Étiquette : CO2

Analyse des inclusions pour mieux comprendre le magma // Analysis of inclusions to better understand magma

Les gaz volcaniques peuvent nous fournir des informations essentielles avant une éruption. Pour les analyser, les scientifiques du HVO font appel à des pétrologues, spécialistes de l’étude de la formation des roches et des minéraux, capables de détecter les gaz emprisonnés dans les roches volcaniques. La mesure des gaz contenus dans les roches volcaniques permet d’estimer leur composition et la profondeur du magma avant l’éruption et l’émission de la lave. Ces gaz emprisonnés sous la surface sont appelés éléments volatils et peuvent se présenter sous forme solide, liquide ou gazeuse.

L’expression « gaz » désigne un élément volatil passé à l’état de vapeur. Les gaz les plus fréquemment émis en surface (ou éléments volatils en phase vapeur) sont l’eau, le dioxyde de carbone (CO₂) et le dioxyde de soufre (SO₂).

Les scientifiques peuvent mesurer les éléments volatils piégés dans le magma avant son éruption en analysant de minuscules gouttelettes emprisonnées dans des cristaux comme l’olivine. Ces gouttelettes, appelées inclusions, peuvent contenir différents matériaux : des inclusions de magma (liquide) ou des inclusions fluides. Les inclusions de magma contiennent le magma à l’état solide, tandis que les inclusions fluides peuvent contenir des gouttelettes d’eau, de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre à l’état liquide ou gazeux. Une fois piégée, l’inclusion est contenue dans le cristal qui l’entoure, qui agit comme une capsule de pression et conserve des informations sur le magma au moment de sa formation.

Les inclusions fluides dans les volcans sont principalement composées de dioxyde de carbone. Aux températures magmatiques (1 200 °C, soit 2 192 °F), la densité du dioxyde de carbone dépend fortement de la pression, elle-même influencée par la profondeur du magma à cet instant précis. Ainsi, en mesurant la densité du dioxyde de carbone au sein d’une inclusion fluide, on peut estimer la pression à laquelle cette inclusion a été piégée dans le cristal en croissance et en déduire la profondeur à laquelle se trouvait le magma lors de la formation de ce cristal. La détermination de la profondeur de stockage des cristaux est essentielle pour comprendre où résident et comment se comportent les magmas, superficiels ou profonds, sous la surface avant une éruption.

La densité des inclusions fluides est mesurée en préparant de fines lames de cristaux, analysées par spectroscopie Raman. La spectroscopie Raman est définie comme « une méthode d’analyse chimique non invasive. C’est une spectroscopie vibrationnelle à l’instar de la spectroscopie infrarouge (IR) qui fournit une caractérisation simultanée de la composition chimique d’un matériau, de son environnement ou encore de son degré d’oxydation. » L’une des difficultés de ce processus réside toutefois dans la taille infime des inclusions fluides, qui les rend difficiles à identifier. Leur diamètre peut varier de 0,010 mm à 0,10 mm environ.

En 2025, des scientifiques du HVO ont animé et participé à un atelier à l’Université d’Hawaï à Hilo, destiné aux étudiants de premier cycle et aux professeurs. Cet atelier portait sur la préparation et l’identification des échantillons d’inclusions fluides. Les participants ont appris les techniques de laboratoire permettant d’identifier les inclusions fluides et de préparer correctement les cristaux pour la spectroscopie Raman. Les résultats préliminaires d’étude d’échantillons s’étalant de mi-janvier 2025 à début juillet 2025 montrent que les magmas provenaient d’une profondeur d’environ 1,6 km sous la surface, ce qui correspond à l’emplacement de la chambre magmatique superficielle de l’Halemaʻumaʻu.

Voici deux images d’un cristal d’olivine observé au microscope pétrographique (ou polarisant).

L’image A montre l’olivine avec inclusion de magma (melt – couleur jaunâtre) contenant une bulle de gaz (cercle noir).

L’image B est un gros plan de l’olivine mettant en évidence une inclusion fluide (cercle noir, point blanc au centre) et une inclusion de magma (melt).

Source : Volcano Watch, USGS / HVO.

 Cette étude sur les inclusions en milieu volcanique a fait remonter en moi le souvenir d’une très longue conversation que j’ai eue un jour à Nicolosi (Sicile) avec Roberto Clocchiatti qui m’a expliqué l’intérêt d’étudier les inclusions pour mieux appréhender le comportement du magma. Roberto m’a conseillé la lecture de plusieurs ouvrages. Un de ces moments précieux que j’ai eu le privilège de vivre sur le terrain volcanique…

——————————————–

Volcanic gases can give us critical information in the lead up to an eruption. To analyse them, HVO scientists need to turn to petrologists who study the origins of rocks and minerals and who can find gases trapped within volcanic rocks. Gases within volcanic rocks can be measured to estimate gas compositions and magma storage depths before lava erupts on the surface. These gases trapped below the surface are called volatiles whose composition can be a solid, liquid or vapor phase.

When referred to as a gas, it means a volatile transitioned into the vapor phase. The most common gases – or vapor phase volatiles – emitted at the surface are water, carbon dioxide (CO2) and sulfur dioxide (SO2).

Scientists can measure volatiles trapped within the magma before it erupts by analyzing tiny droplets that become trapped within crystals such as olivine. These tiny droplets, called inclusions, can contain different materials. They can be melt inclusions or fluid inclusions. Melt inclusions contain the magma, in solid form, while fluid inclusions can contain drops of water, carbon dioxide and sulfur dioxide in the liquid or gas phase. Once an inclusion is trapped, the surrounding crystal acts as a pressure-capsule and retains information about the magma at the time the inclusion was formed.

Fluid inclusions in volcanoes are dominantly composed of carbon dioxide. At magmatic temperatures – 1,200 degrees Celsius, 2,192 degrees Fahrenheit- the density of the carbon dioxide strongly depends on pressure, which is influenced by the depth of the magma at that point in time.

Thus, if we can measure the density of the carbon dioxide within a fluid inclusion, we can estimate the pressure at which that fluid inclusion was trapped in the growing crystal and infer the depth under the volcano where the magma was when that crystal grew. Determining storage depths of crystals has large implications for how we understand volcanoes and how shallow or deep magmas reside below the surface before they rise to erupt.

Fluid inclusion density is measured by creating thin slices of the crystals that are analyzed using Raman Spectroscopy. One challenge in this process, however, is that fluid inclusions are so very tiny they can be hard to identify. They can range in size from about 0.0004 (0.010 mm) to 0.004 inches 0,10 mm) in diameter.

Hawaiian Volcano Observatory scientists in 2025 conducted and participated in a short workshop at University of Hawaiʻi at Hilo for undergraduate students and professors discussing fluid inclusion sample preparation and identification. They learned laboratory techniques for identifying fluid inclusions and how to properly prepare the crystals for Raman Spectroscopy. Preliminary results from episodes that span from mid-January 2025 to early July 2025 show that the magmas came from about 1.6 km deep beneath the surface, which is the location of the shallow Halemaʻumaʻu magma chamber.

Source : USGS / HVO.

On vous avait prévenus !

Cela fait des années que je fais partie de ceux qui alertent sur le réchauffement climatique et mettent en garde sur ses conséquences. À titre personnel, c’est en survolant et visitant les zones glaciaires en Alaska que j’ai pris conscience de l’ampleur du phénomène. Comme je l’ai déjà écrit, l’Arctique se réchauffe 3 ou 4 fois plus vite que le reste de la planète.

Glacier Columbia en Alaska (Photo: C. Grandpey)

J’ai eu confirmation de la fonte des glaciers dans les Alpes où je me rends régulièrement depuis ma tendre enfance. Les photos du glacier des Bossons et de la Mer de Glace devraient alerter l’ensemble de la population et clouer le bec aux climatosceptiques.

La Mer de glace, une mer morte (Photo: C. Grandpey)

Les effets du réchauffement climatique se font véritablement sentir depuis les années 1970. Le nombre de catastrophes ne fait que s’amplifier et va de pair avec l’accroissement phénoménal des émissions et concentrations de CO2 dans l’atmosphère. La Courbe de Keeling à laquelle je fais souvent référence devrait, elle aussi, alerter ceux qui nous gouvernent.

Les concentrations de CO2 dépassent actuellement les 429 ppm, ce qui est énorme (Source: Scripps Institution of Oceanophaphy)

Mais non ; les politiques (ceux à la tête des États) se plaisent à pratiquer la politique de l’autruche et se passent la patate chaude du réchauffement climatique sans vraiment prendre les mesures qui s’imposent. D’ailleurs, on ne parle plus aujourd’hui de mesures préventives, mais de mesures d’adaptation aux conséquences du réchauffement climatique. Pourtant, nous en prenons régulièrement plein la figure. Les inondations catastrophiques qui ravagent plusieurs régions de France nous montrent l’ampleur de la crise climatique. L’expression à la mode est « Du jamais vu ! ». mais que, malheureusement, on reverra.

Certains disent que ces inondations sont une bonne chose pour lutter contre la sécheresse. Sauf que les sols inondés n’absorbent plus l’eau de pluie qui va directement dans l’océan. Comme l’a indiqué sur France Info, Esther Crauser-Delbourg, économiste de l’eau et fondatrice de Water Wiser, cette pluie abondante « ne nous assure pas d’avoir un été tranquille », sans sécheresse. « Si jamais en mars ou en avril il y avait une forme de sécheresse et si l’été devient caniculaire, on pourrait à nouveau parler d’enjeux de sécheresse. »

Source : presse régionale

Le mois de février a été doux et humide en France, ce qui a favorisé d’abondantes chutes de neige en montagne, avec des avalanches à la clé, mais il ne faut pas se tromper. Cela ne met pas à l’abri les stations de basse et moyenne montagne de difficultés dans les prochaines années. La limite pluie-neige s’élevant régulièrement, l’or blanc ne durera pas éternellement. Même chose pour les glaciers dont la zone d’alimentation ne parvient plus à générer la glace nécessaire à leur survie.

Dernier point à ne pas oublier, les catastrophes climatiques auxquelles nous sommes confrontés vont nous coûter un argent fou. S’agissant des inondations, une fois l’eau retirée, il va falloir panser les plaies et les compagnies d’assurance vont devoir débourser des sommes colossales. Comme l’a indiqué Esther Crauser-Delbourg, la facture de ces intempéries sera extrêmement chère et s’élèvera à plusieurs milliards d’euros. « Le problème, c’est que les fonds de subvention de l’État ne se comptent qu’en millions donc on n’a pas assez d’argent pour couvrir ». L’économiste recommande d’« investir encore plus d’argent sur l’adaptation pour ne pas que cela se reproduise ». Pas évident au vu de l’état des finances françaises en ce moment. Les primes d’assurances vont sérieusement augmenter ; cela ne fait guère de doute !

Antarctique : séismes océaniques profonds et prolifération du phytoplancton // Antarctica : deep ocean earthquakes and phytoplankton bloom

Des scientifiques de l’Université Stanford (Californie) ont analysé des données satellitaires sur la prolifération du phytoplancton et des données sismiques à l’échelle de la planète. Ils ont découvert que lorsque les fonds marins proches de l’Antarctique subissent des séismes plus intenses durant l’hiver, les efflorescences  – ou blooms – phytoplanctoniques estivales deviennent nettement plus denses et étendues dans l’océan Austral. Ces efflorescences couvrent une vaste zone et jouent un rôle essentiel dans l’absorption du dioxyde de carbone atmosphérique.

Efflorescence phytoplanctonique en Antarctique (Source : NASA)

L’étude, publiée en décembre 2025 dans Nature Geoscience, démontre que l’activité sismique en profondeur peut influencer la productivité de la vie en surface. Elle montre également que les processus physiques au sein de la croûte terrestre peuvent avoir un impact sur la régulation climatique. L’océan Austral, qui entoure l’Antarctique, absorbe près de la moitié du carbone océanique dans le monde. Tout facteur affectant son activité biologique est donc susceptible de modifier le stockage global du carbone et l’équilibre climatique.
L’océan Austral abrite l’un des écosystèmes les plus productifs, mais aussi les moins étudiés, de la planète. Dans certains secteurs, d’importantes efflorescences phytoplanctoniques apparaissent chaque été, mais leur ampleur varie considérablement d’une année à l’autre. En 2014, des scientifiques ont observé une importante prolifération d’algues au-dessus de la dorsale antarctique australienne et ont entrepris d’étudier les causes de ces fluctuations.

Dorsale Pacifique-Antarctique (Source : USGS)

En analysant des images satellites remontant à 1997, les chercheurs ont constaté que cette même prolifération se répétait chaque année au même endroit, mais qu’elle s’étendait parfois sur une superficie de la taille de la Californie et d’autres fois sur une surface aussi réduite que celle du Delaware. La température de surface, la couverture de glace de mer et l’ensoleillement ne permettaient pas d’expliquer cette variabilité.
L’équipe scientifique a émis l’hypothèse que des facteurs géologiques pourraient en être la cause. Les chercheurs ont pensé que l’activité sismique le long de la dorsale pouvait modifier le comportement des sources hydrothermales qui émettent une eau riche en minéraux. Ces sources libèrent du fer, un nutriment essentiel à la croissance du phytoplancton. Lors de séismes, les secousses peuvent ouvrir de nouvelles fractures ou débloquer des conduits à l’intérieur des sources, libérant ainsi de plus grandes quantités de fer dans les eaux environnantes.

Source hydrothermale en Antarctique (Crédit photo: PloS Biology – Oxford University)

Les chercheurs ont comparé les données sismiques avec les schémas de prolifération et ont constaté une forte corrélation. Lorsque des séismes de magnitude M5,0 ou plus se produisent dans les mois précédant l’été, les proliférations sont beaucoup plus intenses. Cette étude révèle que les événements tectoniques en eaux profondes peuvent moduler directement l’activité biologique en surface.
Les sources hydrothermales situées le long de la dorsale libèrent de l’eau chaude chargée de fer et d’autres métaux dissous. Dans l’océan Austral, où le fer est rare, cet apport peut déterminer la prolifération du phytoplancton. La proportion de fer est déterminante ; même une faible augmentation de sa concentration peut déclencher d’importantes efflorescences.
La nouvelle étude montre que les séismes augmentent non seulement la libération de fer, mais influencent également sa dispersion. À l’aide de modèles informatiques, les scientifiques ont suivi le trajet des panaches hydrothermaux le long des courants océaniques. Ils ont découvert que lorsque les eaux de surface transportent le fer plus en aval, celui-ci se dilue et devient moins efficace pour stimuler les efflorescences de phytoplancton. Les zones proches des sources hydrothermales restent plus riches, tandis que celles qui sont plus éloignées présentent une productivité plus faible.
Le résultat le plus surprenant de cette étude est sans doute la vitesse du transport du fer depuis le fond marin vers la surface. Les sources hydrothermales étudiées se situent à environ 1 800 mètres sous la surface de l’océan, et pourtant, leur influence sur les efflorescences de surface a été observée en quelques semaines ou quelques mois. Traditionnellement, les scientifiques pensaient que le fer hydrothermal mettait une décennie, voire plus, à atteindre la surface. La remontée rapide observée ici remet en question cette hypothèse et suggère qu’un processus physique inconnu pourrait être à l’origine de cette remontée plus rapide que prévu des eaux riches en métaux.
Pour mieux comprendre ce processus, des chercheurs ont recueilli de nouvelles données lors d’une expédition en décembre 2024. Les premiers résultats de cette mission devraient permettre de comprendre la rapidité de cette remontée des émissions hydrothermales et de déterminer si un transport aussi rapide se produit ailleurs dans les océans du globe.
Cette découverte dépasse le cadre de la biologie pour s’inscrire dans celui de la climatologie. Les efflorescences phytoplanctoniques absorbent d’immenses quantités de dioxyde de carbone atmosphérique par photosynthèse. Lorsque ces organismes microscopiques meurent, une partie de leur carbone s’enfonce dans les profondeurs océaniques et y reste stockée pendant des siècles. Cette « pompe biologique » naturelle contribue à la régulation du climat de la planète.
Comme l’océan Austral représente près de la moitié de l’absorption totale de carbone par les océans, tout facteur influençant sa productivité revêt une importance mondiale. Les séismes qui stimulent temporairement l’activité hydrothermale pourraient favoriser la séquestration du carbone en fertilisant le phytoplancton. À l’inverse, des périodes de faible sismicité pourraient l’atténuer.

Les observations de terrain ont également révélé un impact écologique direct. La prolifération récurrente de phytoplancton sur la dorsale favorise la croissance de bancs de krill et d’autres petits crustacés qui nourrissent à leur tour les manchots, les phoques et les baleines.

Source: Wikipedia

Des chercheurs ont même observé des baleines à bosse en train de fréquenter la zone de prolifération lors des pics de productivité. Bien que ces liens soient fondés sur l’observation plutôt que sur des mesures directes, ils illustrent l’interconnexion étroite entre les écosystèmes profonds de la Terre et les écosystèmes marins.
Source : The Watchers ; Deep ocean earthquakes drive Southern Ocean’s massive phytoplankton blooms, study finds – Stanford DOERR – December 17, 2025.

—————————————————

Scientists from Stanford University (California) have analyzed satellite records of phytoplankton growth and global earthquake data. They discovered that when the seafloor near Antarctica experienced stronger shaking during the winter months, summer phytoplankton blooms became significantly denser and more extensive across the Southern Ocean. These blooms cover a huge area and play a key role in removing carbon dioxide from the atmosphere. The study, published in December 2025 in Nature Geoscience, provides the first direct evidence that seismic activity deep in the ocean can influence the productivity of life at the surface. It also shows that physical processes in Earth’s crust may have an unexpected impact on climate regulation. The Southern Ocean, which encircles Antarctica, absorbs nearly half of all the carbon taken up by the world’s oceans. Any factor that affects its biological activity could alter global carbon storage and climate balance.

The Southern Ocean is home to one of the planet’s most productive but least understood ecosystems. In certain regions, dense blooms of phytoplankton appear every summer, yet their size varies greatly from year to year. In 2014, scientists observed a large bloom over the Australian Antarctic Ridge and began investigating what caused these fluctuations.

By reviewing satellite images dating back to 1997, researchers noticed that the same bloom recurred annually in the same location but sometimes expanded to the size of California and other times shrank to the size of Delaware. Surface temperature, sea ice cover, and sunlight levels could not explain this variability.

The scientific team hypothesized that changes below the surface were to blame. Seismic activity along the ridge might alter the behavior of hydrothermal vents that emit mineral-rich water. These vents release iron, a nutrient critical for phytoplankton growth. When earthquakes occur, shaking can open new fractures or unblock channels within the vents, releasing larger quantities of iron into surrounding waters.

The researchers compared seismic records with bloom patterns and found a strong correlation. When magnitude M5.0 or larger earthquakes struck in the months before summer, blooms were far more intense. This revealed that tectonic events in the deep ocean can directly modulate the amount of biological activity at the surface.

Hydrothermal vents along the ridge release heated water loaded with iron and other dissolved metals. In the Southern Ocean, where iron is scarce, this supply can determine how much phytoplankton grows. Iron acts as a limiting nutrient, meaning that even small increases can trigger large blooms.

The new study found that earthquakes not only boost iron release but also influence how that iron spreads. Using computer models, scientists traced how vent plumes travel through ocean currents. They discovered that when surface waters carry the iron farther downstream, it becomes diluted and less effective in stimulating local blooms. Areas closer to the vents remain richer, while distant regions see weaker productivity.

Perhaps the most surprising result of the research was the apparent speed of iron transport from the seafloor to the surface. The hydrothermal vents studied lie about 1 800 m below the ocean surface, yet their influence on surface blooms was seen within weeks to months.

Traditionally, scientists believed that hydrothermal iron would take a decade or more to reach surface waters, traveling thousands of kilometers through deep ocean circulation. The rapid ascent observed here challenges that view and suggests an unknown physical process may be driving the metal-rich water upward more quickly than expected.

To better understand this process, researchers collected new data during an expedition in December 2024. Early results from that mission are expected to shed light on how hydrothermal emissions rise so fast and whether similar rapid transport occurs elsewhere in the world’s oceans.

The discovery extends beyond biology and into climate science. Phytoplankton blooms absorb vast amounts of atmospheric carbon dioxide through photosynthesis. When these microscopic organisms die, some of their carbon sinks into the deep ocean, effectively locking it away for centuries. This natural “biological pump” helps regulate the global climate.

Because the Southern Ocean accounts for nearly half of all oceanic carbon uptake, any factor that influences its productivity is globally significant. Earthquakes that temporarily boost hydrothermal activity could enhance carbon sequestration by fertilizing phytoplankton. Conversely, periods of lower seismicity might reduce it.

Field observations also revealed a direct ecological impact. The recurring bloom on the ridge supports swarms of krill and other small crustaceans, which in turn feed penguins, seals, and whales. Researchers even documented humpback whales visiting the bloom region during peak productivity. While these links are based on observation rather than direct measurement, they illustrate how tightly the deep Earth and marine ecosystems are connected.

Source : The Watchers ; Deep ocean earthquakes drive Southern Ocean’s massive phytoplankton blooms, study finds – Stanford DOERR – December 17, 2025.

Émissions de CO2 : C’est bien, mais ça ne dit pas tout !

Dans un article publié dans la rubrique Environnement, le média d’information France Info nous explique que dans les articles consacrés au réchauffement climatique, les données d’émissions de gaz à effet de serre sont souvent primordiales. C’est en effet leur quantité, relâchée dans l’atmosphère par les activités humaines, qui va aggraver ou ralentir ce phénomène et ses conséquences sur nos sociétés.

En moyenne, un Français émet 9 tonnes de CO2 par an. Pour bien comprendre ces données et avoir les bons ordres de grandeur, France Info a décidé d’intégrer à tous les articles publiés dans sa rubrique Environnement un nouvel outil : le comparateur carbone de l’Agence de la transition écologique (Ademe). Autrement dit, lorsqu’une quantité de CO2 est citée dans un texte, celle-ci est surlignée en couleur. Si on clique sur ce surlignage, un petit encadré compare cette quantité de carbone avec des équivalents issus du quotidien. En cliquant sur la flèche, on peut faire varier les équivalents pour trouver celui qui sera le plus parlant.

Pour proposer ces équivalents, l’outil s’appuie sur les données de l’Ademe : « Empreinte » et « Agribalyse ». La première donne les émissions générées par la fabrication et la consommation de produits et services de grande consommation ; la seconde est consacrée aux produits agricoles et alimentaires.

France Info intègre déjà des outils de l’Ademe, pour plus de pédagogie sur ces enjeux complexes. En bas de la rubrique Environnement sur le site Internet de France Info, on peut trouver une aide pour bien trier ses déchets, un calculateur d’empreinte carbone pour connaître l’impact de ses activités sur le climat, un comparateur des émissions de plusieurs modes de transport pour un même trajet donné, ou encore un calendrier des fruits et légumes de saison.

Source : France Info.

Cet article est fort intéressant, de même que les solutions suggérées pour contrôler, voire réduire, son empreinte carbone. Toutefois, comme je l’ai rappelé à plusieurs reprises, il n’est pas suffisant de prendre en compte les seules ÉMISSIONS de CO2.

Le réchauffement climatique est avant tout géré par les CONCENTRATIONS de ce gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Or, ces concentrations ne font qu’augmenter au fil des années. On le sait car elles sont mesurées au sommet du volcan Mauna Loa (4169 m) à Hawaï et elles permettent d’établir la Courbe de Keeling qui révèle qu’en ce moment les concentrations de CO2 ont atteint plus de 430 parties par million (ppm), ce qui est énorme. Avant la révolution industrielle, ces concentrations étaient seulement de 279 ppm.

Un événement a permis de se rendre compte de la dissociation entre émissions et concentrations de CO2 : la pandémie de Covid 19. Au plus fort de la pandémie, l’économie mondiale a connu un coup d’arrêt spectaculaire, avec des industries et des transports en chute libre. Sur la terre ferme, on s’est vite rendu compte qu’il y avait moins de pollution. Ainsi, en Inde, on voyait la chaîne himalayenne de beaucoup plus loin.

Dans le même temps, je consultais régulièrement la Courbe de Keeling et je me rendais compte que, non seulement, les concentrations de CO2 ne se stabilisaient pas, mais elles continuaient d’augmenter.

La conclusion est facile : à supposer que par un coup de baguette magique nos émissions polluantes baissent soudainement (on peut rêver !), il faudra des décennies avant que l’atmosphère terrestre retrouve un semblant d’équilibre et de pureté. Au vu de l’inutilité des différentes COP et leur absence de décisions contraignantes, un tel revirement de situation n’est pas pour demain !

 

Courbe de Keeling montrant l’évolution des concentrations de CO2 sur un an (relevé du 12 janvier 2026).