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Une cartographie des super éruptions du passé // Mapping the super eruptions of the past

De nouvelles recherches effectuées par des géologues de l’Université Carleton à Ottawa (Canada) et de l’Université d’État de Tomsk (Russie) ont révélé que de colossales éruptions volcaniques ont déversé leur lave à la surface de la Terre beaucoup plus souvent qu’on ne le pense généralement. Ces énormes éruptions se sont produites au moins 10 fois au cours des 3 milliards d’années écoulées. Elles ont provoqué certains des changements les plus profonds de l’histoire de la Terre, comme la grande extinction de masse il y a 252 millions d’années, lorsque les volcans ont déversé sur la Sibérie des flots de lave et des nuages de gaz toxiques.
Savoir quand et où se sont produites de telles éruptions permettra aux géologues de repérer les gisements de minerais, de reconstruire les anciens super continents et de comprendre la naissance de la croûte terrestre. L’étude ce type d’activité volcanique sur d’autres planètes peut aussi donner des indications sur l’histoire géologique de la Terre.
Les données fournies par les dernières recherches devraient être rendues publiques d’ici la fin de l’année, avec la publication d’une carte par la Commission de la Carte Géologique du Monde à Paris. Les éruptions du passé apparaissent clairement sur cette carte. La lave émise par ces super volcans s’est érodée depuis longtemps, mais les conduits d’alimentation qui ont fait sortir la lave à la surface de la Terre sont toujours là. Les géologues qui ont effectué l’étude ont parcouru le globe pour trouver des traces de cette tuyauterie. Les conduits d’alimentation apparaissent généralement sous forme de lignes radiales, signes d’anciennes émissions de lave, réparties autour de la bouche éruptive d’un volcan disparu depuis longtemps. Les géologues ont cartographié ces dykes et ont effectué une datation de chacun d’eux à l’uranium-plomb. En faisant correspondre les âges des dykes, ils ont pu établir un lien entre ceux issus d’une seule méga éruption.
Chacune des éruptions nouvellement identifiées entre dans une base de données. On y trouve, entre autres, une éruption qui a eu lieu il y a 1,32 milliard d’années en Australie et qui se connecte à une autre dans le nord de la Chine. Techniquement, ces méga éruptions sont connues sous le nom de «grandes provinces ignées» (Large Igneous Provinces – LIP). Elles sont capables de répandre plus d’un million de kilomètres cubes de roche en quelques millions d’années. Par comparaison, l’éruption de 1980 du Mont St Helens dans l’Etat de Washington a émis seulement 10 kilomètres cubes de matériaux.
Ces grandes éruptions émettent également des gaz qui peuvent modifier la température de l’atmosphère et la chimie des océans. Une modélisation publiée en février 2017 montre que la température de notre planète a probablement augmenté de 7°C par an au plus fort des éruptions de Sibérie. Les particules de soufre provenant de ces éruptions ont ensuite rapidement conduit à un refroidissement global et à des pluies acides qui ont provoqué la disparition de plus de 96% des espèces marines.
Les chercheurs ont été confrontés à des difficultés en remontant loin dans le temps. En effet, les traces laissées par les grandes provinces ignées deviennent de plus en plus floues avec le temps. Les incertitudes de datation grandissent, et il devient difficile de corréler les éruptions individuelles avec des impacts environnementaux spécifiques.
En moyenne, ces méga éruptions qui ont donné naissance aux grandes provinces ignées se produisent environ tous les 20 millions d’années. La plus récente est celle qui a  façonné le plateau basaltique de la Columbia River il y a 17 millions d’années, dans ce qui est maintenant le nord-ouest des États-Unis. La découverte de nouvelles grandes provinces ignées sur Terre permettrait de mettre en perspective l’histoire géologique des planètes voisines. Vénus, Mars, Mercure et la Lune montrent toutes des signes d’énormes éruptions. Sur la Lune, le volcanisme de style LIP a commencé il y a 3,8 milliards d’années et sur Mars il y a peut-être 3,5 milliards d’années. Sans tectonique des plaques pour maintenir la surface active, ces éruptions ont fini par s’arrêter. Les chercheurs pensent que d’autres corps planétaires conservent des informations sur les premières phases de l’évolution planétaire, une information que nous avons perdu sur Terre. Elles pourraient ouvrir une fenêtre sur l’histoire ancienne de notre propre planète.
Source: Scientific American.

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New research by geologists at Carleton University in Ottawa (Canada) and Tomsk State University (Russia) has revealed that enormous volcanoes vomited lava over the ancient Earth much more often than geologists had suspected. Such huge eruptions occurred at least 10 times in the past 3 billion years. Such eruptions are linked with some of the most profound changes in Earth’s history, like the biggest mass extinction which happened 252 million years ago when volcanoes blanketed Siberia with lava and poisonous gases.

Knowing when and where such eruptions happened can help geologists to pinpoint ore deposits, reconstruct past supercontinents and understand the birth of planetary crust. Studying this type of volcanic activity on other planets can even reveal clues to the geological history of the early Earth.

The data provided by the mew research are expected to be made public by the end of the year, through a map from the Commission for the Geological Map of the World in Paris. Surprisingly, the ancient eruptions lurk almost in plain sight on the map. The lava they spewed has long since eroded away, but the underlying plumbing that funnelled molten rock from deep in the Earth up through the volcanoes is still there. The geologists who performed the study scoured the globe for traces of this plumbing. It usually appears as radial spokes of ancient squirts of lava, fanned out around the throat of a long-gone volcano. The geologists mapped these dyke swarms, and used uranium–lead dating to pinpoint the age of the rock in each dyke. By matching the ages of the dykes, they could connect those that came from a single huge eruption.

Each of those newly identified eruptions goes into the database. They include a 1.32-billion-year-old eruption in Australia that connects to one in northern China. Technically, the eruptions are known as ‘large igneous provinces’ (LIPs). They can spew more than one million cubic kilometres of rock in a few million years. By comparison, the 1980 eruption of Mount St Helens in Washington State put out just 10 cubic kilometres.

These large events also emit gases that can change atmospheric temperature and ocean chemistry. A modelling study published in February 2017 suggests that global temperatures could have soared by as much as 7°C per year at the height of the Siberian eruptions. Sulphur particles from the eruptions would have soon led to global cooling and acid rain; more than 96% of marine species went extinct.

The researchers were confronted with difficulties as they went very far back in time. The picture of how LIPs affected the global environment gets murkier the further back in time you get. Uncertainties in dating grow, and it becomes hard to correlate individual eruptions with specific environmental impacts.

On average, LIPs occur every 20 million years or so. The most recent one was the Columbia River eruption 17 million years ago, in what is now the northwestern United States. Discovering more LIPs on Earth helps to put the geological history of neighbouring planets in perspective. Venus, Mars, Mercury and the Moon all show signs of enormous eruptions. On the Moon, LIP-style volcanism started as early as 3.8 billion years ago; on Mars, possibly 3.5 billion years ago. But without plate tectonics to keep the surface active, those eruptions eventually ceased. The researchers think that other planetary bodies retain information about the earliest parts of planetary evolution, information that we have lost on Earth. They can give us a window into the early history of our own planet.

Source: Scientific American.

Epanchements basaltiques du Columbia Plateau aux Etats Unis.

(Photos: C. Grandpey)

Le Parc du Pléistocène (Sibérie / Russie): Lutte contre la fonte du permafrost // Pleistocene Park (Siberia / Russia): To curb permafrost thawing

Comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, la fonte du permafrost dans l’Arctique a un effet pervers : elle libère du gaz carbonique et du méthane dans l’atmosphère, ce qui contribue à accroître l’effet de serre et la hausse des températures.

C’est dans le but de freiner la fonte du pergélisol qu’a été créé le Parc du Pléistocène au nord de la Sibérie, à 5 km de la ville de Chersky (Yakutia). Cette initiative majeure tente de restaurer l’écosystème de la steppe des mammouths qui prévalait dans l’Arctique à la fin du Pléistocène. L’initiative suppose le remplacement des écosystèmes nordiques improductifs actuels par des pâturages hautement productifs qui présentent à la fois une forte densité animale et un taux élevé de biorecyclage. Les expériences de réintroduction d’animaux ont commencé en 1988. Actuellement, le Parc du Pléistocène se compose d’une zone fermée de 16 kilomètres carrés qui abrite 5 espèces majeures d’herbivores: bisons, bœufs musqués, élans, chevaux et rennes.
Le Parc du Pléistocène est actuellement géré par Nikita Zimov, mais c’est son père, Sergey Zimov, qui a eu l’idée du Parc. Les Zimov introduisent des créatures adaptées au froid qui sont les descendants des animaux qui parcouraient la région pendant la dernière ère glaciaire qui s’est terminée il y a environ 11 500 ans. Au cours d’expéditions difficiles dans d’autres parties de la Russie, ils ont récupéré des rennes, des boeufs musqués, des chevaux, des bisons et des cervidés.
Quand ces animaux paissent dans la toundra en hiver, ils piétinent la neige et diminuent ses qualités isolantes. De cette façon, les Zimov veulent conserver le pergélisol en augmentant son exposition à l’air froid en hiver. Ils espèrent également que les grands herbivores s’attaqueront aux arbres, aux arbustes et à la mousse, restaurant ainsi l’écosystème de la steppe des mammouths.
La steppe des mammouths s’étendait autrefois dans le haut du globe et couvrait une grande partie de l’Alaska et du pont terrestre de la Béringie. Lorsque les mammouths ont disparu, la forêt boréale moderne est apparue avec sa relative pénurie d’animaux.
À partir des os datant de la dernière ère glaciaire mis à jour par l’érosion sur les berges de la rivière Kolyma, les Zimov estiment que 30 grands herbivores ont vécu sur chaque kilomètre carré de la steppe des mammouths pendant l’Age de Glace. C’est cette densité qu’ils essaient de reproduire dans le Parc du Pléistocène. Le rêve des Zimov est d’étendre leur projet à l’ensemble du Nord circumpolaire.
Un chercheur de l’Université de Fairbanks en Alaska se rend régulièrement dans le Parc du Pléistocène. Il travaille sur des équipements qui mesurent les émissions de gaz dans la toundra. Les résultats confirment qu’avec la fonte du pergélisol la toundra ajoute plus de dioxyde de carbone qu’elle en absorbe dans l’atmosphère.
Source: Alaska Dispatch News.

Voici l’adresse du site Internet du Park: http://www.pleistocenepark.ru/en/

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As I put it several times, the melting of the permafrost in the Arctic has a perverse effect: it releases carbon dioxide and methane into the atmosphere, which contributes to increasing the greenhouse effect and the temperatures.

It was in order to curb the thawing of the permafrost that Pleistocene Park was created. The site is located in the north of Siberia, 5 km from the town of Chersky (Yakutia). It is a major initiative that includes an attempt to restore the mammoth steppe ecosystem, which was dominant in the Arctic in the late Pleistocene. The initiative requires replacement of the current unproductive northern ecosystems by highly productive pastures which have both a high animal density and a high rate of biocycling. Experiments with animal reintroductions began in 1988. Currently, Pleistocene Park consists of an enclosed area of 16 square kilometres that is home to 5 major herbivore species: bison, musk ox, moose, horses and reindeer.

The Pleistocene Park project is led by Nikita Zimov. Its aim is to restore the northern ecosystem that existed at the time of the mammoths. His father, Sergey Zimov, envisioned and initiated Pleistocene Park. The Zimovs are bringing in large, cold-adapted creatures descended from those that roamed the landscape during the last ice age, which ended about 11,500 years ago. In adventurous missions to other parts of Russia, they have retrieved reindeer, musk oxen, horses, bison and elk.

As these animals graze the tundra in winter, they pack down snow and lessen its insulating qualities. In this way, the Zimovs want to preserve the permafrost by increasing its exposure to cold winter air. They also hope their large herbivores will trample trees, shrubs and moss, restoring the mammoth steppe ecosystem.

The mammoth steppe once extended across the top of the globe, covering much of Alaska and the Bering Land Bridge. When mammoths disappeared, the modern boreal forest and its relative paucity of animals emerged.

From ice-age bones they have found in eroding river bluffs, the Zimovs estimate 30 large grass-eaters roamed a typical square kilometre of the mammoth steppe during the ice age. This is the density they are trying to reproduce at Pleistocene Park. The Zimovs’ dream is an eventual expansion of their experiment across the circumpolar north.

An Alaskan researcher at UAF is regularly visiting Pleistocene Park. He works on tundra-gas measuring equipment that confirm that, with the thawing of the permafrost,  the tundra is now adding slightly more carbon dioxide to the atmosphere than it absorbs.

Source: Alaska Dispatch News.

Here is the address of the Park’s website: http://www.pleistocenepark.ru/en/

Source: Parc du Pléistocène

Le boeuf musqué fait parti des animaux introduits dans le Parc du Pléistocène.

(Photo: C. Grandpey)

L’Arctique toujours plus chaud ! // An ever warmer Arctic !

drapeau-francaisLa nuit polaire a commencé dans l’Arctique. Le soleil ne monte plus guère au-dessus de l’horizon. C’est l’époque où la région est censée connaître le grand froid, avec la glace de mer qui s’étend et s’épaissit à la surface de l’Océan Arctique. Toutefois, l’automne 2016, année avec ses records mensuels pour la faible étendue de glace de mer, est complètement fou: L’Arctique connaît une période de chaleur, alors qu’au même moment une vaste poche d’air polaire froid s’est installée sur la Sibérie. Dans le même temps, l’un des indicateurs clés de l’état de l’Arctique – l’étendue de la glace de mer – est à un niveau extrêmement bas en ce moment. La glace gèle de nouveau, comme elle le fait toujours en cette période de l’année après avoir atteint son point le plus bas en septembre, mais elle ne se forme pas aussi rapidement que d’habitude. En fait, la superficie couverte par la glace est encore plus faible qu’au cours de la période record de 2012.
Les températures arctiques sont supérieures d’environ 20 degrés Celsius à la normale au-dessus du 80ème degré de latitude nord! C’est la deuxième année consécutive où les températures proches du pôle Nord atteignent des niveaux aussi élevés. Comme je l’ai écrit il y a quelques semaines, pendant les derniers jours de 2015, la température près du pôle avait atteint le point de fonte de la glace à cause d’une violente tempête qui avait fait remonter de l’air chaud vers le pôle.
Les scientifiques expliquent que la chaleur de l’Arctique est le résultat d’un double phénomène: d’une part, la très faible étendue de glace de mer pour cette période de l’année, et d’autre part une masse d’air chaud et humide en provenance des latitudes inférieures qui a été entraînée vers le nord par un jet stream très ondulé. Le jet stream, qui se déplace d’ouest en est à travers l’hémisphère nord dans les latitudes moyennes, ondule et s’allonge alors que l’Arctique se réchauffe plus vite que l’équateur.
Un air anormalement chaud a envahi l’Arctique depuis le mois d’octobre. À cette époque, la température moyenne était d’environ 2 degrés Celsius au-dessus du record établi en 1998. Depuis le mois de novembre, les températures ne cessent d’augmenter. Non seulement la température de l’air est exceptionnellement chaude, mais celle de l’eau est chaude elle aussi. Certaines zones de l’Océan Arctique connaissent des températures de 25 degrés Fahrenheit supérieures à la moyenne.
La météo dans l’Arctique peut changer rapidement. Il n’est pas impossible que la température baisse et que la glace se reforme. Malgré tout, la faiblesse record de glace de mer et la chaleur sans précédent enregistrée dans la région ne font que confirmer les tendances récentes et annoncent probablement des changements encore plus profonds dans les années à venir.

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drapeau-anglaisIt’s polar night now in the Arctic. The sun isn’t rising in much above the horizon. That is when the region is supposed to get super-cold, when the sea ice that covers the ocean is supposed to grow and thicken. But in autumn 2016, which has been a year with multiple records set for low levels of monthly sea ice, something is totally crazy: The Arctic is superhot, even as a vast area of cold polar air has been displaced over Siberia. At the same time, one of the key indicators of the state of the Arctic – the extent of sea ice – is at a record low right now. The ice is freezing up again, as it always does this time of year after reaching its September low, but it isn’t doing so as rapidly as usual. In fact, the ice’s area is even lower than it was during the record-low 2012.
Arctic temperatures are about 20 degrees Celsius higher than normal above 80 degrees North Latitude! This is the second year in a row that temperatures near the North Pole have risen to such warm levels. As I put it before, during 2015’s final days, the temperature near the Pole spiked to the melting point thanks to a massive storm that pumped warm air into the region.
Scientists explain that the Arctic warmth is the result of a combination of record-low sea-ice extent for this time of year, probably very thin ice, and plenty of warm and moist air from lower latitudes being driven northward by a very wavy jet stream. The jet stream, which travels from west to east across the Northern Hemisphere in the mid-latitudes, is becoming more wavy and elongated as the Arctic warms faster than the equator does.
Abnormally warm air has flooded the Arctic since October. By that time, the average temperature was about 2 degrees Celsius above the record set in 1998. Since November, temperatures have risen even higher. Not only are air temperatures unusually warm, but water temperatures are warm as well. There’s some areas in the Arctic ocean that are as much as 25 degrees Fahrenheit above average.
The weather in the Arctic can change swiftly. Temperatures could cool and the ice could rebound. But the record-low sea ice extent and unprecedented warmth in the region fit in well with recent trends and portend even more profound changes in the coming years.

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Carte montrant les différences de température le 17 novembre 2016. L’Arctique est anormalement chaud, tandis que le déplacement de l’air polaire apporte des températures plus froides que d’habitude en Sibérie.
(Source: Climate Change Institute at the University of Maine)

Le réchauffement climatique tue aussi les rennes dans l’Arctique // Global warming also kills reindeer in the Arctic

drapeau-francaisA côté des phénomènes naturels comme la foudre, le changement climatique peut tuer les rennes (également appelés caribous) dans l’Arctique. En août 2016, la foudre a anéanti un troupeau de plus de 300 rennes en Norvège. En juillet de cette même année, une épidémie de charbon – que les autorités russes ont attribuée à des microbes qui se sont décongelés après être restés dans un cadavre de renne – a provoqué une épidémie parmi plusieurs populations autochtones de Sibérie (voir ma note du 2 août 2016). La maladie a tué un garçon de 12 ans, et les rennes sont morts par centaines. Au lendemain de la maladie, le gouvernement régional a proposé d’exterminer 250 000 rennes avant Noël cette année.
La toundra arctique, qui se réchauffe à un rythme plus rapide que le reste du globe, pose des problèmes aux animaux pourtant bien adaptés aux rigueurs du climat.
En novembre 2013, 61 000 rennes mouraient de faim sur la péninsule de Yamal en Russie. Ce fut le plus grand «épisode de mortalité animale» à l’échelle d’une région jamais enregistré dans ce pays. 20 000 autres rennes avaient déjà succombé à la famine en novembre 2006. Selon l’équipe de chercheurs d’Europe, des États-Unis et d’Asie dépêchée sur place, la cause immédiate de cette mortalité était une couche de glace inhabituelle qui recouvrait et étouffait les pâturages des rennes.
Au début du mois de novembre 2013, il a plu en permanence et de façon anormale pendant 24 heures. Après la pluie, les températures ont chuté. Le 10 novembre, plus de 16 000 kilomètres carrés de la partie sud de la péninsule de Yamal étaient couverts de glace. Les températures sont restées très basses jusqu’au printemps 2014. À cette époque, les bergers qui avaient perdu la plupart ou la totalité de leurs animaux à cause de la famine étaient bloqués dans la toundra. Sans rennes pour transporter les éléments de leurs campements, ils ont dû avoir recours à la pêche pour se nourrir et ont emprunté des reproducteurs pour reconstruire leurs troupeaux, processus qui demande plusieurs années.
Les observations et les modèles historiques ont démontré que l’effet du changement climatique est plus prononcé aux pôles. La glace de mer avec sa couleur blanche reflète la lumière du soleil tandis que, lorsque la couverture de glace diminue, l’eau de l’Océan Arctique, plus sombre, est capable d’absorber plus d’énergie. Le résultat est une boucle de rétroaction appelée amplification arctique. Les climatologues de la NASA font également remarquer que les forts orages tropicaux au niveau de l’équateur font remonter la chaleur dans la haute atmosphère où elle circule vers les pôles.
À mesure que le climat sibérien se réchauffe, les modèles mathématiques prédisent que les pluies deviendront plus fréquentes et plus intenses. Dans un proche avenir, il est souhaitable que des abattoirs mobiles soient déployés en temps utile dans les zones à risque d’englacement de la toundra afin que les rennes puissent être abattus dans de bonnes conditions. De cette façon, les éleveurs pourront recevoir une compensation pour la perte de leurs animaux.
Source: Alaska Dispatch  News.

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drapeau-anglaisBeside natural phenomena like lightning, climate change may kill reindeer (also called caribou) in the Arctic. In August 2016, a lightning blast claimed the lives of more than 300 reindeer in Norway. In July, an anthrax epidemic – which Russian officials blamed on microbes that thawed after spending time frozen inside a reindeer corpse – sickened several indigenous people in Siberia (see my note of August 2nd 2016). Anthrax killed a 12-year-old boy, and reindeer died by the hundreds. In the disease’s aftermath, the regional government proposed to terminate 250,000 reindeer by Christmas this year.

Even the Arctic tundra has turned against the animals, so well-adapted to the climate, as the area warms at a faster rate than the rest of the globe.

In November 2013, 61,000 reindeer starved to death on Russia’s Yamal Peninsula. It marked the largest regional « mortality episode » of reindeer ever recorded. An additional 20,000 had succumbed to famine in November 2006. The immediate cause, according to the team of researchers from Europe, the United States and Asia, was an unusual ice barrier that smothered the reindeer pastures.

In early November 2013, it rained for a continuous and anomalous 24 hours. After the rain, temperatures plummeted. By November 10th, more than 16,000 square kilometres of the southern part of the Yamal Peninsula were blanketed in ice. The temperatures remained below freezing until spring 2014. By that time, the private herders who had lost most or all of their animals to starvation were functionally stranded in the tundra. With no draft reindeer to haul their camps, they resorted to full-time subsistence fishing and borrowed breeding stock to rebuild their herds, a multiyear process.

Historical observations and models indicate the effect of climate change is more pronounced at the poles. White sea ice reflects sunlight, whereas when ice cover diminishes, the darker Arctic water is able to absorb more energy. The result is a feedback loop known as Arctic amplification. NASA climatologists also note that strong tropical thunderstorms at the equator draw heat into the upper atmosphere, where it is circulated toward poles.

As the Siberian climate warms, mathematical models predict rains will become more frequent and intense. It is recommended in the near future that mobile slaughterhouses could be deployed in time to the herds at risk out on the tundra, so that reindeer can be slaughtered humanely. At least that way, herders could receive compensation for the loss of their reindeer.

Source: Alaska Disptch News.

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Rennes dans la toundra (Photo: C. Grandpey)