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Eruptions super volcaniques

drapeau francaisUne équipe de géologues suisses, français et britanniques a tenté de comprendre ce qui peut provoquer les éruptions des super volcans.
Le résultat de leur étude, publié dans la revue Nature Geoscience , montre que la flottabilité et la poussée du magma constituent la principale explication du réveil de ces monstres de feu.
Afin d’essayer de comprendre pourquoi les super volcans comme Yellowstone sont si différents des volcans classiques, l’équipe a procédé à une modélisation informatique de l’activité volcanique en basant l’âge des éruptions sur un minéral témoin, le zircon, que l’on trouve dans les roches volcaniques.
Par ailleurs, une équipe de l’Institut Fédéral Suisse de Technologie de Zurich a utilisé une installation à rayons X de haute technologie (le synchrotron européen) pour étudier la densité de la roche en fusion qui sommeille sous les super volcans. La densité est un facteur important: Comme le magma dans la chambre est moins dense que la roche encaissante, il exerce une poussée sur le toit de cette même chambre.
Dans les volcans classiques, l’activité est déterminée par la taille de la chambre magmatique. Relativement faible en volume, elle est alimentée par des montées régulières de magma qui est expulsé ensuite en quantités modérées lorsque la pression devient trop élevée.
En revanche, s’agissant des super volcans, la chambre magmatique est trop volumineuse pour être mise sous pression par les seules injections de magma. Ce qui se passe, c’est qu’un magma moins dense et donc plus léger s’accumule régulièrement dans la chambre. Au début, cette dernière est assez forte pour résister à la pression, mais elle finit par céder et provoque une libération cataclysmale de matériaux.
L’équipe de géologues suisses, français et britanniques a calculé que l’éruption volcanique la plus intense impliquerait une libération de magma comprise entre 3500 et 7000 kilomètres cubes. C’est la première fois qu’un plafond est défini pour une telle éruption volcanique.
Les auteurs espèrent que les deux études fourniront des indications utiles quant à la fréquence des événements provoqués par les super volcans. A ce jour, on ne sait presque rien sur la vitesse de remplissage et l’explosion de la chambre magmatique. Seules 23 éruptions de ce type se sont produites au cours des 32 derniers millions d’années.

Source : Presse britannique.

Voici un lien vers un communiqué de presse du CNRS qui donne plus d’explications sur « les conditions d’éruption d’un super volcan » : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3375.htm

A noter que l’article paru dans GeoScience a provoqué un certain nombre de réactions. Un volcanologue néo-zélandais a fait remarquer que l’étude française sur les super volcans n’apportait rien de vraiment nouveau. Il a ajouté que la modélisation informatique avait ses limites. Comme il n’y avait pas d’humains pour assister aux éruptions des super volcans dans les temps préhistoriques, les scientifiques doivent se rabattre sur l’examen des matériaux expulsés pendant les éruptions pour trouver des indices.

drapeau anglaisA team of geologists from Switzerland, France and Britain has tried to understand what may cause super volcanoes to erupt.

The result of their study, published in the journal Nature Geoscience, shows that the buoyancy of magma is the key explanation as to why these monsters come to life

Seeking to understand why super volcanoes like Yellowstone can be so different from conventional ones, the team built a computer model of volcanic activity, basing the age of eruptions on a telltale mineral, zircon, found in volcanic rocks.

Separately, a team from the Swiss Federal Institute of Technology in Zurich used a hi-tech X-ray facility to study the density of molten rock below super-volcanoes. Density is important: As magma in the chamber is less dense than solid rock, it pushes on the roof of the chamber

In conventional volcanoes, activity is determined by the size of the magma chamber. Relatively small in volume, it is replenished by regular ascents of magma which is expelled in moderate amounts when the pressure becomes too high.

Differently, in super volcanoes, the magma chamber is too big to be pressurised by magma injections alone. What happens is that a buoyant kind of magma steadily accumulates in the chamber. At the beginning, the chamber is strong enough to resist the pressure but it eventually breaks apart in a cataclysmic discharge.

The Swiss-French-British team calculated that the maximum volcanic eruption would entail a release of between 3,500 and 7,000 cubic kilometres of magma; this is the first time an upper limit has ever been established for a volcano.

The authors hope the two studies will provide useful pointers as to the frequency of super-volcano events. Almost nothing is known about how fast these volcanoes recharge with magma and blow up. Only 23 such eruptions have occurred in the last 32 million years.

Source: British press.

The GeoScience article has triggered some reactions. Among them, a New Zealand volcanologist said the new French research on super-volcanoes does not offer anything new.

He added that computer modelling has a limited value, and as there were no humans around to see super-volcanoes erupting in prehistoric times, scientists have to examine the debris from eruptions for clues.

Yellowstone-blog

(Photo:  C. Grandpey)

El Hierro (Iles Canaries / Espagne): Retour au calme

drapeau francaisCeux qui espéraient une éruption à El Hierro seront fortement déçus! Rien n’indique qu’un tel événement va se produire bientôt. La sismicité a fortement diminué avec un seul événement par jour au cours des trois derniers jours. En ce qui concerne la déformation, on observe un affaissement général de l’île. Par exemple, Frontera a connu une déflation de 4 cm en une seule journée!
Le tremor a disparu des différents sismographes, ce qui signifie que le magma  a cessé de se déplacer sous l’île.
Dans combien de temps surviendra la prochaine crise? Personne ne le sait! Elle peut se produire demain ou l’année prochaine, mais les scientifiques sont convaincus qu’il y aura d’autres périodes d’activité.
La situation actuelle à El Hierro me rappelle les événements bradysismiques dans la région de Pouzzoles en Italie où le sol se soulève et s’abaisse sous la pression du magma, mais sans qu’aucune éruption se produise.

drapeau anglaisThose who expected an eruption at El Hierro will be strongly disappointed! Nothing indicates that such an event is going to occur soon. Seismicity has decreased sharply with only one event per day during the last three days. As far as deformation is concerned, one observes a general subsidence of the island. For instance, Frontera had a one-day deflation of 4 cm!.
The tremor has disappeared from various seismographs, which means magma is no longer moving below the island.
How long will it take to the next crisis? Nobody knows! It can happen tomorrow or next year, but scientists are convinced that more activity periods will follow.
The current situation at El Hierro reminds me of the bradyseismic events in the Pozzuoli area in Italy where the ground uplifts and subsides under magma pressure, but without any eruption happening.

El Hierro (Iles Canaries / Espagne)

drapeau francais23 heures : La journée du 28 décembre est restée calme d’un point de vue sismique à El Hierro avec7 secousses (M 3,3 ; 1,7 ; 2 ; 1,9 ; 2 ; 2,4, entre 11 et 12 km de profondeur, à l’ouest de l’île). A noter qu’un dernier événement de M 1,9 a été enregistré à 20h06 (GMT) à seulement 2 km de profondeur dans le secteur d’El Pinar.Il se confirme que la secousse de M 5,3 enregistrée le 27 décembre vers 17h45 avait une origine tectonique, même si on peut penser que l’essaim sismique détecté ces derniers jours sur l’île a pu contribuer à accélérer le déclenchement du séisme.

Si la sismicité reste faible sur l’île, on constate toutefois que le processus de déformation continue dans le sud-est d’El Hierro où on enregistre un soulèvement d’une dizaine de centimètres depuis le début de la crise. Cela signifie qu’il existe bel et bien une source magmatique sous la partie SE de l’île mais que l’intrusion se fait en douceur, sans générer de séismes. La ligne de tremor est plus marquée ce soir, mais cela est probablement dû aux mauvaises conditions météo dans la région. Les images satellitaires ne montent pas de décoloration de l’eau de mer dans la zone su séisme du 27 décembre.

Il est impossible de prévoir l’évolution de la situation. L’absence véritable de tremor éruptif laisse supposer que le magma reste – une fois encore – incapable de se frayer un chemin jusqu’à la surface

drapeau anglais23:00: Today  December 28th remained calm at El Hierro from a seismic point of view with 7 quakes ( M 3.3, 1.7, 2 , 1.9, 2, 2.4 at depths betwwen 11 and 12 km west of the island). A last M 1.9 event was recorded at 20:06 (GMT) in the El Pinar area at a depth of 2 km only. We get the confirmation that the M 5.3 quake registered on December 27th at 17:45 had a tectonic origin, although it is likely that the seismic swarm detected in recent days on the island may have contributed to accelerate the triggering of the earthquake.
If seismicity is low on the island, the deformation process continues in the south-east of El Hierro where an uplift of about 10 centimetres has been recorded since the beginning of the crisis. This means that there is a magmatic source below the SE part of the island but the intrusion is smooth, without generating earthquakes. The tremor line is thicker tonight but this is probably due to the poor weather conditions in the region. Satellite images do not show any discoloration of the sea water in the earthquake zone of December 27th .
It is impossible to predict the evolution of the situation. The true absence of eruptive tremor suggests that magma remains – once again – unable to make its way to the surface.

Irazu 1963: Un magma TGV! // Irazu 1963: A high-speed magma!

drapeau francaisDes tests géochimiques effectuées sur des cristaux d’olivine dans la cendre émise pendant l’éruption de l’Irazu (Costa Rica) en 1963 ont montré que la roche en fusion en provenance du manteau peut perforer des kilomètres de croûte terrestre en quelques mois seulement.  En effet, avant l’éruption dévastatrice de 1963, le magma a parcouru en deux mois seulement les 35 kilomètres entre le manteau et la chambre magmatique superficielle du volcan  C’est ce que des chercheurs de l’Université Columbia écrivent dans le numéro du 1er Août 2013 de la revue Nature. Cette nouvelle étude est la première preuve réelle d’une ascension rapide du magma.

Les tests effectués sur l’Irazu confirment d’autres indices concernant l’ascension rapide du magma, tels que les séismes profonds qui ont précédé les éruptions du Pinatubo aux Philippines et l’Eyjafjallajökull en Islande. Des secousses sismiques ont été enregistrées près du manteau sous le Pinatubo et l’Eyjafjallajökull dans les semaines et les mois avant les éruptions.
Malgré quelques indications suggérant que l’ascension du magma pourrait être rapide, la plupart des modèles de systèmes d’alimentation des volcans décrivent une lente progression de la matière en fusion. Les études révèlent généralement que la chambre magmatique se remplit par le bas. Le magma s’élève peu à peu des profondeurs, s’arrête, se mélange à d’autres magmas, poursuit sa lente ascension, jusqu’à ce que finalement il atteigne la chambre. Ce long voyage s’étire sur une période de milliers, voire de centaines de milliers d’années. «C’est comme pour monter un escalier. Chaque étape est un autre changement», explique un géologue de l’Oregon State University. « Au moment où il arrive à la surface, le magma a été modifié assez sensiblement. » C’est ce que le géologue français Hervé de Goer appelait les «magmas omnibus», comparant la lenteur du magma à celle d’un train omnibus dans lequel différents passagers montent à chaque gare de sorte qu’à la fin du voyage le groupe de voyageurs est très différent de ce qu’il était au début. A l’opposé, De Goer mentionnait les « magmas TGV » qui, comme les trains à grande vitesse, ne s’arrêtent pas à toutes les gares. De la même manière, la nouvelle étude a trouvé des preuves que le magma qui alimentait l’éruption de l’Irazu en 1963 avait pris un ascenseur ultra rapide pour atteindre la surface et ne s’était mélangé à d’autres roches qu’à de faibles profondeurs, à environ 10 kilomètres sous la surface de la Terre. Par ailleurs, la lave émise durant l’éruption de 1963 contenait nickel. Le magma issu du noyau de la Terre contient effectivement des traces de nickel, mais le métal se dissipe habituellement en même temps que le magma se déplace vers la surface. La présence de nickel suggère que le magma  est monté très vite de sorte que le métal n’a pas eu le temps de s’échapper.
Il serait vraiment intéressant que les chercheurs puissent trouver un comportement identique du magma en d’autres endroits de la planète. L’Irazu est un volcan d’arc, au-dessus d’une zone de subduction. Certains des éruptions les plus violentes de l’histoire se sont produites sur des volcans d’arc de la Ceinture de Feu du Pacifique, dans des zones de subduction. C’est pourquoi les scientifiques américains sont en train d’analyser des cristaux d’olivine d’autres volcans d’arc (îles Aléoutiennes en Alaska, Chili et Tonga) en espérant trouver des indices de magma à ascension rapide. En étudiant un plus grand nombre de volcans, on comprendra mieux pourquoi certains magmas sont très rapides, tandis que d’autres sont très lents.
Le problème est que la plupart des systèmes de surveillance volcanique sont conçus des nos jours pour fonctionner à de faibles profondeurs (10 km environ). Il faudra donc que de nouveaux réseaux soient conçus pour étudier le magma en provenance des profondeurs de la Terre.

*L’éruption de 1963 ( 40 morts) est décrite dans mon dernier livre « Killer Volcanoes – Eruptions meurtrières des temps modernes » (voir colonne de gauche de ce blog).

Source : Live Science.

Un photographe du Los Angeles Times a réalisé une belle galerie des photos de l’éruption de l’Irazu en 1963. Vous la verrez en cliquant sur ce lien:

http://www.latimes.com/news/science/sciencenow/la-sci-sn-irazu-volcano-eruption-photos-20130801,0,6034811.photogallery

 

drapeau anglaisGeochemical tests performed on crystals of olivine from ash erupted in 1963 at Costa Rica’s Irazu volcano showed that molten rock from the Earth’s mantle can punch through kilometres of overlying crust in a matter of months only. The new study is the first real evidence of a fast mode in volcanoes.

Before the deadly 1963 eruption of Irazu, magma travelled the 35 kilometres from the mantle to the volcano’s shallow magma chamber in about two months. This is what Columbia University researchers report in the August 1st issue of the journal Nature.

The discovery at Irazu helps confirm other clues for high-speed magma ascents, such as deep-seated earthquakes before eruptions at Mount Pinatubo in the Philippines and Iceland’s Eyjafjallajökull volcano. Seismic tremors struck near the mantle below Pinatubo and Eyjafjallajökull in the weeks and months before the eruptions.

Despite some indications suggesting magma ascent could be fast, most models of volcano plumbing system refer to a slow ascent. Studies usually reveal that a volcano’s magma chamber fills from the bottom. Magma melts rise a bit, then mix together, and then climb a little more, until finally reaching the chamber. The long journey happens over a span of thousands to hundreds of thousands of years. « It’s like going up a set of stairs. Each step is another change, » says a geologist at Oregon State University. « By the time you get to the surface, the magma has been changed quite substantially. » This is what French geologist Hervé de Goer called “omnibus magmas”, comparing slow magma to an omnibus train in which different passengers climb at each station so that in the end the bunch of travellers is very different from what it was at the beginning of the trip. On the opposite side, De Goer mentioned “TGV (high-speed) magmas” which, like high-speed trains, do not stop at all stations. In the same way, the new study found evidence that magma feeding the 1963 eruption of Irazu took the express elevator to the surface, mixing with other molten rock only at shallow depths, around 10 kilometres below the Earth’s surface. Besides, lava rock from the 1963 eruption contained nickel. Magma in the Earth’s core holds trace amounts of nickel, but the metal usually diffuses out as the magma moves to the surface. The presence of nickel suggests the magma rose faster than the metal could escape.

It would really be interesting if researchers could find this behaviour of magma at many different places. Irazu is an arc volcano, rising above a subduction zone. Some of the most powerful eruptions in history came from arc volcanoes in the Pacific Ring of Fire which tower above subduction zones. That’s why American scientists are now analyzing olivine crystals from other arc volcanoes (Alaska’s Aleutian Islands, Chile and Tonga) for signs of fast-rising magma. Looking at more volcanoes will also help understand why some melts are very fast, while others are very slow.

The problem is that most monitoring systems are designed to look at shallow depths (10 km or so), so new networks would have to be built to monitor magma coming from the depths of the Earth.

Source : Live Science

A Los Angeles Times photographer has presented a nice photo gallery of Irazu’s 1963 eruption. You can see it by clicking on this link:

http://www.latimes.com/news/science/sciencenow/la-sci-sn-irazu-volcano-eruption-photos-20130801,0,6034811.photogallery

 

Irazu-blog

Vue du cratère de l’Irazu  (Crédit photo:  Wikipedia)