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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)

Le méthane du lac Baïkal se donne en spectacle // Methane from Lake Baikal puts on a show

Situé dans le sud de la Sibérie, le lac Baïkal est, par son volume, le plus grand lac d’eau douce au monde. Avec 23 615,39 km3, il contient plus d’eau que tous les Grands Lacs d’Amérique du Nord réunis. Avec une profondeur maximale de 1 642 m, le Baïkal est le lac le plus profond du monde. Il fait aussi partie des lacs dont l’eau est la plus pure. Pour terminer, c’est le plus ancien lac du monde, vieux de 25-30 millions d’années. C’est le septième plus grand lac du monde en superficie.

La glace commence à recouvrir les parties les plus étroites et les baies les moins profondes du lac Baïkal à la fin novembre, tandis que le reste du lac gèle à la mi-janvier. La glace la plus pure n’est visible que dans certaines zones du lac en novembre et décembre. On peut parfois voir de belles bulles d’air à la surface. Elles sont différentes et surtout moins spectaculaires que celles générées par les émissions de méthane. Contrairement aux bulles d’air, les bulles de méthane gèlent en formant des couches superposées et elles peuvent s’enfoncer jusqu’à 1,50 mètre de profondeur.

Le lac Baïkal se trouve dans une zone de rift, autrement dit une profonde fracture dans l’écorce terrestre qui se rétrécit lorsqu’elle atteint des profondeurs de plusieurs dizaines de kilomètres. Le fond du lac n’est pas de la roche solide; il est constitué d’une couche de sédiments qui remplissent la partie inférieure la plus étroite de la fracture depuis des millions d’années Ces sédiments de fond ont des points communs avec les tourbières car ils contiennent beaucoup de gaz, en particulier du méthane.

Au cœur de l’hiver, il y a des routes sur la glace et les plus grosses bulles de méthane constituent une menace pour les conducteurs. En effet, dans certaines zones du lac, les bulles sont si grosses que les voitures basculent à travers la glace. L’emplacement des bulles peut varier d’une année à l’autre. Les grosses bulles apparaissent généralement entre février et  mars-avril.

Les scientifiques surveillent le méthane qui s’échappe du plancher du Baïkal. On observe une augmentation des émissions de ce gaz et il y a un débat pour savoir si cette hausse des émissions est causée par le réchauffement climatique. Un chercheur de l’Institut limnologique d’Irkoutsk explique qu’il y a des émissions de gaz en eau profonde – à une profondeur de plus de 380 mètres – mais aussi à plus faible profondeur, à moins de 380 mètres.

Il est à noter que la température de l’eau au fond du lac est stable. Cependant, le niveau du lac a baissé, ce qui entraîne une augmentation des émissions de méthane. La quantité de méthane stockée dans les hydrates de gaz au fond du lac Baïkal est estimée à 1018 m3.

Vous verrez de belles photos des bulles de méthane en cliquant sur ce lien:

https://siberiantimes.com/other/others/features/beauty-of-frozen-methane-bubbles-on-the-worlds-deepest-lake-shown-in-stunning-video/

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Located in southern Siberia, Lake Baikal is the largest freshwater lake by volume in the world. With 23,615.39 km3 of fresh water, it contains more water than all of the North American Great Lakes combined. With a maximum depth of 1,642 m, Baikal is the world’s deepest lake. It is among the world’s clearest lakes and is the world’s oldest lake at 25–30 million years. It is the seventh-largest lake in the world by surface area.

Ice begins to cover the shallow straits and bays of Lake Baikal by the end of November, while the rest of the lake freezes by the middle of January. The purest ice can only be seen in some areas of the lake in November and December. One can sometimes see nice air bubbles at the surface. They look different from other dramatic bubbles generated by methane emissions. Contrary to air bubbles, methane bubbles freeze in layers one over the other, and the floors of them can grow 1.5 metres deep.

Lake Baikal is located in a rift zone, a deep crack in the Earth’s crust which narrows at depths of several dozen kilometres. The lake does not have a solid bottom; instead there is a cushion of sediments that has been filling the most narrow lower part of the crack for millions of years

These bottom sediments are similar to bogs in that they contain a lot of gas, including methane.

In deep winter, there are roads over the ice, but the larger methane bubbles pose a threat. There are areas of the lake where bubbles grow so big that cars fall through the ice. The location of the bubbles may vary from year to year, and usually the large bubbles appear from February until March and April.

Scientists monitor methane rising from the floor of Baikal, and while it is said to be increasing, there is a debate to know whether the increase is caused by global warming. A researcher from the Limnological Institute at Irkutsk explains that there are deepwater seeps – at a depth of more than 380 metres – and shallow seeps, at a depth less than 380 metres. It should be noted that the temperature at the bottom of the lake has not warmed.

However, the lake’s level has fallen, which leads to increased methane seeps. The quantity of methane hidden in gas hydrates in Baikal is estimated at one trillion cubic metres.

You will see nice photos of the methane bubbles by clicking on this link:

https://siberiantimes.com/other/others/features/beauty-of-frozen-methane-bubbles-on-the-worlds-deepest-lake-shown-in-stunning-video/

Photo prise à Maloye More, un chenal qui sépare l’île d’Olkhon, la plus grande du lac, de la berge ouest du Baïkal (Crédit photo: Stanislav Tolstnev / The Siberian Times)

Le méthane, le poison de l’Arctique // Methane, the Arctic poison

Une expédition scientifique internationale a passé 40 jours à bord du navire de recherche Akademik Keldysh et parcouru une distance de près de 6 000 milles marins dans les mers de Laptev et de Sibérie orientale. Pour la première fois, les scientifiques ont réussi à prélever des échantillons de sédiments de fond dans un champ de percolation de méthane près du delta de la Lena, l’un des grands fleuves de Sibérie. La région représente le plus grand gisement mondial de pergélisol sous-marin et d’hydrates de méthane à faible profondeur.

Les zones d’émission de méthane occupent de plus en plus de surface le long de la plateforme océanique arctique de Sibérie orientale, avec une concentration atmosphérique de méthane qui atteint 16 à 32 ppm, ce qui est jusqu’à 15 fois supérieur à la moyenne planétaire de 1,85 ppm.

L’équipe de 69 scientifiques en provenance de dix pays a observé et analysé des ensembles ​​de bulles remontant d’une profondeur d’environ 300 mètres le long d’une pente sous-marine de 150 km dans la Mer de Laptev. Les centaines d’analyses chimiques effectuées à bord du navire de recherche ont confirmé des concentrations élevées de méthane.

L’expédition scientifique a aussi permis de découvrir des petites cavités et des cratères enfouis profondément dans les sédiments de la plateforme qui borde les mers de Laptev et de Sibérie orientale. Ces cratères émettent en abondance des bulles et de forts signaux de méthane. Les chercheurs ont en particulier découvert un champ de cratères dans le plancher de la partie peu profonde de la mer de Laptev. Certains d’entre eux présentent un diamètre d’une trentaine de mètres. Ils ont l’apparence de trous dans le pergélisol et ils ont été formés par de puissantes émissions de méthane. Deux autres zones de percolation intense de méthane ont été découvertes en mer de Sibérie orientale dans les sillons tracés par les icebergs en se déplaçant.

L’expédition a cartographié plus de 1000 grands champs de percolation de méthane. Les chercheurs pensent que les émissions de gaz à ce stade n’ont pas encore d’impact important sur le méthane atmosphérique et le climat de la planète, mais ces énormes sources de carbone et autres gaz à effet de serre sont bien actives.

Dans la conclusion de leur rapport d’observation, les scientifiques expliquent qu’ils doivent maintenant déterminer exactement dans quelles proportions évoluent ces champs d’émission de méthane.

Source: The Siberian Times.

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An international scientific expedition spent 40 days on board the Akademik Keldysh research vessel, covering a distance of nearly 6,000 nautical miles in the Laptev and the East Siberian seas.. For the first time the scientists managed to take samples of bottom sediments in a methane seep near the delta of River Lena, one of Siberia’s giant waterways. The region is the world’s largest deposit of subsea permafrost and shallow methane hydrates.

Fields of methane discharge continue to grow all along the East Siberian Arctic Ocean Shelf, with concentration of atmospheric methane above the fields reaching 16-32 ppm. This is up to 15 times above the planetary average of 1.85 ppm.

The team of 69 scientists from ten countries documented bubble clouds rising from a depth of around 300 metres along a 150-km undersea slope in the Laptev Sea, and confirmed high methane concentrations by hundreds of onboard chemical analysis.

A second discovery included pockmarks and craters sunk deep in shelf sediments of both the Laptev and East Siberian seas, actively venting bubbles and strong methane signals.

One of the new discoveries was a field of sea bottom craters in the shallow part of the Laptev Sea, some of them 30 metres in diameter. They look like holes in the permafrost and they were formed by massive methane discharge. Two more powerful seeps emitting methane through iceberg furrows were discovered in the East Siberian Sea.’

The expedition mapped over 1,000 large seep fields. The researchers think these emissions at this stage have not yet any large impact on global atmospheric methane and climate, yet these huge carbon/greenhouse gas capacitors are clearly active.

In the conclusion of their observation report, the scientists explain that they need to figure out exactly how much the fields of methane discharge are growing.

Source: The Siberian Times.

Zone explorée par la mission scientifique (Source : Tomsk Polytechnic University)

Emission de méthane dans la mer de Laptev (Source : TPU)

Fonte de la glace de mer et navigation dans l’Arctique // Sea ice melting and shipping in the Arctic

En octobre 2020 la glace de mer couvrait une étendue de 5,28 millions de kilomètres carrés (voir la carte ci-dessus). C’est la plus faible étendue pour un mois d’octobre depuis qu’existent les mesure satellitaires. Cela représente 3,07 millions de kilomètres carrés de moins que la moyenne d’octobre de1981 à 2010, et 450 000 kilomètres carrés de moins que le record de manque de glace pour un mois d’octobre établi en 2019. Octobre 2020 représente aussi le plus grand écart par rapport aux conditions moyennes pour n’importe quel mois dans les relevés satellitaires. L’étendue de la glace de mer est bien inférieure à la moyenne dans tous les secteurs de la partie eurasienne de l’Océan Arctique et dans la Baie de Baffin.

Avec l’accélération de la fonte de la de mer dans l’Arctique, on observe une intensification de la navigation commerciale le long de la Route Maritime du Nord le long de la côte nord de la Russie. Cette intensification du trafic concerne des transits entre l’Europe et l’Asie de l’Est, des expéditions locales dans l’Océan Arctique et des livraisons de gaz naturel liquéfié entre les gisements de la Péninsule de Yamal et les ports d’Europe et d’Asie de l’Est. Les années 2019 et 2020 ont vu une augmentation significative de l’activité commerciale par rapport à 2018. 2020 avait un peu plus de trafic commercial que 2019 si l’on compare les mois d’août des deux années. La carte du trafic maritime ci-dessus montre l’importance des voies de navigation juste au nord de la Péninsule de Taymyr et près des îles de la Nouvelle-Sibérie de chaque côté de la Mer de Laptev ; ce sont généralement les dernières zones à être libres de glace, et seulement pendant les années les plus chaudes. Cependant, en 2020, la Route Maritime du Nord a été en grande partie libre de glace de la mi-juillet au 25 octobre environ. Des brise-glaces et des pétroliers équipés pour affronter la glace ont effectué plusieurs voyages sur cette Route dès le mois de juin.

Source: National Snow & Ice Data Center (NSIDC)

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Sea ice extent for October 2020 was 5.28 million square kilometres (see map above), placing it lowest in the satellite record for the month. This was 3.07 million square kilometres below the 1981 to 2010 October average and 450,000 square kilometres below the record low mark for October set in 2019. October 2020 is the largest departure from average conditions seen in any month thus far in the satellite record. Ice extent is far below average in all of sectors of the Eurasian side of the Arctic Ocean and in Baffin Bay.

With the acceleration of sea ice melting in the Arctic, commercial shipping along the Northern Sea Route of the Russian north coast is increasing. This includes complete transits from Europe to East Asia, local shipping within the Arctic Ocean, and deliveries of liquefied natural gas from gas fields in the Yamal Peninsula to ports in both Europe and East Asia. The years 2019 and 2020 saw significantly increased shipping activity compared with 2018. 2020 had slightly more shipping than 2019 when comparing August shipping from both years. The shipping traffic map above shows the importance of passages just north of the Taymyr Peninsula and near the New Siberian Islands on either side of the Laptev Sea; these are generally the last areas to clear of ice, and only in the warmest years. However, in 2020, the Northern Sea Route was essentially ice free from mid-July through about October 25th. Icebreaker and ice-hardened tankers made several voyages within the route as early as June.

Source: National Snow & Ice Data Center (NSIDC)