Pour une meilleure compréhension du processus de subduction // For a better understanding of the subduction process

Comme je l’ai écrit à maintes reprises, nous sommes capables d’envoyer des sondes et des véhicules télécommandés sur la planète Mars afin d’explorer sa surface, mais nous savons très peu de choses sur les profondeurs de nos propres océans, et plus particulièrement sur les fosses sous-marines, les zones de subduction où se déclenchent les séismes les plus puissants et les plus destructeurs. C’est dans ces zones de subduction que se produit le recyclage de la couche externe de la Terre vers son intérieur
J’ai été heureux d’apprendre qu’une équipe internationale de chercheurs venait de publier une étude (voir référence ci-dessous) fournissant de nouveaux éléments sur le processus et les origines de la subduction sur Terre. Ce travail de recherche a été conduit par le Center for Earth Evolution and Dynamics de l’Université d’Olso, avec une équipe de 14 chercheurs de différentes provenances à travers le monde.
Ces scientifiques ont pu compiler 100 millions d’années de preuves existantes sur l’initiation des zones de subduction (Subduction Zone Initiation – SZI). L’une des conclusions les plus importantes de leurs recherches est que la subduction engendre la subduction.
Les résultats de l’étude ont conduit à l’élaboration d’une nouvelle base de données sur la SZI ; cette base de données est accessible à l’ensemble de la communauté scientifique. Elle est ouverte à une actualisation et une meilleure compréhension de la SZI. Elle deviendra une plate-forme permettant une bonne communication dans la communauté des Sciences de la Terre.
La base de données est transdisciplinaire et présente une analyse détaillée de plus d’une douzaine d’événements SZI analysés au cours des cent derniers millions d’années. Les premiers résultats révèlent que la SZI horizontale est majoritaire au cours des 100 derniers Ma, et que la plupart des SZI sont proximaux aux zones de subduction préexistantes. En examinant plusieurs événements, les scientifiques ont découvert que les événements de SZI se regroupaient autour de deux principales périodes – il y a six à 16 millions d’années et il y a 40 à 55 millions d’années.
À l’avenir, des chercheurs de l’Université Nationale Australienne (ANU) déploieront des sismomètres au fond de l’océan autour de l’île Macquarie, au sud-ouest de l’Océan Pacifique, environ à mi-chemin entre la Nouvelle-Zélande et l’Antarctique. Le site a été choisi en raison de son potentiel de SZI pour les prochaines années.
La nouvelle base de données SZI se trouve à cette adresse: https://www.szidatabase.org/

L’étude est intitulée « A transdisciplinary and community-driven database to unravel subduction zone initiation » [« Une base de données transdisciplinaire et communautaire pour expliquer l’initiation de la zone de subduction »] – Crameri, F. et al. – Nature  
Source: The Watchers.

———————————————–

As I put it many times, we are able to send rovers on Mars to explore its surface, but we know very little about the depths of our own oceans, and more particularly the abysses, the subduction zones where major destructive earthquakes are triggered. These zones are pivotal for the recycling of Earth’s outer layer into its interior

I was pleased to learn that an international team of researchers published a new study providing new clues about how and where subduction begins on Earth. It was led by the Centre for Earth Evolution and Dynamics at the University of Olso, with a team of 14 researchers around the world.

The researchers have been able to compile 100 million years of existing evidence for Subduction Zone Initiation (SZI). One of the biggest things they observed was that subduction breeds subduction.

The findings led to a new database on Subduction Zone Initiation, which is open for community input. This database is expandable to facilitate access to the most current understanding of SZI as research progresses, providing a community platform that establishes a common language to sharpen discussion across the Earth Science community.

The database is transdisciplinary and features detailed analysis of more than a dozen documented SZI events from the last hundred million years. The initial findings reveal that horizontally forced subduction zone initiation is dominant over the last 100 Ma, and that most initiation events are proximal to pre-existing subduction zones. By looking at multiple events, the scientists found SZI clustering around two time periods– six to 16 million years ago and 40 to 55 million years ago.

Going forward, researchers from the Australian National University (ANU) will also be deploying ocean-bottom seismometers around Macquarie Island, a location chosen due to its potential for future Subduction Zone Initiation.

The new SZI database can be found at this address: https://www.szidatabase.org/

The research is entitled « A transdisciplinary and community-driven database to unravel subduction zone initiation » – Crameri, F. et al. – Nature Communications.

Source: The Watchers.

Source : Wikipedia

Un avenir de forte chaleur // A future of intense heat

Les études scientifiques se succèdent et arrivent toutes à la même conclusion: il va faire de plus en plus chaud. La dernière a été réalisée par une équipe internationale d’archéologues, d’écologistes et de climatologues. Publiée le 4 mai 2020 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), elle nous prévient que si le réchauffement climatique se poursuit au rythme actuel, la chaleur qui affectera dans les prochaines décennies de ce siècle certaines parties du monde fera apparaître des conditions de vie « pratiquement invivables » pour près de 3 milliards de personnes.
Les auteurs de l’étude expliquent que d’ici 2070, une grande partie de la population mondiale vivra probablement dans des conditions climatiques «plus chaudes que les conditions jugées propices à l’épanouissement de la vie humaine». À moins que les émissions de gaz à effet de serre soient réduites, les températures moyennes dépasseront la «niche climatique» dans laquelle les humains ont vécu agréablement pendant 6 000 ans.
Cette «niche climatique» correspond à des températures annuelles moyennes d’environ 11 à 15 degrés Celsius. Les chercheurs ont découvert que la plupart du temps les populations ont vécu dans ces conditions climatiques depuis plusieurs milliers d’années. Ils montrent que si rien ne change, la position géographique de cette «niche» de température changera davantage au cours des 50 prochaines années qu’elle ne l’a fait au cours des 6 000 dernières années.
Le scénario présenté par la nouvelle étude pour les prochaines décennies suppose des concentrations atmosphériques élevées de gaz à effet de serre. La combustion de combustibles fossiles continuera à libérer des gaz tels que le dioxyde de carbone et le méthane dans l’atmosphère et les océans de la Terre
Selon la nouvelle étude, d’ici 2070, une partie substantielle de l’humanité sera exposée à des températures annuelles moyennes plus chaudes que presque partout aujourd’hui. Ces conditions climatiques extrêmement chaudes ne touchent actuellement que 0,8% de la surface de la Terre, principalement des régions chaudes comme le désert du Sahara. D’ici 2070, ces conditions extrêmes pourraient concerner 19% de la superficie de notre planète. Cela inclut de grandes parties de l’Afrique du Nord, du Moyen-Orient, du nord de l’Amérique du Sud, de l’Asie du Sud et de certaines parties de l’Australie.
Dans de vastes régions de la planète, les températures atteindraient des niveaux difficilement supportables et elles ne se refroidiraient plus. Cela aurait des effets directs dévastateurs, mais rendrait également les sociétés moins capables de faire face aux crises futures comme les nouvelles pandémies. La seule chose qui puisse empêcher que cela se produise est une réduction rapide des émissions de carbone.
Par leurs calculs, les chercheurs montrent que chaque degré de réchauffement au-dessus des niveaux actuels rejette environ un milliard de personnes en dehors de la niche climatique. Par conséquent, il est important d’insister dès maintenant sur la nécessité d’une réduction des émissions de gaz à effet de serre et de mettre en avant les conséquences humaines avant les intérêts monétaires.
Source: PNAS.

Dans la lignée de ce réchauffement extrême qui nous attend, il est bon de noter que la température a atteint 35,4°C le lundi 4 mai 2020 à Cambo-les-Bains (Pyrénées-Atlantiques). Météo-France indique que jamais cette barre n’avait été atteinte aussi tôt dans l’année en France. De plus, il n’a jamais fait aussi chaud à cette période de l’année sur une période de dix jours.

Le précédent record était détenu par Saint-Martin-de-Hinx (Landes) avec 35,1°C le 10 mai 2012, donc toujours pendant la dernière décennie.

———————————————

Scientific studies follow one another and all come to the same conclusion: the Earth’s climate will get hotter and warmer. The latest research was carried out by an international team of archaeologists, ecologists and climatologists. Published on May 4th, 2020 in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), it warns us that if global warming continues at the current rate, the heat that will be coming later this century in some parts of the world will bring « nearly unlivable » conditions for up to 3 billion people.

The authors predict that by 2070 much of the world’s population is likely to live in climate conditions that are « warmer than conditions deemed suitable for human life to flourish. » Unless greenhouse gas emissions are curtailed, average annual temperatures will rise beyond the climate « niche » in which humans have thrived for 6,000 years.

That « niche » is equivalent to average yearly temperatures of roughly 11 to 15 degrees Celsius. The researchers found that people have mostly lived in these climate conditions for several thousand years. They show that if nothing changes, the geographical position of this temperature niche will shift more over the coming 50 years than it has moved in the past 6,000 years.

The future scenario in the new study is one in which atmospheric concentrations of greenhouse gases are high. The burning of fossil fuels releases gases such as carbon dioxide and methane into Earth’s atmosphere and oceans.

According to the new study, by 2070 a substantial part of humanity will be exposed to average annual temperatures warmer than nearly anywhere today. These brutally hot climate conditions are currently experienced by just 0.8% of the global land surface, mostly in the hottest parts of the Sahara Desert, but by 2070 the conditions could spread to 19% of the Earth’s land area. This includes large portions of northern Africa, the Middle East, northern South America, South Asia, and parts of Australia.

Large areas of the planet would heat to barely survivable levels and they would not cool down again. Not only would this have devastating direct effects. It would also leave societies less able to cope with future crises like new pandemics. The only thing that can stop this happening is a rapid cut in carbon emissions.

The researchers’ computations show that each degree warming above present levels corresponds to roughly one billion people falling outside of the climate niche. As a consequence, it is important to express right now the benefits of curbing greenhouse gas emissions in something more human than just monetary terms.

Source: PNAS.

Photo : C. Grandpey

L’agonie des glaciers islandais // The slow death of Icelandic glaciers

En raison du réchauffement climatique anthropique, les glaciers fondent à une vitesse incroyable en Islande. Une plaque commémorative en lettres d’or a été inaugurée le 18 août 2019 en mémoire du glacier Okjökull qui avait été déclaré mort quelques semaines auparavant. Les glaciologues indiquent maintenant que c’est au tour de la calotte glaciaire du Drangajökull – dans les West Fjords – d’être menacée de disparition dans les 30 prochaines années.
Les auteurs d’une nouvelle étude qui vient d’être publiée dans les Geophysical Research Letters ont utilisé des bactéries et des algues préservées dans les sédiments lacustres pour reconstruire l’évolution des températures au cours des 10 000 dernières années. Il s’agit d’une période de l’histoire de la Terre pendant laquelle les températures étaient comparables à celles prévues pour la fin du siècle. Les chercheurs des universités d’Islande et du Colorado ont ensuite utilisé ces données pour tester les informations et les modèles existants à propos du climat et des glaciers de l’Islande. Ces informations, ainsi que des simulations climatiques régionales, leur ont permis de prévoir la disparition future de la calotte glaciaire de Drangajökull. Ils ont constaté que si les températures continuaient d’augmenter, le glacier pourrait disparaître d’ici 2050.
Le Drangajökull est le glacier le plus septentrional d’Islande et le seul du pays situé à moins de 1000 mètres au-dessus du niveau de la mer. Contrairement à d’autres calottes glaciaires en Islande, la taille du Drangajökull est restée relativement stable ces dernières années, même si des études antérieures avaient prévu sa disparition au cours des 50 prochaines années. La nouvelle étude fournit des informations supplémentaires permettant de mieux prévoir comment la calotte glaciaire pourrait être affectée par la hausse des températures.
Comprendre l’avenir des glaciers islandais est essentiel pour la sécurité énergétique du pays. En effet, les barrages hydroélectriques sur les rivières alimentées par les glaciers fournissent environ 73% de l’électricité islandaise.
Vous pourrez télécharger l’étude en cliquant sur ce lien
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019GL085728

Source : Iceland Monitor.

———————————————–

Because of human-caused global warming, glaciers are melting at an incredible speed in Iceland. A commemorative plaque in gold letters was inaugurated on August 18th, 2019in memeory of Okjökull which had been declared dead a few weeks before. Glaciologists indicate now that the Drangajökull ice cap in the West Fjords of Iceland could disappear in the next 30 years.

The authors of a new study just published in the journal Geophysical Research Letters used bacteria and algae preserved in lake sediments to reconstruct temperature changes over the last 10,000 years, a period in Earth’s history when temperatures were comparable to those expected by the end of the century. The researchers from the universities of Iceland and Colorado then used this temperature reconstruction to test existing information and models of Iceland’s past climate and glaciers. This information, along with regional climate simulations, allowed them to forecast the future disappearance of the Drangajökull ice cap. They found that as temperatures continue to rise, the glacier could vanish by 2050.

Drangajökull is Iceland’s northernmost glacier and the only one in the country located below 1,000 metres above sea level. Unlike other ice caps in Iceland, Drangajökull’s size has remained relatively stable in recent years, despite previous studies having projected the ice cap’s loss within the next 50 years. The new study provides additional information to help project how the ice cap could be affected by rising temperatures.

Understanding the future of Iceland’s glaciers is critical for the country’s energy security, as hydroelectric dams on glacier-fed rivers provide about 73 percent of Iceland’s electricity.

You can download the study by clicking on this link :

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019GL085728

Source : Iceland Monitor.

 Localisation du glacier extraite de l’étude mentionnée ci-dessus

Le secret des éruptions du Merapi (Indonésie) // The secret of Mount Merapi’s eruptions (Indonesia)

Les populations qui vivent à proximité du Merapi peuvent dormir sur leurs deux oreilles. Une équipe scientifique vient de découvrir les causes du comportement explosif du volcan ! Une étude intitulée « L’altération hydrothermale des dômes de lave andésitiques peut conduire au comportement explosif d’un volcan », publiée dans la revue Nature Communications, nous apprend que des chercheurs ont percé le secret du volcanisme explosif. Après avoir analysé des échantillons de lave prélevés sur le Merapi, ils ont conclu que l’explosivité des stratovolcans augmentait lorsque des gaz riches en minéraux scellaient les pores et les microfissures dans les couches supérieures de la roche.

Jusqu’à présent, les scientifiques utilisaient principalement les mesures sismiques pour avertir le public d’une éruption imminente. Les auteurs de l’étude, avec parmi eux des scientifiques de l’Université Technique de Munich, ont découvert un autre indicateur d’une éruption imminente dans la lave prélevée sur la partie sommitale du Merapi. La couche supérieure de la roche, par l’intermédiaire de laquelle le dôme joue le rôle de bouchon, devient imperméable aux gaz avant l’explosion. Les analyses ont révélé que les propriétés physiques de ce bouchon évoluent dans le temps.

Après une éruption, la lave garde sa perméabilité, mais cette dernière diminue ensuite avec le temps. Les gaz sont piégés, la pression augmente et finalement le bouchon explose violemment. Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont prélevé six échantillons de lave: l’un issu d’une éruption de 2006 et les autres en provenance de l’éruption de 1902. L’analyse des volumes des pores, de la densité, de la composition minérale et de la structure de la roche a révélé que cette perméabilité devenait quatre fois moins importante à mesure que l’altération de la roche augmentait. L’étude explique que les minéraux nouvellement formés en sont la cause, en particulier les sulfates d’aluminium de potassium et de sodium qui obturent les fines fissures et les pores de la lave. Des simulations sur ordinateur ont confirmé que la faible perméabilité du dôme était responsable de l’éruption suivante.

Selon les modèles réalisés par les scientifiques, un stratovolcan comme le Merapi connaît une évolution en trois phases: 1) lorsque la lave est encore perméable après une explosion, un dégazage peut encore se produire. 2) le dôme devient imperméable aux gaz, ce qui, dans le même temps, entraîne une augmentation de la pression à l’intérieur de l’édifice. 3) le dôme explose sous l’effet de la pression. Les images du Merapi datant de la période antérieure et postérieure à l’éruption du 11 mai 2018 confirment ce modèle en trois phases. Tout d’abord, le volcan a émis un panache de gaz. Ensuite, il est resté silencieux pendant un moment jusqu’à ce que les gaz trouvent une issue. Enfin, il a projeté un panache de cendre dans le ciel.

Les chercheurs pensent que leurs résultats pourraient être utilisés pour une prévision plus fiable des éruptions. Une réduction mesurable du dégazage est donc susceptible d’indiquer d’une éruption imminente. Le Merapi n’est pas le seul volcan pour lequel les mesures du dégazage pourraient permettre de prévoir une éruption en temps voulu. De tels stratovolcans sont souvent destructeurs dans tout le Pacifique. Les plus connus sont le  Pinatubo aux Philippines, le St. Helens dans l’ouest des États-Unis et le Mont Fuji au Japon.

Source: Nature Communications, par l’intermédiaire du site web The Watchers.

—————————————-

The populations living close to Mt Merapi can sleep with no fear. A scientific team has just discovered the causes of the volcano’s explosive behaviour! A study entitled « Hydrothermal alteration of andesitic lava domes can lead to explosive volcanic behaviour », published in Nature Communications, suggests the researchers have unlocked the secret of explosive volcanism. After studying samples at Mount Merapi, the researchers concluded that the explosivity of stratovolcanoes rises when mineral-rich gases seal the pores and micro cracks in the uppermost layers of stone.

Up to now, geoscientists mostly used seismic measurements to warn the public of an upcoming eruption. The authors of the study, which included scientists from the Technical University of Munich (TUM), have discovered another indicator for an impending eruption in the lava from Merapi’s peak. The uppermost layer of the stone, the « plug dome », becomes impassable for underground gasses prior to the explosion. The scientific investigations showed that the physical properties of the plug dome change over time.

Following an eruption, the lava is still easily permeable, but this permeability then sinks over time. Gases are trapped, pressure rises and finally the plug dome bursts in a violent explosion. To get to this conclusion, the researchers collected six lava samples: one from an eruption in 2006, and the others from the 1902 explosion. Analysis of pore volumes, densities, mineral composition, and structure unveiled that permeability pummelled by four orders of magnitude as stone alteration increased. The study explains that newly formed minerals are the cause, particularly potassium and sodium aluminum sulfates which seal the fine cracks and pores in the lava. Computer simulations confirmed that the weakened permeability of the plug dome was responsible for the next eruption.

According to the models, a stratovolcano like Mount Merapi undergoes three phases: First, when the lava is still permeable after an explosion, outgassing may occur. Second, the plug dome becomes impermeable for gases, while the internal pressure continuously increases at the same time. Third, the plug dome bursts due to pressure. Images of Merapi from the period before and during the eruption of May 11th, 2018, confirm the three-phase model. First, the volcano emitted smoke. Second, it stayed quiet for a while until the gas found an escape, and lastly, it blew a fountain of ashes up into the sky.

The researchers think their results can now be used to more reliably predict eruptions, A measurable reduction in outgassing is thus an indication of an imminent eruption. Mount Merapi is not the only volcano whose outgassing measurements can help in the timely forecasting of an upcoming eruption. Stratovolcanoes are a common source of destruction throughout the Pacific. The best known are Mount Pinatubo in the Philippines, Mount St. Helens in western USA, and Mount Fuji in Japan.

Source: Nature Communications, through the website The Watchers.

 

Dôme de lave au sommet du Merapi (Photo: C. Grandpey)