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Super éruptions et refroidissement de l’atmosphère // Super eruptions and atmosphere cooling

Une nouvelle étude publiée dans le Journal of Climate explique qu’en entravant la lumière du soleil, les particules émises lors d’ une super éruption ne refroidissent probablement pas la température à la surface de la Terre aussi fortement qu’on l’avait estimé précédemment. La super éruption du volcan Toba (Indonésie) il y a environ 74 000 ans a déployé une énergie 1 000 fois plus puissante que l’éruption du mont St. Helens en 1980.

Image satellite du Lac Toba (Source: NASA)

S’agissant des éruptions les plus puissantes, les chercheurs se demandent depuis longtemps quel niveau de refroidissement causé par ces éruptions, et souvent appelé hiver volcanique, pourrait potentiellement constituer une menace pour l’humanité. Les études déjà effectuées s’accordent pour dire que notre planète subirait un refroidissement, mais elles divergent sur son ampleur. Les estimations varient entre 2 et 8 degrés Celsius.
La nouvelle étude, réalisée par une équipe du Goddard Institute for Space Studies de la NASA et de l’Université Columbia à New York, a utilisé une modélisation informatique de haute technologie pour simuler des super-éruptions comme celle du Toba. Les chercheurs ont alors constaté que le refroidissement post-éruption ne dépasse probablement pas 1,5 degré Celsius, même pour les événements les plus puissants.
Pour mériter le titre de « super éruption », un tel événement doit libérer plus de 1 000 kilomètres cubes de magma, avec un VEI 8, le maximum sur cette échelle. Ces éruptions sont extrêmement puissantes ; heureusement, elles sont rares. La super-éruption la plus récente s’est produite il y a plus de 22 000 ans au niveau du Lac Taupo en Nouvelle-Zélande.

Le Lac Taupo vu depuis l’espace (Source: NASA)

L’événement le plus connu est la super éruption qui a eu pour cadre le cratère de Yellowstone il y a environ 2 millions d’années.

Photo: C. Grandpey

Les auteurs de l’étude ont tenté de comprendre quelle était la cause de la divergence dans les estimations de température fournies par les modélisations. Il faut savoir que « les modélisations sont le principal outil permettant de comprendre les changements climatiques survenus il y a trop longtemps pour laisser des traces de leur impact ». Les scientifiques ont étudié plus particulièrement une variable qui peut être difficile à cerner : la taille des particules microscopiques de soufre injectées à des kilomètres de hauteur dans l’atmosphère.
Dans la stratosphère (entre 10 et 50 kilomètres d’altitude environ), le dioxyde de soufre gazeux émis par des volcans subit des réactions chimiques pour se condenser en particules de sulfate liquide. Ces particules peuvent influencer la température de surface sur Terre de deux manières : en réfléchissant la lumière solaire entrante (ce qui provoque un refroidissement), ou en piégeant l’énergie thermique sortante (ce qui génère une sorte d’effet de serre).
Au fil des années, ce phénomène de refroidissement a également suscité des questions sur la manière dont les humains pourraient inverser le réchauffement climatique, un concept baptisé géo-ingénierie. Il consiste à injecter volontairement des particules d’aérosol dans la stratosphère pour favoriser un effet de refroidissement.
Les chercheurs ont montré dans quelle mesure le diamètre des particules d’aérosol volcanique influençait les températures post-éruption. Plus les particules sont petites et denses, plus leur capacité à bloquer la lumière du soleil est grande. Mais estimer la taille des particules est extrêmement difficile car les super éruptions du passé n’ont pas laissé de traces physiques fiables. Dans l’atmosphère, la taille des particules change à mesure qu’elles coagulent et se condensent. Lorsque les particules retombent sur Terre et sont conservées dans des carottes de glace, elles ne laissent pas de traces physiques claires en raison du mélange et du compactage.
En simulant des super-éruptions sur une gamme de tailles de particules, les chercheurs ont découvert que les super-éruptions sont probablement incapables de modifier la température globale davantage que les plus grandes éruptions des temps modernes. Par exemple, l’éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991 n’a provoqué qu’une baisse d’environ un demi-degré Celsius de la température sur Terre pendant deux ans.

Eruption du Pinatubo en 1991 et nuage d’aérosols (Source: Wikipedia)

La compréhension du refroidissement causé par les super-éruptions nécessite davantage de recherches. Selon les chercheurs de la NASA, la voie à suivre consiste à comparer des modèles de manière exhaustive, ainsi qu’à effectuer davantage d’études en laboratoire, en insistant sur les facteurs déterminant la taille des particules d’aérosols volcaniques. Compte tenu des incertitudes dans ce domaine, le recours à la géo-ingénierie via l’injection d’aérosols dans la stratosphère ne semble pas la meilleure solution.
Source : NASA.

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A new study published in the Journal of Climate. suggests that sunlight-blocking particles from a super eruption would not cool surface temperatures on Earth as severely as previously estimated.

Some 74,000 years ago, the Toba volcano in Indonesia exploded with a force 1,000 times more powerful than the 1980 eruption of Mount St. Helens.

When it comes to the most powerful volcanoes, researchers have long speculated how post-eruption global cooling – sometimes called volcanic winter – could potentially pose a threat to humanity. Previous studies agreed that some planet-wide cooling would occur but diverged on how much. Estimates have ranged from 2 to 8 degrees Celsius.

The new study, by a team from NASA’s Goddard Institute for Space Studies and Columbia University in New York used advanced computer modeling to simulate super-eruptions like the Toba event. They found that post-eruption cooling would probably not exceed 1.5 degrees Celsius for even the most powerful blasts.

To qualify as a super eruption, a volcano must release more than 1,000 cubic kilometers of magma, with a VEI 8, the maximum on the scale. These eruptions are extremely powerful and rare, fortunately. The most recent super-eruption occurred more than 22,000 years ago in New Zealand’s Lake Taupo. The best-known example may be the eruption that blasted Yellowstone Crater about 2 million years ago.

The authors of the study tried to understand what was driving the divergence in model temperature estimates because “models are the main tool for understanding climate shifts that happened too long ago to leave clear records of their severity.” They settled on a variable that can be difficult to pin down: the size of microscopic sulfur particles injected kilometers high into the atmosphere.

In the stratosphere (about 10 to 50 kilometers in altitude), sulfur dioxide gas from volcanoes undergoes chemical reactions to condense into liquid sulfate particles. These particles can influence surface temperature on Earth in two ways: by reflecting incoming sunlight (causing cooling) or by trapping outgoing heat energy (a kind of greenhouse warming effect).

Over the years, this cooling phenomenon has also spurred questions about how humans might turn back global warming – a concept called geoengineering – by intentionally injecting aerosol particles into the stratosphere to promote a cooling effect.

The researchers showed to what extent the diameter of the volcanic aerosol particles influenced post-eruption temperatures. The smaller and denser the particles, the greater their ability to block sunlight. But estimating the size of particles is challenging because previous super eruptions have not left reliable physical evidence. In the atmosphere, the size of the particles changes as they coagulate and condense. Even when particles fall back to Earth and are preserved in ice cores, they don’t leave a clear-cut physical record because of mixing and compaction.

By simulating super-eruptions over a range of particle sizes, the researchers found that super-eruptions may be incapable of altering global temperatures dramatically more than the largest eruptions of modern times. For instance, the 1991 eruption of Mount Pinatubo in the Philippines caused about a half-degree drop in global temperatures for two years.

The mysteries of super-eruption cooling invite more research. The NASA researchers say that he way forward is to conduct a comprehensive comparison of models, as well as more laboratory and model studies on the factors determining volcanic aerosol particle sizes. Given the ongoing uncertainties, geoengineering via stratospheric aerosol injection is a long way from being a viable option.

Source : NASA.

Quand la presse s’amuse à nous faire peur….

Après la COVID-19 et le réchauffement climatique, voici l’éruption susceptible de nous anéantir! On peut lire sur le site Futura Sciences un article dont le titre a de quoi donner des frissons: « Il y a une chance sur six pour qu’une éruption majeure se produise d’ici 100 ans, et nous sommes loin d’être prêts ! »

C’est vrai que la Terre n’est pas à l’abri d’une éruption de grande ampleur qui affecterait notre planète tout entière, mais affirmer qu’il existe une chance sur six qu’une telle catastrophe se produise est aller un peu vite en besogne. A l’heure où nous ne sommes pas fichus de prévoir une éruption à court – voire très court – terme, il est bien évident que nous sommes totalement incapables de faire une telle affirmation.

Il est toutefois indéniable que le risque existe. Il suffit de se pencher sur le passé de la Terre pour s’en rendre compte. Certaines éruptions ont atteint l’indice d’explosivité (VEI) 8, le maximum. Parmi les plus violentes figurent celles du Yellowstone il y a 640.000 ans, ou celle du Taupo il y a 26.500 ans, sans oublier celle du Toba (Indonésie) il y a quelque 74 000 ans. Plus près de nous, l’éruption du Tambora (Indonésie) en 1815 aurait causé la mort de 100.000 personnes et aurait influencé le climat terrestre de manière globale, impactant l’agriculture et causant une série de famines. Elle a été dotée d’un VEI 7.

La dernière éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai début 2022, celles du mont St Helens en 1980, ou encore celle du Pinatubo en 1991 – aussi puissantes soient elles – ne supportent pas la comparaison avec les super éruptions que je viens de mentionner. Pourtant, la récente éruption du Hunga Tonga a été catégorisée parmi les plus puissantes de la période moderne. Son indice d’explosivité volcanique (VEI) est évalué entre 5 et 6, sur l’échelle de 8 niveaux.

Sommes-nous prêts à endurer de telles catastrophes? La question est intéressante. Nous avons plus ou moins réussi à faire face à la pandémie de COVID-19. Nous devons aussi faire face au réchauffement climatique qui est en train de devenir une réelle menace, peut-être encore plus forte qu’une éruption volcanique majeure. Des chercheurs mettent en garde sur notre grande vulnérabilité face à ce type d’événements. Des scientifiques de l’Université de Cambridge estiment que, si une éruption de VEI 7 ou 8 avait lieu aujourd’hui, les répercussions sur l’humanité seraient réellement catastrophiques car nos systèmes économiques et nos modes de vie ont considérablement évolué. C’est un fait que nous n’avons que peu d’idée du risque que représente une éruption d’une telle puissance.

Il est utile de rappeler que le risque induit par une super éruption est bien réel et que la menace plane. On sait d’ores et déjà que la cendre d’une éruption du Yellowstone, portée par les vents dominants, anéantirait l’agriculture dans le Corn Belt, le grenier à céréales des Etats Unis, sans parler des conséquences pour l’Europe.

Certains chercheurs expliquent que les archives glaciaires permettent d’estimer la fréquence des éruptions volcaniques majeures. D’après eux, il y aurait ainsi une chance sur six qu’une explosion de magnitude 7 se produise dans les 100 prochaines années. Affirmer cela, c’est vraiment parler pour ne rien dire car nous n’en savons rien! Il n’est pas du tout évident que les super éruptions répondent à un cycle. Pour preuve, il se dit que le Yellowstone est en retard dans son rythme éruptif. De toute façon, il y a de fortes chances pour que ceux qui font de telles affirmations ne soient plus de ce monde quand la catastrophe se produira et on ne pourra donc pas les accuser de s’être trompés!

Dans la dernière partie de l’article de Futura Sciences, on peut lire que le risque d’une catastrophe volcanique majeure serait plusieurs centaines de fois plus important que le risque d’une collision avec un astéroïde de 1 km de diamètre et que nous serions mieux préparés à ce deuxième type de catastrophe. Pas si sûr! Là encore, il s’agit d’une affirmation gratuite car nous n’en savons rien.

Source: Futura Sciences.

Yellowstone, Taupo, Toba, Tambora : des super éruptions ont secoué la Terre (Photos: C. Grandpey, Wikipedia)

Sommes-nous prêts à affronter la prochaine super éruption? // Are we ready to face the next super eruption ?

Je termine généralement ma conférence «Volcans et risques volcaniques» en disant que ce que je crains le plus, c’est l’éruption d’un «super volcan» comme le Taupo en Nouvelle-Zélande, le Toba en Indonésie ou le Yellowstone aux États-Unis. S’agissant de Yellowstone, j’explique que les volumineux nuages ​​de cendre produits par l’éruption causeraient de très sérieux dégâts aux Grandes Plaines qui sont le grenier des États-Unis. Ils affecteraient aussi profondément les communications. Notre société basée sur Internet serait certainement en grande difficulté si une telle situation se produisait. Je suis d’accord avec les scientifiques qui disent que le monde doit faire davantage d’efforts pour se préparer à la prochaine méga éruption volcanique.
Le tsunami dévastateur dans l’Océan Indien en 2004 et le séisme de Tohoku au Japon en 2011 sont des exemples de graves catastrophes naturelles. Cependant, le monde moderne n’a pas eu à faire face à une véritable catastrophe volcanique depuis au moins 1815, lorsque l’éruption du Tambora en Indonésie a tué des dizaines de milliers de personnes et provoqué une «année sans été» en Europe et en Amérique du Nord. De telles éruptions majeures atteignent le niveau 7 ou plus sur l’Indice d’Explosivité Volcanique (VEI) qui présente 8 échelons.
Il faut garder à l’esprit que la prochaine éruption de VEI-7 pourrait survenir au cours de notre vie et nous ne savons pas prévoir les éruptions. Même si nous en étions capables, je ne suis pas certain que nous soyons prêts à affronter de tels super événements
Un article publié par trois chercheurs américains au début du mois de mars 2018 dans Geosphere examine les conséquences potentielles d’une éruption de VEI-7. Les trois scientifiques ont analysé l’éruption de VEI-5 du Mont St Helens en 1980, et l’éruption de VEI-6 du Pinatubo en 1991. Ces événements ont tué des dizaines, voire des centaines de personnes, et occasionné des perturbations à des régions entières. Le Pinatubo a même envoyé assez de SO2 dans la stratosphère pour provoquer une baisse des températures sur la planète.
Une éruption de VEI-7 aurait des conséquences bien différentes. En 1257, une éruption de VEI-7 en Indonésie a probablement refroidi suffisamment la planète pour provoquer un Petit âge glaciaire. Le problème est que la prochaine super éruption aura lieu dans un environnement bien différent de celui du 13ème siècle. Aujourd’hui, l’agriculture, les systèmes de santé, le monde de la finance et d’autres secteurs de la vie moderne sont beaucoup plus interconnectés à l’échelle mondiale qu’ils ne l’étaient il y a quelques décennies. Il suffit de voir ce qui s’est passé en 2010 lors de l’éruption d’Eyjafjallajökull en Islande. L’éruption qui n’avait qu’un VEI-3 a paralysé le trafic aérien européen pendant plusieurs jours à cause des nuages ​​de cendre émis par le volcan. L’événement a causé des pertes économiques estimées à 5 milliards de dollars.
En conséquence, il serait souhaitable que les chercheurs commencent à anticiper une éruption de VEI-7 en étudiant ses effets potentiels sur les liaisons de communication. Par exemple, il faudrait savoir comment l’humidité atmosphérique et les cendres volcaniques peuvent interférer avec les signaux GPS. Il faudrait aussi faire des études afin de mieux comprendre comment de grandes quantités de magma s’accumulent et provoquent des éruptions. Cela permettrait de mieux prévoir où le prochain événement de VEI-7 est susceptible de se produire.
Les chercheurs possèdent déjà une longue liste de volcans capables de déclencher une éruption de VEI-7. Comme je l’ai écrit plus haut, ces volcans comprennent le Taupo en Nouvelle-Zélande, site de la dernière éruption du VEI-8 il y a 26 500 ans, et le Mont Damavand, situé à seulement 50 kilomètres de Téhéran.
Même s’il existe actuellement une faible probabilité de voir une super éruption survenir dans le court terme, si un tel événement devait se produire, les gens se tourneraient vers les scientifiques, les gestionnaires des services d’urgences, les gouvernements et d’autres entités et s’attendraient à ce qu’ils soient prêts à y faire face.
Source: D’après un article publié dans Nature.

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I usually end my conference « Volcanoes and volcanic risks” with the conclusion that what I fear most is an eruption of a ‘super volcano’ like Taupo in New Zealand, Toba in Indonesia, or Yellowstone in the United States. As far as Yellowstone is concerned, I explain that the massive ash clouds produced by the eruption would cause very serious damage to the Great Plains which are the granary of the U.S. They would also deeply affect communications. Our society based on the Internet would certainly be at a loss if such a situation occurred.  I agree with the scientists who say that the world needs to do more to prepare for the next huge volcanic eruption.

The devastating Indian Ocean tsunami of 2004 and the Tohoku earthquake in Japan in 2011 highlighted some of the worst-case scenarios for natural disasters. However, humanity has not had to deal with a cataclysmic volcanic disaster since at least 1815, when the eruption of Tambora in Indonesia killed tens of thousands of people and led to a ‘year without a summer’ in Europe and North America. Such powerful eruptions rank at 7 or more on the Volcanic Explosivity Index (VEI), which goes to 8.

We have to admit that the next VEI-7 eruption could occur within our lifetime, but we are not yet able to predict future eruptions. Even if we did, I am not sure we are ready to face super events

A paper published by three American researchers in early March 2018 in Geosphere explores the potential consequences of the next VEI-7 eruption.  All three have researched the VEI-5 eruption of Mount St Helens in Washington state in 1980, and the VEI-6 eruption of Mount Pinatubo in the Philippines in 1991. Those events killed dozens to hundreds of people and disrupted entire regions. Pinatubo even spewed enough SO2 into the stratosphere to cause global cooling.

A VEI-7 eruption would be of an entirely different scale. In 1257, a VEI-7 eruption in Indonesia probably cooled the planet down enough to kick off the Little Ice Age. The problem is the next super eruption will take place in quite a different environment. Today, agriculture, health care, financial systems and other aspects of modern life are much more globally interconnected than they were just a few decades ago. It suffices to see what happened in 2010 with the eruption of Eyjafjallajökull in Iceland. The eruption that ranked at just VEI 3 grounded European air traffic for days because of the ash clouds emitted by the volcano. The event caused an estimated 5 billion US dollars in economic losses.

As a consequence, researchers should start to prepare for a VEI-7 eruption by studying potential effects on crucial communications links such as how atmospheric moisture and volcanic ash can interfere with GPS signals. Others could work to improve their understanding of how large amounts of magma accumulate and erupt, helping scientists to forecast where the next VEI-7 event might occur.

The researchers already have a long list of candidate volcanoes that might be capable of a VEI-7 blast. As I put it before, they include Taupo in New Zealand, site of the world’s last VEI-8 eruption 26,500 years ago, and Iran’s Mount Damavand, which lies just 50 kilometres from Tehran.

Even if there is currently a low probability of a super eruption in the short term, when it occurs people will look to scientists, emergency managers, governments and other entities and expect them to be prepared.

Source : After an article published in Nature.

Yellowstone fait partie des super volcans de la planète (Photo: C. Grandpey)

Du lithium supervolcanique ? // Supervolcanic lithium ?

La majeure partie du lithium utilisé pour fabriquer les batteries lithium-ion qui alimentent les appareils électroniques modernes provient d’Australie et du Chili. Toutefois, les scientifiques de l’Université de Stanford pensent qu’il existe d’importantes réserves de lithium au sein des super volcans américains. Dans une étude publiée dans Nature Communications, les chercheurs détaillent une nouvelle méthode de localisation du lithium dans les dépôts de lacs laissés par ces super volcans.
Comme les gens vont utiliser de plus en plus de véhicules électriques et des batteries de plus en plus puissantes pour réduire l’empreinte carbone, il est important que États-Unis identifient leurs propres ressources en lithium afin de ne pas s’approvisionner uniquement chez des entreprises ou des pays étrangers.
Les super volcans connaissent des éruptions capables de produire des centaines à milliers de kilomètres cubes de magma. Ils produisent également de grandes quantités de pierre ponce et de cendres volcaniques réparties sur de vastes zones. Ces super éruptions laissent derrière elles des caldeiras qui se remplissent souvent d’eau pour former un lac, comme Crater Lake dans l’Oregon. Pendant les dizaines de milliers d’années qui suivent ces éruptions, les précipitations et les sources d’eau chaude font ressortir le lithium des dépôts volcaniques. Le lithium s’accumule, en même temps que les sédiments, au fond du lac de la caldeira où il se concentre dans une argile appelée hectorite.
L’exploration des super volcans à la recherche du lithium permettrait de diversifier l’approvisionnement à l’échelle de la planète. Les principaux gisements de lithium sont actuellement exploités à partir de la saumure dans des salars à haute altitude au Chili et dans des gisements de pegmatite en Australie. [voir ma note du 12 mai 2017]
Depuis sa découverte dans les années 1800, le lithium a été largement utilisé dans les traitements psychiatriques et les armes nucléaires. À partir des années 2000, il est devenu le composant principal des batteries lithium-ion qui fournissent aujourd’hui l’énergie à toutes sortes d’appareils, depuis les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables jusqu’aux voitures électriques. Volvo Cars a récemment annoncé son engagement à ne produire que des nouveaux modèles de véhicules hybrides ou alimentés par des batteries à partir de 2019, signe que la demande de batteries lithium-ion continue d’augmenter.
Pour identifier les super volcans qui offrent les meilleures sources de lithium, les chercheurs ont mesuré la concentration initiale de lithium dans le magma. Comme le lithium est un élément volatil qui passe facilement de l’état solide à l’état liquide puis gazeux, il est très difficile de le mesurer directement et les concentrations d’origine sont peu connues. C’est pourquoi les chercheurs ont analysé de minuscules morceaux de magma piégés dans des cristaux pendant leur croissance dans la chambre magmatique. Ces «inclusions fluides» encapsulées dans les cristaux survivent à la super éruption et restent intactes tout au long du processus d’altération. En tant que tel, les inclusions fluides enregistrent les concentrations initiales de lithium et d’autres éléments dans le magma. Les chercheurs ont fait des lamelles avec  les cristaux pour faire apparaître ces petites poches de magma intact qui ont un diamètre de 10 à 100 microns. Ils les ont ensuite analysées dans un laboratoire de haute technologie à l’Université de Stanford.
Les chercheurs ont analysé des échantillons provenant d’une série de contextes tectoniques comme le dépôt de Kings Valley dans le champ volcanique de McDermitt  à la limite entre le Nevada et l’Oregon, dont l’éruption remonte entre16,5 et 15,5 millions d’années, et est connu pour être riche en lithium. Ils ont comparé les résultats de ce site volcanique à des échantillons en provenance du complexe de l’High Rock Caldera au Nevada, la Sierra la Primavera au Mexique, Pantelleria en Sicile, Yellowstone dans le Wyoming et Hideaway Park dans le Colorado. Ils ont conclu que les concentrations de lithium variaient considérablement en fonction du contexte tectonique du super volcan.
En plus de leur recherche du lithium, les chercheurs ont analysé d’autres éléments traces pour déterminer leur corrélation avec les concentrations de lithium. Au final, ils ont découvert une corrélation précédemment inconnue qui permettrait aux géologues d’identifier les super volcans susceptibles d’héberger des dépôts de lithium beaucoup plus facilement qu’en mesurant le lithium directement dans les inclusions fluides. En effet, les éléments traces peuvent servir de révélateur sur la concentration initiale en lithium. Par exemple, une plus grande concentration de rubidium, facilement analysable dans les dépôts, indique qu’il y a plus de lithium, alors que de fortes concentrations de zirconium indiquent qu’il existe moins de lithium.
Source: Université de Stanford.

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Most of the lithium used to make the lithium-ion batteries that power modern electronics comes from Australia and Chile. But Stanford University scientists say there are large deposits in America’s supervolcanoes. In a study published in Nature Communications, researchers detail a new method for locating lithium in supervolcanic lake deposits.

As people will use electric vehicles and large storage batteries to decrease the carbon footprint, it is important for the U.S. to identify its own lithium resources in order not to only rely on foreign companies or countries.

Supervolcanoes can produce massive eruptions of hundreds to thousands of cubic kilometres of magma. They also produce vast quantities of pumice and volcanic ash that are spread over wide areas. They appear as huge calderas that often fill with water to form a lake, like Crater Lake in Oregon. Over tens of thousands of years, rainfall and hot springs leach out lithium from the volcanic deposits. The lithium accumulates, along with sediments, in the caldera lake, where it becomes concentrated in a clay called hectorite.

Exploring supervolcanoes for lithium would diversify its global supply. Major lithium deposits are currently mined from brine deposits in high-altitude salt flats in Chile and pegmatite deposits in Australia. [see may note of 12 May 2017]

Since its discovery in the 1800s, lithium has largely been used in psychiatric treatments and nuclear weapons. Beginning in the 2000s, lithium became the major component of lithium-ion batteries, which today provide portable power for everything from cellphones and laptops to electric cars. Volvo Cars recently announced its commitment to only produce new models of its vehicles as hybrids or battery-powered options beginning in 2019, a sign that demand for lithium-ion batteries will continue to increase.

To identify which supervolcanoes offer the best sources of lithium, researchers measured the original concentration of lithium in the magma. Because lithium is a volatile element that easily shifts from solid to liquid to vapour, it is very difficult to measure directly and original concentrations are poorly known. So, the researchers analyzed tiny bits of magma trapped in crystals during growth within the magma chamber. These “melt inclusions,” completely encapsulated within the crystals, survive the supereruption and remain intact throughout the weathering process. As such, melt inclusions record the original concentrations of lithium and other elements in the magma. Researchers sliced through the host crystals to expose these preserved magma blebs, which are 10 to 100 microns in diameter, then analyzed them in a high technology laboratory at Stanford University.

The researchers analyzed samples from a range of tectonic settings, including the Kings Valley deposit in the McDermitt volcanic field located on the Nevada-Oregon border, which erupted 16.5 to 15.5 million years ago and is known to be rich in lithium. They compared results from this volcanic centre with samples from the High Rock caldera complex in Nevada, Sierra la Primavera in Mexico, Pantelleria in the Strait of Sicily, Yellowstone in Wyoming and Hideaway Park in Colorado, and determined that lithium concentrations varied widely as a function of the tectonic setting of the supervolcano.

In addition to exploring for lithium, the researchers analyzed other trace elements to determine their correlations with lithium concentrations. As a result, they discovered a previously unknown correlation that will now enable geologists to identify candidate supervolcanoes for lithium deposits in a much easier way than measuring lithium directly in melt inclusions. The trace elements can be used as a proxy for original lithium concentration. For example, greater abundance of easily analyzed rubidium in the bulk deposits indicates more lithium, whereas high concentrations of zirconium indicate less lithium.

Source: Stanford University.

Le lithium sera-t-il un jour extrait des sédiments au fond de Crater Lake? Il faut espérer que l’appât du gain ne viendra pas souiller ce site superbe. (Photo: C. Grandpey)