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Supercontinents et émissions de carbone d’origine volcanique

Des chercheurs de l’Université de Cambridge ont constaté que ce sont les mouvements des supercontinents au cours de centaines de millions d’années qui contrôlent les émissions de carbone d’origine volcanique. Les résultats, qui figurent dans la revue Science, pourraient conduire à une réinterprétation de la façon dont le cycle du carbone a évolué au cours de l’histoire de la Terre et sur son incidence sur l’évolution de l’habitabilité de notre planète.
Les chercheurs ont utilisé des mesures de carbone et d’hélium provenant de plus de 80 volcans dans le monde afin d’en déterminer l’origine. Le carbone et l’hélium émis par les volcans peuvent provenir des profondeurs de la Terre ou être recyclés près de la surface. La mesure de l’empreinte chimique de ces éléments peut déterminer leur source. Lorsque l’équipe scientifique a analysé les données, elle a constaté que la majeure partie du carbone émis par les volcans est recyclée près de la surface, contrairement aux hypothèses antérieures selon lesquelles le carbone provenait de l’intérieur de la Terre.
Au cours des millions d’années écoulées, les cycles du carbone ont oscillé entre les profondeurs de la Terre et sa surface. Le carbone est retiré de la surface à partir de processus qui permettent à l’oxygène atmosphérique de se développer. Les volcans permettent au carbone de revenir à la surface, bien que la quantité produite représente moins d’un centième  des émissions de carbone provoquées par l’activité humaine. Aujourd’hui, la majeure partie du carbone émis par les volcans est recyclée près de la surface, mais il est peu probable que ce fût toujours le cas.
Les volcans se forment le long d’arcs insulaires ou continentaux, là où les plaques tectoniques entrent en collision et où une plaque glisse sous  une autre, comme les Andes d’Amérique du Sud ou les volcans italiens. Ces volcans ont des empreintes chimiques différentes: les volcans d’arc insulaire émettent moins de carbone en provenance des profondeurs du manteau, tandis que les volcans d’arc continental émettent beaucoup plus de carbone en provenance de la surface.
Au cours des centaines de millions d’années écoulées, la Terre a connu des périodes où les continents se sont rapprochés ou se sont éloignés les uns des autres. Ce mouvement de va et vient a modifié, au cours des temps géologiques, l’empreinte chimique du carbone qui arrive à la surface de la Terre. On peut la mesurer au travers des différents isotopes du carbone et de l’hélium.
Les variations d’isotopes – ou d’empreinte chimique – du carbone sont généralement mesurées dans le calcaire. Les chercheurs avaient déjà pensé que la seule chose susceptible de modifier l’empreinte carbone dans le calcaire était la production d’oxygène atmosphérique. En tant que telle, l’empreinte isotopique du carbone dans le calcaire était utilisée pour interpréter l’évolution de l’habitabilité à la surface de la Terre. Les résultats proposés par l’équipe de chercheurs de Cambridge indiquent que les volcans ont joué un rôle plus important dans le cycle du carbone qu’on le croyait précédemment, et que les hypothèses antérieures doivent être reconsidérées.
Un bon exemple réside dans le Crétacé, il y a 144 à 65 millions d’années. Au cours de cette période, il y a eu une augmentation importante de la proportion d’isotopes de carbone trouvés dans le calcaire, ce qui a été interprété comme une augmentation de la concentration d’oxygène atmosphérique. Cette augmentation de l’oxygène atmosphérique a été liée à la prolifération des mammifères à la fin du Crétacé. Cependant, les résultats de l’équipe scientifique de Cambridge montrent que l’augmentation de la proportion d’isotopes de carbone dans le calcaire serait davantage due dans sa quasi totalité à des modifications dans les types de volcans à la surface de la Terre.
Source: Université de Cambridge.

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Researchers from the University of Cambridge have found that the formation and breakup of supercontinents over hundreds of millions of years controls volcanic carbon emissions. The results, reported in the journal Science, could lead to a reinterpretation of how the carbon cycle has evolved over Earth’s history, and how this has impacted the evolution of Earth’s habitability.
The researchers used existing measurements of carbon and helium from more than 80 volcanoes around the world in order to determine its origin. Carbon and helium coming out of volcanoes can either come from deep within the Earth or be recycled near the surface, and measuring the chemical fingerprint of these elements can pinpoint their source. When the team analysed the data, they found that most of the carbon coming out of volcanoes is recycled near the surface, in contrast with earlier assumptions that the carbon came from deep in the Earth’s interior.

Over millions of years, carbon cycles back and forth between Earth’s deep interior and its surface. Carbon is removed from the surface from processes which allows atmospheric oxygen to grow at the surface. Volcanoes are one way that carbon is returned to the surface, although the amount they produce is less than a hundredth of the amount of carbon emissions caused by human activity. Today, the majority of carbon from volcanoes is recycled near the surface, but it is unlikely that this was always the case.

Volcanoes form along large island or continental arcs where tectonic plates collide and one plate slides under the other, such as the Andes of South America or the volcanoes throughout Italy. These volcanoes have different chemical fingerprints: the island arc volcanoes emit less carbon which comes from deep in the mantle, while the continental arc volcanoes emit far more carbon which comes from closer to the surface.

Over hundreds of millions of years, the Earth has cycled between periods of continents coming together and breaking apart. This back and forth changes the chemical fingerprint of carbon coming to Earth’s surface systematically over geological time, and can be measured through the different isotopes of carbon and helium.
Variations in the isotope ratio, or chemical fingerprint, of carbon are commonly measured in limestone. Researchers had previously thought that the only thing that could change the carbon fingerprint in limestone was the production of atmospheric oxygen. As such, the carbon isotope fingerprint in limestone was used to interpret the evolution of habitability of Earth’s surface. The results of the Cambridge team suggest that volcanoes played a larger role in the carbon cycle than had previously been understood, and that earlier assumptions need to be reconsidered.

A great example of this is in the Cretaceous Period, 144 to 65 million years ago. During this time period there was a major increase in the carbon isotope ratio found in limestone, which has been interpreted as an increase in atmospheric oxygen concentration. This increase in atmospheric oxygen was causally linked to the proliferation of mammals in the late Cretaceous. However, the results of the Cambridge team suggest that the increase in the carbon isotope ratio in the limestones could be almost entirely due to changes in the types of volcanoes at the surface.

Source: University of Cambridge.

Processus de circulation du carbone dans les zones de subduction (Source : Université de Cambridge)

 

Volcans actifs : Informations diverses // Active volcanoes : Miscellaneous news

Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) : Poursuite de l’éruption. Tremor stable.

Sheveluch (Kamchatka) : Forte activité explosive le 24 juillet. Niveau d’alerte élevé au Rouge, avant d’être ramené à l’Orange.

Bezymianny (Kamchatka) : Présence d’une coulée de lave sur le flanc ouest. Niveau d’alerte Orange.

Karymsky (Kamchatka) : Explosions sporadiques. Niveau d’alerte Orange.

Klyuchevskoy (Kamchatka) : Anomalie thermique et panaches de cendre. Niveau d’alerte Orange.

Bogoslof (Alaska) : Pas d’activité significative au cours de la semaine écoulée.

Cleveland (Alaska) : Présence d’un nouveau dôme de lave au fond du cratère.

Kilauea (Hawaii) : Situation stable. Voir ma dernière note sur les points chauds.

Nishinoshima (Japon) : Poursuite de l’éruption. Activité strombolienne dans le cône éruptif. Une coulée de lave avance sur le flanc ouest et atteint la mer.

Poas (Costa Rica) : Emissions gazeuses jusqu’à 300 – 500 mètres au-dessus des bouches.

Sabancaya (Pérou) : Recrudescence d’activité. Panaches de cendre jusqu’à 3 – 5 km de hauteur.

Source: Global Volcanism Network.

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Piton de la Fournaise (Reunion Island): The eruption continues. The tremor is stable.
Sheveluch (Kamchatka): High explosive activity on July 24th. Alert level raised Red, before being brought back to Orange.
Bezymianny (Kamchatka): Lava flow on the western flank. Alert level is Orange.
Karymsky (Kamchatka): Sporadic explosions. Alert level at Orange.
Klyuchevskoy (Kamchatka): Thermal anomaly and ash plumes. Alert level et Orange.
Bogoslof (Alaska): No significant activity during the past week.
Cleveland (Alaska): Presence of a new lava dome on the crater floor.
Kilauea (Hawaii): Stable situation. See my last note on hotspots.
Nishinoshima (Japan): The eruption continues. Strombolian activity on the eruptive cone. A lava flow advances on the western flank and reaches the sea.
Poas (Costa Rica): Gaseous emissions up to 300 – 500 meters above the vents.
Sabancaya (Peru): Increased activity. Ash plumes up to 3 – 5 km.

Source: Global Volcanism Network.

Le risque éruptif à Auckland (Nouvelle Zélande) // The eruptive risk in Auckland (New Zealand)

Comme je l’ai déjà écrit à plusieurs reprises, Auckland est construite sur un site volcanique potentiellement actif, avec plus de 50 cônes et bouches disséminés autour de la ville.
Dans plusieurs études publiées ce mois-ci, une équipe de chercheurs de Determining Volcanic Risk in Auckland (Evaluation du Risque Volcanique à Auckland) a constaté que la ville avait une histoire éruptive « complexe et épisodique ». L’éruption la plus ancienne, celle de Pupuke, remonte à environ 200 000 ans, alors que la plus récente, celle de Rangitoto, s’est produite il y a seulement 500 ans. Le temps écoulé entre les éruptions est très irrégulier et imprévisible. Il convient de noter que plus de la moitié des éruptions d’Auckland ont eu lieu au cours des 60 000 dernières années. Les chercheurs ont indiqué que le nombre d’éruptions a montré une certaine hausse avec, malgré tout, des périodes de repos allant jusqu’à 10 000 ans.
Certaines des éruptions passées se sont produites après de courtes périodes de temps d’un point de vue géologique. Par exemple, il peut y avoir de six à dix volcans en éruption en seulement 4000 ans. D’autre part, le site volcanique d’Auckland a également connu des périodes de repos de 10 000 ans au cours des 60 000 dernières années.
Les recherches ont montré que le site volcanique d’Auckland a une activité « imprévisible » et que la population doit être préparée dans l’éventualité d’une nouvelle activité éruptive. (NDLR : À un moment où nous ne sommes pas en mesure de prévoir des éruptions à court terme, il serait stupide de dire que nous pouvons les prévoir dans le long terme!)
La région d’Auckland est le site volcanique le plus densément peuplé dans le monde. Chacun des volcans qui s’y trouvent est entré en éruption au moins une fois depuis que le Pupuke s’est manifesté il y a environ 200 000 ans.
En avril, des chercheurs de l’Université de Canterbury ont déclaré que « une éruption volcanique pourrait mettre Auckland à genoux, paralyser les réseaux de transport et déplacer près d’un tiers de la population ». En mars, le GNS Science a publié un rapport indiquant que la prochaine éruption de la région se produirait probablement sur un volcan qui n’existe pas encore.
Source: Manawatu Evening Standard.

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As I put it in several previous notes, Auckland is built on a potentially active volcanic field, with more than 50 vents dotted around the city.

In studies published this month, a team of researchers from Determining Volcanic Risk in Auckland found that the city has had a complex and episodic eruption history. The oldest eruption, Pupuke, was about 200,000 years ago, while the most recent, Rangitoto, was only 500 years ago. However, the time in between eruptions was inconsistent and unpredictable. It should be noted that more than half of Auckland’s eruptions have been in the past 60,000 years. The researchers said that indicated the rate of eruptions has been increasing, although there had also been quiet periods of up to 10,000 years.

Some of the past eruptions occurred after what was, geologically speaking, a short period of time. For example, there can be six to 10 volcanoes erupting within a 4000-year timeframe. On the other hand, the Auckland volcanic field has also gone quiet for up to 10,000 years in the last 60,000 years.

The research showed that Auckland’s volcanic field was « unpredictable” and that the population needs to be prepared. (Editor’s note: At a time when we are not able to predict eruptions in the short-term, it would be stupid to say we are able to predict them in the long term!)

Auckland’s volcanic field is the most densely populated field of its type in the world.

Each of its volcanoes has erupted at least once since Pupuke blew about 200,000 years ago.

In April, researchers from the University of Canterbury said “a volcanic eruption could bring Auckland to its knees, crippling transport networks and displacing almost one-third of its population.” In March, GNS Science released a report saying the region’s next eruption would likely come from a volcano that doesn’t exist yet.

Source: Manawatu Evening Standard.

Carte montrant les éruptions sur le site volcanique d’Auckland. Elles vont de la plus ancienne (en bleu) à la plus récente (en rouge). Source: GNS Science.

Photo: C. Grandpey

 

Nouvelles de points chauds // News of hotspots

Kilauea (Hawaii):
L’éruption du Kilauea continue au sommet et au niveau du Pu’uO’o sur l’East Rift Zone. Le niveau du lac de lave à l’intérieur du cratère Halema’uma’u se trouve actuellement à environ 25 mètres sous la lèvre de Overlook Crater. La coulée de lave 61g continue d’entrer dans l’océan à Kamokuna. Plusieurs grandes fractures se sont ouvertes dans le delta de lave, parallèlement au littoral et s’étirent sur toute la largeur du delta. Ces fractures annoncent un probable effondrement du delta. Des explosions se produiront au moment de l’effondrement. Les visiteurs devront être très prudents car des matériaux très chauds peuvent être éjectés jusqu’à l’intérieur des terres pendant ce type d’événement.
Des coulées de surface sont actives au-dessus du pali, ainsi que de petites coulées éphémères sur la plaine côtière à environ 2 km en amont de la route en terre battue. Ces coulées ne constituent pas une menace pour les zones habitées.
Source: HVO.

Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion):
L’éruption qui a débuté le 14 juillet se poursuit. Le tremor éruptif connaît certaines fluctuations, mais il a globalement retrouvé son niveau du 18 au 20 juillet. On observe 3 bouches actives à l’intérieur du cône sur le site de l’éruption. La coulée lave qui s’en échappe mesure environ 2,8 km de long et environ 0,6 km de large. Comme sur le Kilauea à Hawaï, la lave ne constitue pas une menace pour les zones habitées.

Source : OVPF.

A noter que le 26 juillet marque le premier anniversaire de l’arrivée de la coulée de lave 61g dans l’océan. L’histoire a commencé à la fin du mois de mai 2016, lorsqu’une nouvelle bouche s’est ouverte sur le flanc du Pu’u O’O. Cette nouvelle phase éruptive a été baptisée « épisode 61g » car il s’agissait du septième élément du 61ème épisode de l’éruption Pu’u O’Oo qui a débuté en 1983. La coulée 61g a avancé sur le flanc sud du Kilauea et en deux mois, elle a atteint la côte. Peu de temps après 1 heure du matin le 26 juillet 2016, la lave est entrée dans l’Océan Pacifique sur le site de Kamokuna.

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Kilauea (Hawaii):

Kilauea Volcano continues to erupt at its summit and from the Pu’uO’o vent on the East Rift Zone. The lake level within Halema’uma’u Crater is currently roughly 25 metres below the Overlook crater rim. The 61g lava flow continues to enter the ocean at Kamokuna. Several large cracks have developed in the lava delta, running parallel to the coastline and spanning the width of the delta. These cracks increase the likelihood of a large delta collapse. Explosions will probably occur at the moment of the collapse. Visitors will have to be very careful as material can be ejected far inland during this kind of event.
Surface flows are active above the pali, with minor breakouts on the coastal plain about 2 km upslope from the gravel emergency route. These flows pose no threat to nearby communities.

Source: HVO.  

It should be noted that July 26th marks the one-year anniversary of the 61g lava flow reaching the sea. The story began in late May 2016, when a new vent opened on the flank of the Pu‘u’O‘o cone. This new phase was called “episode 61g,” as it was the seventh subevent of the 61st episode of the Pu‘u ‘O‘o eruption, which began in 1983. The 61g flow gradually advanced down the south flank of Kilauea, and, within two months, reached the coast. Just after 1 a.m. July 26th, 2016, lava entered the ocean on the site of Kamokuna.

 
Piton de la Fournaise (Reunion Island):

The eruption that started on July 14th continues. The intensity of the eruptive tremor is going through some fluctuations but it has globally retrieved its level of July 18th-20th. There are 3 active vents within the eruptive cone. The lava flow is about 2.8 km long and about 0.6 km wide. Like on Kilauea in Hawaii, it poses no threat to nearby communities.

Source: OVPF.

Hawaii: Delta de lave fracturé de Kamokuna (Crédit photo: HVO)

Piton de la Fournaise: Tremor éruptif le 24 juillet 2017

(Source: OVPF)

Piton de la Fournaise: Coulée de lave le 24 juillet 2017.

(Crédit photo: Christian Holveck)