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Réservoir et chambre magmatiques à Yellowstone // Magma reservoir and chamber at Yellowstone

drapeau francaisUne étude récente réalisée par des scientifiques de l’Université de l’Utah et publiée dans la revue Science fournit pour la première fois une vue complète du système d’alimentation du volcan de Yellowstone. L’étude montre qu’il existe un énorme réservoir magmatique sous la chambre magmatique que l’on connaissait déjà.
Le réservoir se situe entre 20 et 45 kilomètres sous le volcan de Yellowstone et il est 4,4 fois plus grand que la chambre magmatique peu profonde que l’on connaît depuis longtemps.
Contrairement à la perception populaire, la chambre et le réservoir magmatiques ne sont pas remplis de roche fondue. Au lieu de cela, la roche chaude est, la plupart du temps solide avec une texture spongieuse, avec des poches de roche en fusion à l’intérieur. La chambre magmatique supérieure  contient environ 9% de la roche en fusion (ce qui correspond aux estimations antérieures de 5% à 15%) tandis que le réservoir inférieur en contient environ 2%.
Les chercheurs soulignent que la chambre magmatique supérieure a été la source directe de trois éruptions cataclysmales de la caldeira de Yellowstone il y a 2.000.000, 1.200.000 et 640 000 ans. Ces chiffres restent valables après la découverte du réservoir sous-jacent qui alimente la chambre supérieure.
Des recherches antérieures ont montré que le panache qui alimente le point chaud de Yellowstone s’élève d’une profondeur d’au moins 710 kilomètres dans le manteau terrestre. Certains chercheurs pensent même qu’il provient d’une profondeur de 2300 km. Le panache s’élève depuis une zone située au nord-ouest de Yellowstone sur une largeur d’environ 80 km. Il s’étale ensuite comme une crêpe lorsqu’il atteint le manteau supérieur à environ 65 km de profondeur. Des études antérieures par les chercheurs de l’Utah ont indiqué que le sommet du panache avait une largeur de 480 km. La nouvelle étude suggère qu’il n’est probablement pas aussi large, mais les données actuelles ne sont pas assez précises pour faire une telle affirmation.

La roche partiellement fondue s’élève sous forme de dykes depuis le sommet du panache à 65 km de profondeur pour atteindre la base du réservoir magmatique d’un volume de 47000 kilomètres cubes, à environ 45 km de profondeur. Le sommet de ce réservoir (qui vient d’être découvert) se trouve à environ 19 km de profondeur. Le réservoir mesure 48 km au nord-ouest au sud-est et 70 km du sud-ouest au nord-est. La chambre supérieure d’un volume de 10 420 kilomètres se trouve sous la caldeira de Yellowstone qui mesure 65 km sur 40. Elle a la forme d’une poêle à frire gigantesque et se trouve entre 5 et 15 km sous la surface, avec le « manche » qui s’élève en direction du nord-est. La chambre mesure environ 30 km du nord-ouest au sud-est et 90 km du sud-ouest au nord-est. Le « manche » est la partie longue et la moins profonde de la chambre ; il s’étire sur 16 km au nord-est de la caldeira. Les scientifiques pensaient autrefois que la chambre magmatique peu profonde avait un volume de 4200 kilomètres cubes. En fait, il est 2,5 fois plus grand.
La découverte d’un réservoir sous la chambre magmatique résout un mystère de longue date: On se demandait pourquoi le sol et les sources géothermales de Yellowstone émettent plus de CO2 que par le seul gaz en provenance de la chambre magmatique. L’hypothèse d’un réservoir profond avait été avancée en raison de cet excès de CO2 émis par la roche en fusion ou partiellement fondue.
Pour effectuer cette nouvelle étude, les chercheurs de l’Utah ont développé une technique qui combine deux types d’informations: des données sismiques locales détectées dans l’Utah, l’Idaho, la Teton Range et Yellowstone par l’Université de l’Utah et les données de stations plus éloignées détectées par le réseau sismique EarthScope (financé par la National Science Foundation) qui a été utilisé pour cartographier la structure souterraine des 48 états situés plus au sud.
Le réseau sismique de l’Utah inclut des sismomètres installés à proximité des uns des autres, ce qui permet d’obtenir de meilleures images de la croûte peu profonde sous Yellowstone, tandis que les sismomètres de EarthScope permettent d’obtenir des images des structures plus profondes.
Source: presse scientifique américaine.

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drapeau anglaisA new University of Utah study in the journal Science provides the first complete view of the plumbing system that supplies hot and partly molten rock from the Yellowstone hotspot to the Yellowstone volcano. The study revealed a gigantic magma reservoir beneath the previously known magma chamber.

The reservoir lies 20 to 45 kilometres beneath the Yellowstone volcano, and it is 4.4 times larger than the shallower, long-known magma chamber.

For the first time, the researchers have imaged the continuous volcanic plumbing system under Yellowstone, which includes the upper magma chamber plus a lower reservoir that had never been imaged before and that connects the upper chamber to the Yellowstone hotspot plume below.

Contrary to popular perception, the magma chamber and magma reservoir are not full of molten rock. Instead, the rock is hot, mostly solid and spongelike, with pockets of molten rock within it. The upper magma chamber averages about 9% molten rock (which corresponds to earlier estimates of 5% to 15%) and the lower magma reservoir includes about 2% molten rock.

The researchers point out that the previously known upper magma chamber was the immediate source of three cataclysmic eruptions of the Yellowstone caldera 2 million, 1.2 million and 640,000 years ago. This is not changed by the discovery of the underlying magma reservoir that supplies the magma chamber.

Previous research has shown the Yellowstone hotspot plume rises from a depth of at least 710 km in the Earth’s mantle. Some researchers suspect it originates 2,300 km deep. The plume rises from the depths northwest of Yellowstone. The plume conduit is roughly 80 km wide as it rises through Earth’s mantle and then spreads out like a pancake as it hits the uppermost mantle about 65 km deep. Earlier Utah studies indicated the plume head was 480 km wide. The new study suggests it may be smaller, but the data aren’t good enough to know for sure. Hot and partly molten rock rises in dikes from the top of the plume 65 km deep up to the bottom of the 47,000 cubic-kilometre magma reservoir, about 45 km deep. The top of this newly discovered magma reservoir is about 19 km deep. The reservoir measures 48 km northwest to southeast and 70 km southwest to northeast. The 10,420 cubic-kilometre upper magma chamber sits beneath Yellowstone’s 65-by-40 km caldera. It is shaped like a gigantic frying pan about 5 to 15 km beneath the surface, with a « handle » rising to the northeast. The chamber is about 30 km from northwest to southeast and 90 km southwest to northeast. The handle is the shallowest, long part of the chamber that extends 16 km northeast of the caldera.

Scientists once thought the shallow magma chamber was 4,200 cubic kilometres. Actually, it is 2.5 times bigger than previously thought.

Discovery of the magma reservoir below the magma chamber solves a longstanding mystery: Why Yellowstone’s soil and geothermal features emit more CO2 than can be explained by gases from the magma chamber. A deeper magma reservoir had been hypothesized because of the excess carbon dioxide, which comes from molten and partly molten rock.

For the new study, the Utah researchers developed a technique to combine two kinds of seismic information: Data from local quakes detected in Utah, Idaho, the Teton Range and Yellowstone by the University of Utah Seismograph Stations and data from more distant quakes detected by the EarthScope (funded by the National Science Foundation) array of seismometers, which was used to map the underground structure of the lower 48 states.

The Utah seismic network has closely spaced seismometers that are better at making images of the shallower crust beneath Yellowstone, while EarthScope’s seismometers are better at making images of deeper structures.

Source : American scientific press.

Yellowstone-reservoir

Cette coupe sud-ouest / nord-est sous Yellowstone a été obtenue grâce à l’imagerie sismique.

(Source: University of Utah)

Les volcans font fondre les glaciers de l’Antarctique // Volcanoes are melting Antarctic glaciers

drapeau francaisDans une note publiée le 17 mai 2014, j’expliquais que la fonte des glaciers de l’Ouest Antarctique est en train de s’accélérer. Aujourd’hui, une nouvelle étude montre que les volcans sous-glaciaires et d’autres «points chauds» géothermiques contribuent à la fonte du glacier Thwaites. Des parties du glacier situées à proximité de zones géologiques d’origine volcanique fondent plus vite que les régions qui sont plus éloignées des points chauds. Cette fonte pourrait affecter de manière significative la perte de glace dans l’Ouest Antarctique.
Les chercheurs savent depuis longtemps que des volcans se cachent sous la glace de l’Antarctique occidental. Il s’agit d’une région sismiquement active, où l’Est et l’Ouest s’écartent l’un de l’autre. En 2013, une équipe scientifique a même découvert un volcan sous la calotte glaciaire de l’Antarctique Ouest (voir ma note du 21 Novembre, 2013).
L’ouest de l’Antarctique est également en train de perdre sa glace à cause du changement climatique et des études récentes ont suggéré qu’il n’existe aucun moyen d’inverser le recul des glaciers de cette région du globe. Toutefois, le délai de leur disparition est incertain: des centaines d’années? Des milliers d’années? Il est important de connaître la réponse, étant donné que l’eau de fonte de la calotte glaciaire de l’Antarctique Ouest contribue directement à l’élévation du niveau de la mer.
Les scientifiques utilisent des modèles informatiques pour tenter de prédire l’avenir de la couche de glace mais, jusqu’à présent, ils n’avaient pas réussi à comprendre le processus qui anime l’énergie géothermique sous-glaciaire. En effet, le volcanisme n’est pas uniforme et les points chauds géothermiques font fondre certaines régions plus rapidement que d’autres.
Pour essayer de comprendre le comportement de l’énergie géothermique sous-glaciaire, les chercheurs se sont appuyés sur une étude publiée en 2013 qui avait cartographié le système de chenaux sous le glacier Thwaites. En utilisant les données radar fournies par les satellites en orbite, ils ont pu déterminer les zones où ces flux sous-glaciaires étaient trop importants pour être expliqués par le seul flux en provenance de l’amont. Ils ont ensuite analysé la géologie sous-glaciaire de la région et ont constaté que les points où la glace fondait le plus vite se situaient essentiellement près des volcans connus ou supposés connus de l’Ouest Antarctique, ou à proximité d’autres points chauds. L’un d’eux se trouve à côté du Mont Takahe, un volcan qui émerge de la couche de glace.
Le flux thermique moyen minimum sous le Glacier Thwaites est de 114 milliwatts par mètre carré, avec quelques zones où l’on relève 200 milliwatts par mètre carré ou plus. En comparaison, le flux de chaleur moyen du reste des continents est de 65 milliwatts par mètre carré.
La fonte de la glace produite par les volcans sous-glaciaires pourrait accélérer l’écoulement de l’eau dans la mer. Pour comprendre à quel point les volcans sont responsables de cet écoulement et ce que cela signifie pour l’avenir de la calotte glaciaire de l’Antarctique Ouest, les glaciologues et les climatologues devront inclure dans leurs modèles ces nouveaux paramètres qui sont plus précis que ceux en leur possession jusqu’à présent.

Source : Fox News.

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drapeau anglaisIn a note released on May 17th, 2014, I explained that the melting of West Antarctica glaciers was accelerating. Now, a new study finds that subglacial volcanoes and other geothermal « hotspots » are contributing to the melting of Thwaites Glacier. Areas of the glacier that sit near geologic features thought to be volcanic are melting faster than regions farther away from hotspots. This melting could significantly affect ice loss in the West Antarctic.

Researchers have long known that volcanoes are hiding under the ice of West Antarctica. This is a seismically active region, where East and West Antarctica are rifting apart. In 2013, a team of scientists even found a volcano beneath the West Antarctic Ice Sheet (see my note of November 21st, 2013).

West Antarctica is also losing its ice because of the climate change, and recent studies have suggested there is no way to reverse the retreat of West Antarctic glaciers. However, the timing of this retreat is still in question : Hundreds of years? Thousands of years? It is important to understand which, given that meltwater from the West Antarctic Ice Sheet contributes directly to sea level rise.

Scientists use computer models to try to predict the future of the ice sheet, but up to now, they had failed to understand the process of subglacial geothermal energy. Indeed, volcanism isn’t uniform as geothermal hotspots influence melting more in some areas than in others.

To try and understand subglacial geothermal energy, the researchers built on a previous study published in 2013 that mapped out the system of channels that flows beneath the Thwaites Glacier. Using radar data from satellites, they were able to figure out where these subglacial streams were too full to be explained by flow from upstream. Next, they checked out the subglacial geology in the region and found that fast-melting spots were disproportionately clustered near confirmed West Antarctic volcanoes, suspected volcanoes or other presumed hotspots. One of them is next to Mount Takahe, which is a volcano that sticks out of the ice sheet.

The minimum average heat flow beneath Thwaites Glacier is 114 milliwatts per square metre, with some areas giving off 200 milliwatts per square metre or more. In comparison, the average heat flow of the rest of the continents is 65 milliwatts per square metre.

The melt caused by subglacial volcanoes could lubricate the ice sheet from beneath, hastening its flow toward the sea. To understand how much the volcanic melt contributes to this flow and what that means for the future of the West Antarctic Ice Sheet, glaciologists and climate scientists will have to include the new, more accurate findings in their models.

Source : Fox News.

Glaciers-Antarctique

Source:  British Antarctic Survey.

Les mystères des volcans hawaiiens // The mysteries of Hawaiian volcanoes

drapeau francaisLa plupart des scientifiques sont d’accord pour dire que le volcanisme hawaiien a pour origine un panache mantellique qui perce la croûte terrestre et donne naissance à un « point chaud ». Comme la plaque pacifique se déplace lentement au-dessus de ce point chaud, les éruptions ont fait naître une chaîne de volcans qui s’étire sur 6000 km dans l’Océan Pacifique.

Quand on regarde une carte sous-marine de cette chaîne, on remarque qu’elle décrit une courbe sur le plancher océanique. Pourquoi ? C’est un premier mystère. Certains scientifiques pensent que cette courbe est la preuve que le point chaud n’est pas immobile et que le panache qui l’alimente se déplace, peut-être comme la flamme d’une bougie. Une autre théorie laisse entendre que c’est la plaque Pacifique qui a dévié sa trajectoire alors que le point chaud est resté fixe.

Si l’on regarde la carte une nouvelle fois, on remarque que la trajectoire laissée par le point chaud est plus large entre les îles d’Oahu et d’Hawaii. D’autre part, si l’on se réfère à la carte des volcans qui ont formé les îles, on se rend compte qu’ils suivent deux lignes parallèles. La ligne nord commence avec le Kilauea et se dirige vers le nord-ouest en passant par le Mauna Kea, le Kohala, l’Haleakala, l’ouest de Maui et l’est de Molokai. La ligne sud débute avec le Loihi, le plus jeune volcan de la chaîne, et continue en passant par le Mauna Loa, le Hualalai, Mahukona, Kahoolawe, Lanai et l’ouest de Molokai.

Cette double chaîne a été observée pour la première fois au milieu des années 1800 et elle a été baptisée « Loa » et « Kea », par référence au plus haut édifice sur chaque ligne volcanique. Les scientifiques ont étudié la composition chimique de ces volcans et se sont rendus compte que chaque ligne avait une composition distincte.

L’existence de cette double chaîne volcanique reste un mystère. Comme pour la courbe suivie par la trajectoire du point chaud, plusieurs théories ont été avancées. Il se peut que le panache provienne d’une région située entre le manteau et le noyau, à 2900 km de profondeur , où le magma aurait deux compositions différentes et que chaque composition soit conservée pendant l’ascension du panache vers la surface. Une autre hypothèse, avancée par l’Université d’Hawaii, est que le panache fait étape pendant son ascension et que le magma subit une différentiation avant de monter vers la surface où il créerait une double chaîne volcanique.

Quoi qu’il en soit, toutes ces hypothèses confirment que notre compréhension de l’origine du magma qui alimente les volcans hawaiiens reste très théorique et qu’il reste encore beaucoup de travail pour percer les mystères des volcans hawaiiens!

Source: Volcano Watch / HVO.

drapeau anglaisMost scientists agree that Hawaiian volcanism results from a plume of hot rock that originates deep within the Earth and ascends through the crust, creating the Hawaiian “hot spot.” Because the Pacific plate is moving slowly over the hot spot, the eruptions it fuelled created a chain of volcanoes stretching over 6,000 km across the Pacific Ocean.  .

When looking at a submarine map of this chain, one notices it makes a bend on the seafloor. Why? This is the first mystery. Some scientists have suggested that this bend is a sign that the hot spot is not stationary and that the plume feeding it moves, perhaps like the flame of a candle. Another theory suggests that it was the Pacific Plate that changed direction while the hot spot remained relatively fixed.

Looking again at the maps, one can notice that the hot-spot track appears broader between Oahu and the Island of Hawai‘i. If you look at the map of the volcanoes that make up the islands, you see that those volcanoes follow two parallel trends. The northern trend begins with Kilauea and progresses to the northwest through Mauna Kea, Kohala, Haleakala, West Maui, and East Molokai. The southern trend starts with Loihi, the youngest volcano in the chain, and continues northwest through Mauna Loa, Hualalai, Mahukona, Kahoolawe, Lanai, and West Molokai.

This dual chain was first recognized in the mid-1800s and was referred to as the “Loa” and “Kea” trends after the tallest volcanoes in each line. Scientists studying the chemical composition of the volcanoes have also found that the trends are distinct.

Why this dual chain exists is another mystery. As with the bend in the hot-spot track, there are multiple theories. One possibility is that the plume originates from a region at the boundary between the mantle and the core, 2,900 km beneath the surface, that has two distinct compositions, and that each composition is preserved along the plume’s path to the surface. Another idea, advanced by University of Hawai‘i scientists, is that the plume stalls during ascent in a zone where it undergoes differences in melting before the magma rises towards the surface and creates the dual chain.

All these hypotheses show that our understanding of the ultimate origin of the magma that feeds Hawaiian volcanoes remains largely theoretical and that a lot of work remains to be done to pierce the mysteries of Hawaiian volcanoes!

Source: Volcano Watch / HVO.

Mauna-Kea

Le Mauna Loa vu depuis le sommet du Mauna Kea  (Photo:  C. Grandpey)