que la datation radio isotopique des roches volcaniques de l’Arctique canadien révèle une coïncidence beaucoup plus ciblée avec le refroidissement.
Les chercheurs se sont demandés si les aérosols émis par ces volcans auraient pu refroidir rapidement la Terre. Les études géologiques et chimiques de cette région, connue sous le nom de Grande Province Ignée (LIP) de Franklin, ont montré que les roches volcaniques ont émergé à travers des sédiments riches en soufre qui auraient été envoyées dans l’atmosphère pendant l’éruption sous forme de dioxyde de soufre (SO2). Lorsque le SO2 pénètre dans les couches supérieures de l’atmosphère, il est capable de bloquer le rayonnement solaire. En outre, le SO2 bloque encore davantage le rayonnement solaire s’il dépasse la tropopause, la limite entre la troposphère et la stratosphère. S’il atteint cette hauteur, il est moins susceptible d’être renvoyé vers la Terre lors des précipitations ou en étant mélangé à d’autres particules. Cette situation prolonge sa présence dans l’atmosphère ; elle passe d’environ une semaine à environ un an. La hauteur de la tropopause dépend du climat global de la planète; plus la planète est froide, plus la tropopause est basse. Au cours de l’histoire de la Terre, pendant les périodes très chaudes, le refroidissement lié à l’activité volcanique n’a pas pu être très important parce que la Terre était protégée par une tropopause chaude et élevée. Dans des conditions plus fraîches, le climat de la Terre devient particulièrement vulnérable à ces types de perturbations volcaniques.
Un autre aspect important est l’endroit où les panaches SO2 ont atteint la stratosphère. En raison de la dérive continentale, il y a 717 millions d’années, la Grande Province Ignée de Franklin où ces éruptions ont eu lieu se trouvait à proximité de l’équateur, point d’entrée de la majeure partie du rayonnement solaire qui assure la chaleur de la Terre. Ainsi, un gaz capable de réfléchir efficacement la lumière est entré dans l’atmosphère au bon endroit et à la bonne hauteur pour provoquer le refroidissement. Mais un autre élément était nécessaire pour donner naissance à un tel scénario.
Les éruptions qui rejetaient du soufre il y a 717 millions d’années ont été produites par des volcans qui s’étiraient sur une distance de 3000 kilomètres à travers le Canada et le Groenland. Au lieu de présenter des éruptions explosives ponctuelles, ces volcans ont probablement eu des éruptions de longue durée comme ceux d’Hawaï et d’Islande de nos jours. Les chercheurs ont démontré qu’une dizaine d’années d’éruptions continues de ce type de volcans avaient pu envoyer suffisamment d’aérosols dans l’atmosphère pour déstabiliser rapidement le climat. Plus il y a de glace, plus la lumière du soleil est réfléchie et plus la planète se refroidit. Une fois que la glace a atteint une latitude correspondant à la Californie actuelle, la boucle de rétroaction positive prend le dessus et l’effet de ‘boule de neige’ devient quasiment inarrêtable.

On a tendance à penser que le climat consiste en un immense système qui se modifie très difficilement. Toutefois, on a assisté à des changements spectaculaires dans le passé et il y a de fortes chances qu’un nouveau changement soudain se produise à l’avenir. Comprendre comment de tels changements peuvent se produire permettra aux chercheurs de mieux comprendre comment les grandes extinctions ont eu lieu, quel impact les approches proposées de géo-ingénierie pourraient avoir sur le climat et comment les climats changent sur d’autres planètes. Cette étude par les chercheurs d’Harvard montre que la Terre est une planète dynamique qui a connu de brusques transitions. Il y a tout lieu de croire que les transitions climatiques rapides de ce type sont la norme, et sont loin d’être exceptionnelles

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In a new study published in Geophysical Research Letters, Harvard University researchers have emitted a new hypothesis about what caused the largest glaciation event in Earth’s history, known as ‘snowball Earth’. Geologists and climate scientists have been searching for the answer for years but the root cause of the phenomenon has remained elusive.

Researchers have pinpointed the start of what’s known as the Sturtian ‘snowball Earth’ event to about 717 million years ago. At around that time, a huge volcanic event devastated an area from present-day Alaska to Greenland. This might not be a coincidence. Indeed, we know that volcanic activity can have a major effect on the environment, so the big question was to know how these two events could be related.

At first, the research team thought basaltic rock interacted with CO2 in the atmosphere and caused cooling. However, if that were the case, cooling would have happened over millions of years and radio-isotopic dating from volcanic rocks in Arctic Canada suggest a far more precise coincidence with cooling.

Researchers in the team wondered whether aerosols emitted from these volcanoes could have rapidly cooled Earth. Geological and chemical studies of this region, known as the Franklin large igneous province, showed that volcanic rocks erupted through sulphur-rich sediments, which would have been pushed into the atmosphere during eruption as sulphur dioxide (SO2). When SO2 gets into the upper layers of the atmosphere, it is very good at blocking solar radiation. Besides, SO2 is most effective at blocking solar radiation if it gets past the tropopause, the boundary separating the troposphere and stratosphere. If it reaches this height, it is less likely to be brought back down to earth in precipitation or mixed with other particles, extending its presence in the atmosphere from about a week to about a year. The height of the tropopause barrier all depends on the background climate of the planet; the cooler the planet, the lower the tropopause. In periods of Earth’s history when it was very warm, volcanic cooling would not have been very important because the Earth would have been shielded by this warm, high tropopause. In cooler conditions, Earth becomes uniquely vulnerable to having these kinds of volcanic perturbations to climate.

Another important aspect is where the SO2 plumes reach the stratosphere. Due to continental drift, 717 million years ago, the Franklin large igneous province where these eruptions took place was situated near the equator, the entry point for most of the solar radiation that keeps the Earth warm. So, an effective light-reflecting gas entered the atmosphere at just the right location and height to cause cooling. But another element was needed to form the perfect storm scenario.

The eruptions throwing sulphur into the air 717 million years ago were produced by volcanoes that spanned 3,000 kilometres across Canada and Greenland. Instead of singularly explosive eruptions, these volcanoes can erupt more continuously like those in Hawaii and Iceland today. The researchers demonstrated that a decade or so of continual eruptions from this type of volcanoes could have poured enough aerosols into the atmosphere to rapidly destabilize the climate. The more ice, the more sunlight is reflected and the cooler the planet becomes. Once the ice reaches latitudes around present-day California, the positive feedback loop takes over and the runaway snowball effect is pretty much unstoppable.

It is easy to think of climate as this immense system that is very difficult to change, but there have been very dramatic changes in the past and there is every possibility that as sudden of a change could happen in the future as well. Understanding how these dramatic changes occur could help researchers better understand how extinctions occurred, how proposed geoengineering approaches may impact climate and how climates change on other planets. This research shows that Earth is a dynamic and active place that has had sharp transitions. There is every reason to believe that rapid climate transitions of this type are the norm on planets, rather than the exception.

Il fut une époque où la Terre était recouverte de glace.

(Photo: C. Grandpey)

 

Nouvelles mesures des émissions de SO2 // New measurements of SO2 emissions

Même s’ils ne sont pas en éruption, la plupart des volcans actifs continuent à émettre des gaz. Ces émissions se présentent en général sous forme de vapeur d’eau à laquelle se mêlent du dioxyde de carbone (CO2), de l’hydrogène sulfuré (H2S), du dioxyde de soufre (SO2) et de nombreux autres gaz. Parmi ces gaz, le SO2 est le plus facile à détecter à partir de l’espace.
Dans une nouvelle étude publiée dans Scientific Reports, une équipe de chercheurs de l’Université Technologique du Michigan a mis au point le premier inventaire mondial d’émissions de SO2 d’origine volcanique en utilisant les données fournies par le mesureur d’ozone embarqué sur le satellite Aura de la NASA. Les chercheurs ont compilé des données entre 2005 et 2015 afin d’obtenir des estimations annuelles d’émissions gazeuses pour chacun des 91 volcans actifs dans le monde. L’ensemble de ces données permettra d’affiner les modèles climatiques et de chimie atmosphérique et permettra de mieux comprendre les risques pour la santé humaine et l’environnement.

Dans la mesure où les émissions quotidiennes sont beaucoup plus faibles que pendant une éruption majeure, les effets des panaches de gaz sont moins évidents, mais l’effet cumulatif est loin d’être négligeable. En fait, la plupart des volcans émettent la majorité de leurs gaz lorsqu’ils ne sont pas en éruption.
L’équipe scientifique a constaté que chaque année, l’ensemble des volcans émet de 20 à 25 millions de tonnes de SO2 dans l’atmosphère. Ce chiffre est plus élevé que l’estimation précédente qui remonte à la fin des années 1990 et qui s’appuyait sur des mesures au sol, mais il inclut davantage de volcans parmi lesquels certains n’ont jamais été visités par les scientifiques. Ce chiffre est encore inférieur aux émissions de SO2 produites par les activités humaines. Selon l’Environment and Climate Change Canada à Toronto, ces dernières envoient environ deux fois plus de dioxyde de soufre dans l’atmosphère. Les émissions anthropiques sont toutefois en baisse dans de nombreux pays en raison de contrôles de pollution plus stricts sur les centrales électriques, l’utilisation de combustibles à faible teneur en soufre, et les progrès technologiques pour le réduire pendant et après la combustion.
Les processus atmosphériques convertissent le dioxyde de soufre en aérosols sulfatés qui renvoient la lumière du soleil dans l’espace en provoquant un effet de refroidissement sur le climat. Les aérosols sulfatés situés à la surface de la Terre présentent un risque pour la santé. De plus, le SO2 est la principale source de pluie acide et constitue un irritant pour la peau et les poumons. Les problèmes de santé provoqués par les panaches SO2 sont présents dans les zones habitées sur les pentes de volcans à dégazage persistant comme le Kilauea à Hawaï et le Popocatepetl au Mexique.
Avec des observations quotidiennes, le suivi des émissions de SO2 par satellite peut également aider à prévoir les éruptions. Outre la mesure de l’activité sismique et la déformation du sol, les scientifiques qui contrôlent les données satellitaires peuvent détecter l’accroissement des émissions de gaz qui précédent les éruptions.
Les données au sol sont plus détaillées et, dans des régions comme l’Amérique Centrale où les volcans qui émettent du SO2 sont proches les uns des autres, elles permettent de mieux analyser les panaches de gaz volcaniques spécifiques. Cependant, lorsque les émissions de SO2 augmentent, les mesures effectuées sur le terrain demeurent trop éparses pour obtenir une image globale cohérente. Le nouvel inventaire mis au point par les chercheurs du Michigan fournit des données sur les volcans isolés comme ceux des îles Aléoutiennes et il fournit des mesures cohérentes à long terme sur les volcans qui émettent le plus de gaz comme Ambrym au Vanuatu et le Kilauea à Hawaï.
Le travail effectué par les chercheurs de l’Université Technologique du Michigan souligne la nécessité de ces données cohérentes sur le long terme. Si l’on veut obtenir des tendances ou effectuer un autre travail scientifique, les séries chronologiques plus longues sont vraiment indispensables. La valeur des données augmente avec sa durée.

Les nouvelles informations sur les émissions volcaniques permettront d’améliorer la surveillance des risques naturels, des risques pour la santé humaine et des processus climatiques.
Source: www.nature.com/scientificreports

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Although they are not erupting, most active volcanoes keep emitting gases. These emissions may include water vapour laced with carbon dioxide (CO2), hydrogen sulphide (H2S), sulphur dioxide (SO2), and many other gases. Of these, SO2 is the easiest to detect from space.

In a new study published in Scientific Reports, a team led by researchers from Michigan Technological University created the first global inventory for volcanic SO2 emissions, using data from the Ozone Monitoring Instrument on NASA’s Earth Observing System Aura satellite launched in 2004. They compiled emissions data from 2005 to 2015 to produce annual estimates for each of 91 currently emitting volcanoes around the world. The data set will help refine climate and atmospheric chemistry models and provide more insight into human and environmental health risks.

Because the daily emissions are smaller than a big eruption, the effect of a single plume may not seem noticeable, but the cumulative effect of all volcanoes can be significant. In fact, on average, volcanoes release most of their gas when they are not erupting.

The scientific team found that each year volcanoes collectively emit 20 to 25 million tons of SO2 into the atmosphere. This number is higher than the previous estimate made in the late 1990s based on ground measurements, but it includes data on more volcanoes, including some that scientists have never visited, and it is still lower than human emissions of SO2 pollution levels. Indeed, human activities emit about twice as much sulphur dioxide into the atmosphere, according to the Environment and Climate Change Canada in Toronto. Human emissions however are on the decline in many countries due to more strict pollution controls on power plants like burning low-sulphur fuel and technological advances to remove it during and after combustion.

Atmospheric processes convert sulphur dioxide into sulfate aerosols that reflect sunlight back into space, causing a cooling effect on climate. Sulfate aerosols near the land surface are a health risk. In addition, SO2 is the primary source of acid rain and is a skin and lung irritant. Health concerns with SO2 plumes are present in communities on the slopes of persistently degassing volcanoes like Kilauea in Hawaii and Popocatepetl in Mexico.

With daily observations, tracking SO2 emissions via satellite can also help with eruption forecasting. Along with measuring seismic activity and ground deformation, scientists monitoring satellite data can potentially pick up noticeable increases in gas emissions that may precede eruptions.

Ground-based data are more detailed, and in areas like Central America where large SO2-emitting volcanoes are close together, they better distinguish which specific volcano gas plumes come from. However, while field measurements of SO2 emissions are increasing, they still remain too sparse to piece together a cohesive global picture. The new inventory also reaches as far as the remote volcanoes of the Aleutian Islands and provides consistent measurements over time from the world’s biggest emitters, including Ambrym in Vanuatu and Kilauea in Hawaii.

The work performed by the researchers from Michigan Technological University highlights the necessity of consistent long-term data. If they want to look at trends or do other science, the longer time-series is really critical. The value of the data increases with its duration. The new volcanic emissions information pulls together opportunities to improve monitoring of natural hazards, human health risks and climate processes.

Source: www.nature.com/scientificreports.

Aperçu des émissions de SO2 au niveau des Iles Aléoutiennes et de l’Indonésie

Accès à l’Etna // Access to Mt Etna

Bientôt, il sera tout juste possible de prendre un verre à la Casa Cantoniera! La limite d’accès à l’Etna sur le versant sud vient d’être abaissée par une ordonnance du maire de Nicolosi. L’accès au volcan est libre jusqu’à l’altitude 2700 mères, nécessite l’accompagnement d’un guide entre 2700 et 2920 mètres et est interdit au-dessus de cette dernière altitude. Il est loin le temps où je bivouaquais au pied du Cratère Sud-Est et où je donnais un coup de main aux guides quand l’afflux de touristes était trop important.

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Very soon, we will just be able to have a drink at the bar of the Casa Cantoniera! The access limit to Mt Etna on its south flank has just been lowered by the mayor of Nicolosi. The access to the volcano is authorised up to 2700 metres a.S.L. You need to have a guide between 2700nm and 292à m. All access is strictly forbidden beyond that point..I can remember the time when I could pitch my tent at the foot of the SE Crater and help the guides when too many people came to see the lava flows. there are incredible memories…