Eruptions colossales, changement climatique et extinctions massives // Large-scale eruptions, climate change and mass extinction

De tout temps, les scientifiques se sont demandé quelle pouvait être la cause – ou les causes – des extinctions de masse sur Terre. Une extinction de masse (ou grande extinction) est un événement relativement bref à l’échelle des temps géologiques au cours duquel au moins 75% des espèces animales et végétales présentes sur la Terre et dans les océans ont disparu. De tels événements se sont produits périodiquement au cours des 550 derniers millions d’années. Les causes exactes de ces extinctions ne sont pas très bien connues, mais il semble y avoir une coïncidence remarquable entre les extinctions de masse et les énormes éruptions volcaniques qui ont donné naissance à de grandes provinces ignées (GPI). Ces GPI sont nées à partir d’éruptions capables de produire des millions de kilomètres cubes de magma basaltique en très peu de temps. Ces éruptions sont beaucoup plus importantes que les « super éruptions » – comme celle de Yellowstone, par exemple – qui émettent moins de 5 000 kilomètres cubes de magma. Le magma des GPI peut aussi laisser échapper suffisamment de gaz (dioxyde de carbone par exemple) ou de composés soufrés pour modifier le climat. Ce changement climatique affecte à son tour les océans et conduit rapidement à la mort de la vie sur Terre.

Plusieurs travaux de recherche ont établi un lien entre les énormes éruptions volcaniques et des extinctions massives sur Terre, mais une nouvelle étude menée par des scientifiques des universités du Québec (Canada), de São Paulo (Brésil) et de Berne (Suisse) montre que l’une des plus grandes provinces ignées connues à ce jour, située au Brésil, n’a peut-être pas eu un effet sur le climat ou causé une extinction de masse.

Avant la nouvelle étude, l’âge précis de cette grande province ignée n’était pas vraiment connu; toutefois, grâce à un ensemble de données et à une analyse plus précises, les chercheurs ont pu montrer que l’éruption et l’extinction de masse dans cette province ne se sont pas produites en même temps.

La nouvelle étude montre également que le basalte des GPI qui pénètre dans la croûte peut métamorphoser des roches sédimentaires riches en volatiles qui se vaporisent facilement. Ce métamorphisme peut libérer à partir de sédiments d’énormes quantités de gaz tels que le méthane et le dioxyde de soufre qui modifient également le climat et peuvent conduire à des extinctions massives. On a attribué à ces deux mécanismes l’origine du changement climatique qui a entraîné des extinctions de masse. Cependant, il existe également des cas où les GPI ne semblent pas provoquer d’extinctions massives. La relation entre les énormes éruptions volcaniques de GPI et les extinctions massives n’est peut-être pas aussi claire qu’on le pensait jusqu’à présent. Un facteur extrêmement important à prendre en compte est l’âge exact de l’éruption de la GPI par rapport à l’extinction de masse. Si les périodes de changement climatique, l’extinction de masse associée et l’éruption de la GPI ne se chevauchent pas, alors le volcanisme n’est pas la cause.

Pour déterminer si l’une des plus grandes GPI au monde a provoqué un changement climatique à grande échelle et une extinction massive, l’équipe scientifique a réussi à dater avec précision l’éruption de la grande province ignée de Paraná-Etendeka au Brésil. De nombreuses études ont lié cette GPI à un événement d’extinction de masse retrouvé dans les océans. Les chercheurs se sont concentrés sur la province du Paraná Magmatic, qui est la partie sud-américaine de la GPI au Brésil. C’est de loin la plus vaste et elle a produit environ un million de kilomètres cubes de magma. Lorsque cette GPI est entrée en éruption il y a 140 millions d’années, l’Amérique du Sud et l’Afrique étaient encore reliées entre elles et faisaient partie du Gondwana. La GPI est entrée en éruption au Brésil et en Namibie au moment où ces deux régions du globe étaient voisines, avant l’ouverture de l’Océan Atlantique Sud.

De nombreuses études ont avancé l’idée que cette grande province ignée a provoqué un changement climatique global qui a conduit à une petite extinction de masse et également à une réduction de la concentration d’oxygène dans les océans. Cette période, le Valanginien, se situe entre 139,8 et environ132,9 Ma.

La nouvelle étude montre que la GPI du Paraná est entrée en éruption extrêmement rapidement, environ un million d’années après l’extinction de masse. Il est donc peu probable qu’elle en ait été la cause. L’étude de la GPI du Paraná prouve que l’éruption d’énormes volumes de magma à partir d’une GPI ne suffit pas à elle seule à provoquer des extinctions massives.

La question est maintenant de savoir pourquoi cette énorme éruption magmatique n’a eu presque aucun effet sur le climat. Les chercheurs pensent qu’en raison du manque de sédiments riches en volatils dans le secteur de la GPI du Paraná, une quantité insuffisante de volatils a été libérée par métamorphisme lors de la mise en place de la province ignée.

Le plus grand événement d’extinction de masse sur Terre s’est produit à la fin du Permien et coïncide avec l’éruption des trapps de Sibérie. L’éruption de cette grande province ignée a permis au magma de pénétrer dans de grands bassins sédimentaires riches volatils, ce qui a probablement provoqué la libération d’énormes quantités de composés volatils.

Les nouvelles découvertes à propos de la GPI de Paraná au Brésil sont également à mettre en relation avec l’âge de l’événement au Valanginien. Actuellement, l’estimation de l’âge de cet événement se base sur une analyse cyclique des sédiments océaniques, mais il est possible qu’avec une plus grande précision, on puisse trouver qu’il chevauche la GPI du Paraná.

Alors que d’énormes éruptions volcaniques ont été liées à des extinctions de masse sur Terre, les nouvelles recherches montrent que l’éruption de l’une des plus grandes provinces ignées connues peut n’avoir eu aucun effet sur le climat ou provoqué une extinction de masse. Il semble que la GPI du Paraná n’ait pratiquement eu aucun effet environnemental sur notre planète.

Source: The Conversation.

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Throughout the ages, scientists have wondered what the cause or the causes of mass extinctions on Earth could be. Mass extinctions are times when large-scale proportions of life suddenly died on Earth. They have occurred periodically over the past 550 million years. The exact causes of these extinctions are not fully understood, but there appears to be a remarkable coincidence between mass extinctions and huge volcanic eruptions that form large igneous provinces (LIPs). These LIPs are massive volcanoes that produce millions of cubic kilometres of basaltic magma in a very short time. They are much bigger in scale than super eruptions – like the one at Yellowstone – that release less than 5,000 cubic kilometres of magma. The magma from LIPs can release enough gases (carbon dioxide or sulphur-based compounds) to alter the climate. This climate change in turn affects the oceans and quickly leads to the death of life on Earth.

While huge volcanic eruptions have been linked to mass extinctions on Earth, a new research by scientists from the Universities of Quebec (Canada), São Paulo (Brazil) and Bern (Switzerland) shows that one of the world’s largest known LIPs may have had no effect on climate or caused any extinctions.

Before the new study, the precise age of the LIP located in Brazil was not really known; but thanks to improved dataset and higher precision analysis, the authors of the study were able to show that these events did not occur at the same time.

The new research also suggests that basalt from LIPs, which intrude into the crust, can metamorphose sedimentary rocks that are rich in volatiles, compounds that vaporize readily. This metamorphism can release huge amounts of gases such as methane and sulphur dioxide from the sediments, which also change the climate and can lead to mass extinctions.

Both of these mechanisms have been blamed for causing the climate change which resulted in mass extinctions. However, there are also cases of LIPs that don’t seem to cause mass extinctions. The relationship between huge LIP volcanic eruptions and mass extinctions may not be as clear as previously thought.

One extremely important factor to consider is the exact age of the LIP relative to the mass extinction. If the ages of the climate change, associated mass extinction and the LIP do not overlap, then the volcanism is not the cause.

To investigate whether one of the world’s largest LIPs caused massive climate change and a mass extinction, the research team generated highly precise ages for the Paraná-Etendeka LIP in Brazil. Numerous studies had linked this LIP to a mass extinction event found in the oceans. The researchers focused on the Paraná Magmatic Province which is the South American portion of the LIP in Brazil. It is by far the largest, and produced approximately one million cubic kilometres of magma.

When this LIP erupted, 140 million years ago, South America and Africa were connected and were part of the Gondwana supercontinent. This LIP erupted in Brazil and Namibia, when both of these areas were neighbours, before the opening of the Southern Atlantic Ocean.

Many studies have suggested that this LIP caused global climate change which led to a small mass extinction and also a reduction in the oxygen concentration in the oceans. This period is called the Valanginian event.

The new research shows that the Paraná LIP erupted extremely quickly, around one million years after the mass extinction and so it is unlikely to have been the cause

The study of the Paraná LIP proves that the eruption of huge volumes of LIP magma alone may not be enough to cause mass extinctions. The question that remains is why this huge eruption of magma had almost no effect on the climate. The researchers think that because of the lack of volatile-rich sediments around the Paraná LIP, no extra volatiles were released due to metamorphism during the emplacement, of the LIP.

Earth’s largest mass extinction event occurred at the end of the Permian period, coinciding with the eruption of the Siberian Traps LIP. This LIP intruded large volatile rich sedimentary basins which likely caused the release of massive amounts of volatile compounds.

The new findings for the Paraná LIP also depend on the age of the Valanginian event. Currently, the age estimation for this event is based on cyclic analysis of ocean sediments, but it is possible that with greater precision, one may find it overlaps with the Paraná LIP. While huge volcanic eruptions have been linked to mass extinctions on Earth, the new research research shows that one of the world’s largest known LIPs may have had no effect on climate or caused any extinctions. It seems that the Paraná LIP had almost no environmental effect on our planet.

Source: The Conversation.

Vues des Grandes Provinces Ignées, avec en particulier les trapps du Deccan et de Sibérie et la province du Paraná mentionnée dans le texte (Source : Wikipedia)

C’est sûr : la chute d’un astéroïde a exterminé les dinosaures ! // Sure : the fall of an asteroid exterminated the dinosaurs !

Il existe depuis très longtemps une controverse sur la cause de l’extinction des dinosaures. Certaines études expliquent qu’ils ont été tués par la chute d’un astéroïde, tandis que d’autres affirment que leur disparition est due à une éruption volcanique majeure.
En attendant la prochaine étude qui arrivera inévitablement un jour ou l’autre, des recherches entreprises par des scientifiques de l’Imperial College de Londres et de l’Université de Bristol espèrent mettre un terme à cette controverse et expliquent que les dinosaures ont disparu en raison de l’impact d’un énorme astéroïde sur notre planète il y a 65 millions d’années. L’étude a été publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences. On y lit que l’impact de l’astéroïde est forcément la seule raison pour laquelle près de 75 pour cent des espèces de la planète ont été anéanties. Elles n’ont pas été exterminées par une éruption volcanique dans la région du Deccan, comme cela a été affirmé précédemment.
Les chercheurs démontrent que l’impact de astéroïde a provoqué un hiver qui a duré des décennies et détruit les environnements propices aux dinosaures. A côté de cela, les effets des éruptions volcaniques – aussi intense soient-elles – n’étaient pas suffisants pour perturber de façon durable les écosystèmes à l’échelle de la planète. Selon les auteurs de l’étude, leurs travaux confirment, pour la première fois de manière quantitative, que la seule explication plausible de l’extinction des dinosaures est l’impact d’un astéroïde.
En décembre 2019, une autre étude a expliqué que les dinosaures avaient du mal à survivre avant la chute de l’astéroïde à cause d’une forte augmentation du niveau de mercure causée par des éruptions volcaniques majeures dans les Trapps du Deccan. Ces éruptions, qui se sont produites il y a 66 millions d’années, ont probablement formé une grande partie de l’ouest de l’Inde.
Dans le cadre de la nouvelle étude, les chercheurs ont élaboré des modèles présentant différents scénarios susceptibles d’affecter les dinosaures, y compris la réduction de la lumière solaire à des degrés divers; les effets sur l’environnement de l’impact de l’astéroïde comme la température et les précipitations; et la cartographie des zones où les conditions de vie seraient encore présentes après un impact d’astéroïde ou une éruption volcanique.
Au lieu de se limiter aux données géologiques pour modéliser les effets que la chute de  l’astéroïde ou des éruptions volcaniques sur le climat mondial, les chercheurs ont ajouté une dimension écologique pour montrer dans quelle mesure ces fluctuations climatiques ont sérieusement affecté les écosystèmes. Ils expliquent qu’après la chute l’astéroïde et l’hiver «hiver rigoureux dans le monde», n’importe quel type d’éruption volcanique aurait provoqué la réapparition de nombreux habitats, avec un retour de la vie. Ils fournissent également de nouvelles preuves montrant que les éruptions volcaniques survenant à peu près au même moment auraient pu réduire les effets de l’impact de l’astéroïde sur l’environnement, en particulier en accélérant la hausse des températures après l’hiver. Ce réchauffement induit par les éruptions volcaniques a d’ailleurs contribué à stimuler la survie et le rétablissement d’animaux et de plantes après l’extinction des dinosaures. De nombreux groupes ont prospéré par la suite, notamment les oiseaux et les mammifères.
Une autre étude publiée en janvier 2020 arrive à la même conclusion et explique que la raison pour laquelle les dinosaures ont disparu est « totalement liée à l’astéroïde », tout en exprimant des doutes sur l’impact d’une éruption volcanique sur le climat.
Selon une autre étude publiée en octobre 2019, il est très probable que les océans sur Terre ont été acidifiés suite à l’impact de l’astéroïde.
Une étude publiée en janvier 2019 nous apprend que l’impact de l’astéroïde a pu également provoquer un tsunami de plus de 1500 mètres de hauteur.
Enfin, une étude publiée en septembre 2019 a comparé l’impact de l’astéroïde à la puissance de 10 milliards de bombes atomiques.
Source: Fox News, The Australian.

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There has been for a long time a controversy about the cause of the extiction of the dinosaurs. Some studies explained they were all killed by the fall of an asteroid whereas other theories affirmed their disappearance was caused by a major volcanic eruption.

Waiting for the next study that will inevitably arrive some day or other, a new research by scientists from the Imperial College London and the University of Bristol hopes to put the controversy to bed and explains that the dinosaurs went extinct due to the massive asteroid that hit Earth 65 million years ago. The research has been published in the Proceedings of the National Academy of Sciences One can readd that the asteroid impact is the sole reason that nearly 75 percent of all species on the planet were wiped out. They were not exterminated by a volcanic eruption in the Deccan region, as has been previously suggested.

The researchers show that the asteroid caused an impact winter for decades, and that these environmental effects decimated suitable environments for dinosaurs. In contrast, the effects of the intense volcanic eruptions were not strong enough to substantially disrupt global ecosystems. The authors of the study say that their work confirms, for the first time quantitatively, that the only plausible explanation for the extinction is the impact of an asteroid.

In December 2019, a separate study suggested dinosaurs were already struggling to survive prior to the asteroid due to a sharp increase in mercury levels caused by a massive volcano eruption of the Deccan Traps. These eruptions, which occurred 66 million years ago, are believed to have formed much of western India.

In the new study, the researchers built models that looked at how different scenarios would affect the dinosaurs, including reductions in sunlight to varying degrees; the impact to the environment as a result of the asteroid impact, such as temperature and rainfall; and mapping where the conditions would still exist after an asteroid impact or volcanic eruption to come up with their findings.

Instead of only using the geologic record to model the effect on climate that the asteroid or volcanism might have caused worldwide, the researchers pushed this approach a step forward, adding an ecological dimension to the study to reveal how these climatic fluctuations severely affected ecosystems. They explain that after the asteroid caused a « drastic global winter, » any kind of volcanic eruption would have caused a restoration to many habitats, causing life to thrive again. They also provide new evidence to suggest that the volcanic eruptions happening around the same time might have reduced the effects on the environment caused by the impact, particularly in quickening the rise of temperatures after the impact winter. This volcanic-induced warming helped boost the survival and recovery of the animals and plants that made through the extinction, with many groups expanding in its immediate aftermath, including birds and mammals.

A separate study published in January 2020 came to the same conclusion and explained that the reason the dinosaurs went extinct was « all about the asteroid, » placing more doubt on any impact of a volcanic eruption impacting the climate.

According to a study published in October 2019, the asteroid may have also acidified Earth’s oceans after its impact.

Another study, published in January 2019, suggested that the impact from the asteroid also caused a worldwide tsunami more than 1,500 metres high.

Still another study published in September 2019 compared the impact of the asteroid to the power of 10 billion atomic bombs.

Source : Fox News, The Australian.

Carte de l’anomalie gravitationnelle du cratère de Chicxulub creusé par l’astéroïde. La côte du Mexique apparaît en blanc. L’emplacement du cratère apparaît sous la forme d’une série de caractéristiques concentriques. Les points blancs représentent les cénotes (gouffres totalement ou partiellement remplis d’eau). Un anneau de cénotes est associé à la plus grande caractéristique semi-circulaire, bien que son origine exacte soit incertaine. (Source : USGS

Le CO2 indien et les Trapps du Deccan // Indian CO2 and Deccan Traps

drapeau-francaisDans une note en date du 22 décembre 2015, j’écrivais que l’Inde semblait indifférente aux conclusions de la COP 21. En effet, le pays a toujours l’intention de doubler sa production de charbon d’ici 2020 et compte bien s’appuyer sur cette ressource dans les décennies à venir. En agissant ainsi, l’Inde restera probablement le troisième plus grand émetteur de carbone au monde.
La solution aux émissions de CO2 pourrait bien se trouver à l’intérieur de l’Inde! En effet, les géologues pensent que le pays possède une infrastructure géologique extraordinaire susceptible de fournir une solution naturelle au problème du changement climatique. Cette solution consisterait à capter le CO2 en provenance des centrales au charbon et à l’injecter sous les Trapps du Deccan pour un stockage permanent.
Les Trapps du Deccan – une épaisse accumulation de basalte solidifié résultat d’éruptions volcaniques il y a 65 millions d’années – occupent environ un tiers de la péninsule indienne. Leur épaisseur varie entre quelques centaines et quelques milliers de mètres et ils recouvrent d’épaisses roches sédimentaires. L’idée est d’injecter le CO2 dans les roches sédimentaires poreuses et d’utiliser la couche de basalte comme couvercle pour empêcher le gaz de s’échapper.
Des études en laboratoire ont confirmé que le CO2 réagit avec le calcium, le magnésium et les silicates riches en fer à l’intérieur de la lave, les transformant en carbonates stables tels que la calcite, la dolomite, la magnésite et la sidérite. Les chercheurs estiment que l’on pourrait entreposer dans les Trapps du Deccan 300 000 millions de tonnes de CO2 – l’équivalent de ce que les humains produisent en 20 ans. Plusieurs tentatives fructueuses à petite échelle ont été effectuées pour injecter du CO2 dans du basalte en Islande et dans l’État de Washington.
Lorsqu’elles réalisèrent le potentiel des Trapps du Deccan comme option de stockage du CO2 sur le long terme, les agences gouvernementales indiennes, en collaboration avec des scientifiques américains, ont proposé en 2007 une étude sur le terrain pour étudier la faisabilité du projet. Malheureusement, l’étude n’a jamais été menée à son terme. L’Inde s’est retirée du projet en 2009 quand elle a réalisé qu’il n’y aurait pas, dans le court terme, d’accords internationaux contraignants sur les émissions de gaz à effet de serre. Il ne fait malheureusement guère de doute que la COP 21 ne fera pas, elle non plus, avancer les choses.
Source: The Economic Times.

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drapeau-anglaisIn a previous post (December 22nd, 2015), I indicated that it looked as if India was indifferent to the conclusions of the Paris climate conference. Indeed, the country still plans to double its coal output by 2020 and rely on the resource for decades afterwards. Doing so, India will probably remain the world’s third-largest carbon emitter.
The solution to the Indian CO2 emissions might well lie in India itself! Indeed, geologists think the country is blessed with an extraordinary geological feature that may provide a natural solution to the problem of climate change. This solution would consist in capturing the CO2 coming out of coal-fired power plants and injecting it below the Deccan Traps for permanent storage.
The Deccan Traps – a thick accumulation of solidified basalt from volcanic eruptions 65 million years ago – occupies about a third of peninsular India. The trap cover varies in thickness from a few hundred to a few thousand metres and, below this, lie thick sedimentary rocks. The idea is to pump the CO2 through the porous sedimentary rocks and use the basalt layer above as a « cap » to stop the gas from escaping.
Laboratory studies have confirmed that CO2 reacts with calcium, magnesium and iron rich silicates in the lava, turning them into stable carbonate minerals such as calcite, dolomite, magnesite and siderite. Researchers estimate that the Deccan Traps might be able to hold 300,000 million tonnes of CO2 – as much as humans produce in 20 years. Several small-scale but successful attempts have been made to inject CO2 into basalts in Iceland and in Washington State.
Realizing the potential of the Deccan Traps as long-term CO2 storage option, Indian government agencies, jointly with American scientists, proposed in 2007 a field study to investigate the feasibility of the project. Unfortunately, the study was never completed. Interest on the Indian side waned after it became clear in 2009 that no binding international emissions agreements were going to happen any time soon. The odds are that the last Paris climate conference will not make matters better.
Source: The Economic Times.

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.files.wordpress.com/2015/10/trapps.jpg

Vue des Trapps du Deccan (Photo: Wikipedia)

Mais qui donc a tué les dinosaures ? // Who on earth killed the dinosaurs ?

drapeau-francaisLa cause de la disparition des dinosaures il y a quelque 66 millions d’années est une question qui taraude le monde scientifique et aucune réponse définitive n’a été fournie à ce jour. Il y a quelques semaines, certains chercheurs faisaient coïncider l’activité volcanique des trapps du Deccan en Inde avec la collision d’un astéroïde dans la péninsule du Yucatan au Mexique. Aujourd’hui, les partisans de cette dernière théorie défendent leur beefsteak et émettent des doutes sur l’hypothèse volcanique. Parmi ceux-ci, des chercheurs de l’Université britannique de Leeds pensent que les écoulements basaltiques des trapps n’ont joué qu’un rôle mineur, voire négligeable, dans la disparition des dinosaures. Ils pensent que les quantités de dioxyde de soufre émises par ces éruptions étaient très insuffisantes pour affecter la vie animale ou végétale sur Terre. Leurs modélisations révèlent que les émissions de SO2 n’auraient provoqué qu’une baisse de 4,5°C des températures et que l’effet de cette chute du mercure n’aurait pas duré plus d’une cinquantaine d’années. Pour entraîner une extinction de masse, il aurait fallu que le refroidissement se prolonge pendant un siècle ou plus. Dans le même temps, d’autres scientifiques pensent que l’impact de l’astéroïde au Mexique a pu contribuer à accélérer l’activité éruptive en Inde.
Le débat reste donc ouvert et ne semble pas près d’être clos !
Source : The Washington Post.

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drapeau-anglaisThe cause of the disappearance of the dinosaurs some 66 million years ago is a question that torments the scientific world and no definitive answer has been provided yet. A few weeks ago, some researchers explained that volcanic activity in the Deccan trapps coincided with the collision of an asteroid in the Yucatan Peninsula in Mexico. Today, proponents of this last theory defend their arguments and cast doubt on the volcanic hypothesis. Among these, researchers from the British University of Leeds believe the basaltic flows of the Indiann trapps played only a minor, if not negligible, part in the disappearance of the dinosaurs. They think that the quantities of sulfur dioxide emitted by these eruptions were very insufficient to affect animal and plant life on Earth. Their models show that SO2 emissions probably caused a temperature drop of 4.5°C whose effect did not last more than fifty years. To cause a mass extinction, the cooling should have continued at least for one century. Meantime, other scientists think that the impact of the asteroid in Mexico contributed to accelerate the eruptive activity in India.
The debate remains open and does not seem close to being closed!
Source: The Washington Post.

Tyrannosaurus

Tyrannosaurus, l’un des derniers dinosaures à prospérer sur Terre avant l’extinction.
(Source : Wikipedia)