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)

Piège volcanique en hiver // A volcanic trap in winter

Quand j’étais plus jeune, avec une plus grande passion pour les volcans, et quand il y avait aussi moins de restrictions d’accès, il m’est arrivé de visiter l’Etna en hiver. Il n’y avait plus de touristes et un silence parfait régnait sur le volcan, parfois rompu par le bruit des explosions au niveau des cratères sommitaux.

Il y avait souvent pas mal de neige et j’avais reçu des conseils de prudence de la part de volcanologues confirmés comme Haroun Tazieff et François Le Guern, ainsi que mon ami Antonio Nicoloso, chef des guides sur l’Etna.

Il existe en effet des pièges cachés par la neige sur les flancs d’un volcan actif. Les gaz chauds émis par les fumerolles font fondre la neige et la glace par en dessous, de sorte que la surface devient fragile et on peut tomber dans un trou ou une fracture si on ne fait pas attention. Comme on est seul, il n’y a personne pour porter secours et aider à sortir de cette situation difficile. De plus, les fumerolles émettent des gaz toxiques qui peuvent rapidement devenir dangereux pour la santé. Pour terminer, lors de mes virées hivernales sur l’Etna dans les années 2000, les téléphones portables (on ne parlait pas encore de smartphones) et leurs réseaux n’étaient pas aussi performants qu’aujourd’hui ; donc difficile d’appeler à l’aide.

C’est une telle mésaventure qui est arrivée en décembre 2020 à une femme qui faisait du ski sur les pentes du Mont Hood (Oregon), un volcan potentiellement actif de la Chaîne des Cascades aux États-Unis. Elle skiait avec son mari lorsqu’elle a disparu dans une bouche creusée par une fumerolle et rendue invisible par la couverture de neige. Cette femme a eu beaucoup de chance car une personne qui se trouvait à proximité a assisté à la scène et a pu lui porter secours. Équipé d’une corde, l’homme a réussi à sortir la femme de la cavité. Il est à noter qu’elle était une skieuse confirmée et prudente. Elle avait de l’eau, des chaussures techniques et portait un casque.

La littérature montagnarde mentionne un accident similaire aux Etats-Unis, mais avec des conséquences beaucoup plus dramatiques. En avril 2006, trois membres d’une patrouille de ski sont morts après être tombés dans la fumerolle de Mammoth Mountain en Californie.

Peu de temps après une forte tempête de neige, un groupe de 6 patrouilleurs se déplaçait le long d’une clôture à peine visible destinée à protéger l’accès à la fumerolle volcanique bien connue sur le site de Mammoth Mountain. Au moment de leur passage, la neige qui dissimulait la bouche s’est effondrée. Deux membres de la patrouille de ski ont disparu dans la cavité de 6 mètres de profondeur et ont rapidement perdu connaissance.

Un appel de détresse a été lancé et d’autres patrouilleurs sont arrivés peu après avec du matériel de sauvetage. Pendant que des membres de la patrouille tentaient de creuser une ouverture dans la partie inférieure de la bouche éruptive pour atteindre les victimes, un autre homme est descendu dans la cavité en tenant un masque à la main. Il a perdu connaissance en 30 secondes, avant même de pouvoir fixer le masque sur son visage.

Un autre patrouilleur est descendu jusqu’à la moitié de la cavité et il a rapidement réalisé le danger représenté par les épais nuages de gaz,. Il a appelé les secours et a tout juste eu le temps d’apposer son masque à oxygène sur son visage avant de perdre connaissance.

En raison des gaz nocifs émis par la fumerolle, les membres de la patrouille de ski et leurs collègues venus les aider se sont partagés en plusieurs équipes et ils ont travaillé pendant une quinzaine de minutes jusqu’à ce qu’une ouverture suffisamment grande puisse être creusée pour permettre l’accès aux victimes. .

Finalement, des patrouilleurs dotés de masques à oxygène (ce qui n’a pas empêché l’un d’eux de brièvement perdre connaissance en sortant) ont réussi à extraire les dernières victimes. Les cadavres ont été extirpés peu après avec l’aide des pompiers portant des équipements adaptés, en particulier pour la respiration.

De nombreux membres de la patrouille de ski ayant participé au sauvetage ont été pris momentanément de nausées, de vomissements et d’étourdissements. Toutes les personnes symptomatiques ont été admises dans un hôpital et ont été placées en observation pendant la nuit, mais aucune n’a nécessité une intervention médicale significative. Les autopsies des 3 patrouilleurs décédés ont révélé un œdème pulmonaire, une hypertrophie des cavités cardiaques et des hémorragies internes. Les médecins ont conclu qu’il s’agissait de décès par asphyxie.

Source: Los Angeles Times et autres médias d’information américains.

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When I was younger, with a greater passion for volcanoes, and when there were fewer access restrictions on volcanoes, I happened to visit Mount Etna in the winter. There were no more tourists and a perfect silence prevailed on the volcano, except the noise of the eruptions at the summit craters.

There was usually quite a lot of snow and I had been advised to be cautious by confirmed volcanologists like Haroun Tazieff and François Le Guern, as well as my friend Antonio Nicoloso, head of the guides on Mt Etna.

Indeed, there are traps hidden by the snow on the flanks of an active volcano. Hot gasses released by the fumaroles melt the snow and the ice from below, so that the surface becomes fragile and you may fall in a hole or a fissure if you are not careful. As you are alone, it will be quite impossible to have someone help you get out of this difficult situation. Moreover, fumaroles emit toxic gases that can rapidly become dangerous to the health. At the time of my trips to Mt Etna, smartphones and their networks were not as performing as today, so it was difficult to ask for help.

This is what happened in December 2020 to a woman who was skiing on the slopes of Mount Hood (Oregon), a potentially active volcano of the Cascade Range in the United States. She was skiing with her husband when she plunged into a snow-covered fumarole. She was quite lucky because a quick-thinking bystander rushed to help. Equipped with a rope, the man secured himself to it and hoisted the woman out of the hole. It should be noted that the woman was a frequent and cautious skier. She had water and was wearing traction devices on her feet as well as a helmet.

Mountain literature mentions one similar accident in the U.S. In April 2006, three members of a ski patrol died after they fell into the Mammoth Mountain Fumarole in California.

Shortly after a heavy snowstorm, a group of 6 ski patrol members was moving along a barely visible fence protecting the boundaries of a well-known volcanic fumarole on Mammoth Mountain, when the snow around the covered vent collapsed. Two members of the ski patrolslid into the 6-metre-deep hole and rapidly lost consciousness.  An emergency distress call was placed and additional ski patrollers arrived with rescue equipment soon after. While others attempted to dig a rescue hole through a lower section of the vent to reach the victims, one ski patrol member descended into the hole with a nonrebreathable oxygen mask in hand, but lost consciousness within 30 seconds before he could affix the mask.

An additional patroller descended partway down the hole, quickly recognized the dangers of the overwhelming fumes, called out for rescue, and affixed his oxygen mask just prior to losing consciousness.

Because of the noxious gasses emitted by the fumarole, the remaining members of the initial ski patrol party plus additional patrollers who responded to the distress call worked in brief shifts for approximately 15 minutes until a sufficiently large hole could be dug to allow access to the victims. Eventually, patrollers using nonrebreathable oxygen masks (one of whom was overcome by fumes and briefly lost consciousness upon exiting) successfully extracted the last victims, while the corpses of the dead men were removed soon after with the aid of fire department personnel wearing self-contained breathing apparatus.

Many of the ski patrol members involved in the rescue experienced transient nausea, vomiting, and dizziness. All symptomatic patients were admitted to a local hospital for overnight observation, but none required significant medical intervention.

Autopsies on the 3 deceased patrollers revealed pulmonary edema, enlargement of all 4 cardiac chambers, and internal hemorrhages. The doctors concluded it was death by asphyxiation.

Source: Los Angeles Times and other U.S. news media.

L’Etna en hiver… Photos extraites de mon diaporama « L’Etna de glace et de feu », primé dans plusieurs festivals.

C’est sûr : la chute d’un astéroïde a exterminé les dinosaures ! // Sure : the fall of an asteroid exterminated the dinosaurs !

Il existe depuis très longtemps une controverse sur la cause de l’extinction des dinosaures. Certaines études expliquent qu’ils ont été tués par la chute d’un astéroïde, tandis que d’autres affirment que leur disparition est due à une éruption volcanique majeure.
En attendant la prochaine étude qui arrivera inévitablement un jour ou l’autre, des recherches entreprises par des scientifiques de l’Imperial College de Londres et de l’Université de Bristol espèrent mettre un terme à cette controverse et expliquent que les dinosaures ont disparu en raison de l’impact d’un énorme astéroïde sur notre planète il y a 65 millions d’années. L’étude a été publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences. On y lit que l’impact de l’astéroïde est forcément la seule raison pour laquelle près de 75 pour cent des espèces de la planète ont été anéanties. Elles n’ont pas été exterminées par une éruption volcanique dans la région du Deccan, comme cela a été affirmé précédemment.
Les chercheurs démontrent que l’impact de astéroïde a provoqué un hiver qui a duré des décennies et détruit les environnements propices aux dinosaures. A côté de cela, les effets des éruptions volcaniques – aussi intense soient-elles – n’étaient pas suffisants pour perturber de façon durable les écosystèmes à l’échelle de la planète. Selon les auteurs de l’étude, leurs travaux confirment, pour la première fois de manière quantitative, que la seule explication plausible de l’extinction des dinosaures est l’impact d’un astéroïde.
En décembre 2019, une autre étude a expliqué que les dinosaures avaient du mal à survivre avant la chute de l’astéroïde à cause d’une forte augmentation du niveau de mercure causée par des éruptions volcaniques majeures dans les Trapps du Deccan. Ces éruptions, qui se sont produites il y a 66 millions d’années, ont probablement formé une grande partie de l’ouest de l’Inde.
Dans le cadre de la nouvelle étude, les chercheurs ont élaboré des modèles présentant différents scénarios susceptibles d’affecter les dinosaures, y compris la réduction de la lumière solaire à des degrés divers; les effets sur l’environnement de l’impact de l’astéroïde comme la température et les précipitations; et la cartographie des zones où les conditions de vie seraient encore présentes après un impact d’astéroïde ou une éruption volcanique.
Au lieu de se limiter aux données géologiques pour modéliser les effets que la chute de  l’astéroïde ou des éruptions volcaniques sur le climat mondial, les chercheurs ont ajouté une dimension écologique pour montrer dans quelle mesure ces fluctuations climatiques ont sérieusement affecté les écosystèmes. Ils expliquent qu’après la chute l’astéroïde et l’hiver «hiver rigoureux dans le monde», n’importe quel type d’éruption volcanique aurait provoqué la réapparition de nombreux habitats, avec un retour de la vie. Ils fournissent également de nouvelles preuves montrant que les éruptions volcaniques survenant à peu près au même moment auraient pu réduire les effets de l’impact de l’astéroïde sur l’environnement, en particulier en accélérant la hausse des températures après l’hiver. Ce réchauffement induit par les éruptions volcaniques a d’ailleurs contribué à stimuler la survie et le rétablissement d’animaux et de plantes après l’extinction des dinosaures. De nombreux groupes ont prospéré par la suite, notamment les oiseaux et les mammifères.
Une autre étude publiée en janvier 2020 arrive à la même conclusion et explique que la raison pour laquelle les dinosaures ont disparu est « totalement liée à l’astéroïde », tout en exprimant des doutes sur l’impact d’une éruption volcanique sur le climat.
Selon une autre étude publiée en octobre 2019, il est très probable que les océans sur Terre ont été acidifiés suite à l’impact de l’astéroïde.
Une étude publiée en janvier 2019 nous apprend que l’impact de l’astéroïde a pu également provoquer un tsunami de plus de 1500 mètres de hauteur.
Enfin, une étude publiée en septembre 2019 a comparé l’impact de l’astéroïde à la puissance de 10 milliards de bombes atomiques.
Source: Fox News, The Australian.

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There has been for a long time a controversy about the cause of the extiction of the dinosaurs. Some studies explained they were all killed by the fall of an asteroid whereas other theories affirmed their disappearance was caused by a major volcanic eruption.

Waiting for the next study that will inevitably arrive some day or other, a new research by scientists from the Imperial College London and the University of Bristol hopes to put the controversy to bed and explains that the dinosaurs went extinct due to the massive asteroid that hit Earth 65 million years ago. The research has been published in the Proceedings of the National Academy of Sciences One can readd that the asteroid impact is the sole reason that nearly 75 percent of all species on the planet were wiped out. They were not exterminated by a volcanic eruption in the Deccan region, as has been previously suggested.

The researchers show that the asteroid caused an impact winter for decades, and that these environmental effects decimated suitable environments for dinosaurs. In contrast, the effects of the intense volcanic eruptions were not strong enough to substantially disrupt global ecosystems. The authors of the study say that their work confirms, for the first time quantitatively, that the only plausible explanation for the extinction is the impact of an asteroid.

In December 2019, a separate study suggested dinosaurs were already struggling to survive prior to the asteroid due to a sharp increase in mercury levels caused by a massive volcano eruption of the Deccan Traps. These eruptions, which occurred 66 million years ago, are believed to have formed much of western India.

In the new study, the researchers built models that looked at how different scenarios would affect the dinosaurs, including reductions in sunlight to varying degrees; the impact to the environment as a result of the asteroid impact, such as temperature and rainfall; and mapping where the conditions would still exist after an asteroid impact or volcanic eruption to come up with their findings.

Instead of only using the geologic record to model the effect on climate that the asteroid or volcanism might have caused worldwide, the researchers pushed this approach a step forward, adding an ecological dimension to the study to reveal how these climatic fluctuations severely affected ecosystems. They explain that after the asteroid caused a « drastic global winter, » any kind of volcanic eruption would have caused a restoration to many habitats, causing life to thrive again. They also provide new evidence to suggest that the volcanic eruptions happening around the same time might have reduced the effects on the environment caused by the impact, particularly in quickening the rise of temperatures after the impact winter. This volcanic-induced warming helped boost the survival and recovery of the animals and plants that made through the extinction, with many groups expanding in its immediate aftermath, including birds and mammals.

A separate study published in January 2020 came to the same conclusion and explained that the reason the dinosaurs went extinct was « all about the asteroid, » placing more doubt on any impact of a volcanic eruption impacting the climate.

According to a study published in October 2019, the asteroid may have also acidified Earth’s oceans after its impact.

Another study, published in January 2019, suggested that the impact from the asteroid also caused a worldwide tsunami more than 1,500 metres high.

Still another study published in September 2019 compared the impact of the asteroid to the power of 10 billion atomic bombs.

Source : Fox News, The Australian.

Carte de l’anomalie gravitationnelle du cratère de Chicxulub creusé par l’astéroïde. La côte du Mexique apparaît en blanc. L’emplacement du cratère apparaît sous la forme d’une série de caractéristiques concentriques. Les points blancs représentent les cénotes (gouffres totalement ou partiellement remplis d’eau). Un anneau de cénotes est associé à la plus grande caractéristique semi-circulaire, bien que son origine exacte soit incertaine. (Source : USGS