DECORTIQUAGES

Les « super-volcans » décortiqués

DÉFINITION : SUPER-VOLCANS ET SUPER ERUPTIONS

FUTURA SCIENCES

On nomme « super-volcans »,  les volcans capables de faire une éruption exceptionnellement massive et dévastatrice. Leur intensité varie mais est suffisante pour créer des dommages à l’échelle continentale. Futura-Sciences à rencontré Jacques-Marie Bardintzeff, docteur en volcanologie, afin d’en savoir plus sur ces dangereux volcans.

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ANATOMIE D’UN SUPERVOLCAN

SCIENCES ET AVENIR

La découverte de la caldeira d’un très ancien volcan devrait aider les géologues à mieux connaître le fonctionnement des éruptions massives

Une caldeira de 13 kilomètres de large, vestige d’une éruption volcanique monumentale qui s’est produite à l’époque du Permien, il y a plus de 240 millions d’années : c’est ce ‘fossile’ que des géologues américains et italiens ont découvert dans une vallée alpine italienne, la Valsesia. Ce site remarquable offre une vision inédite sur les dessous de la caldeira, expliquent James Quick (Southern Methodist University, E-U) et ses collègues (1).

En effet, 25 km de « plomberie » volcanique ont été mis au jour sur ce site de la Valsesia. Ce soulèvement de la croûte terrestre, qui offre sa tranche à la vue des chercheurs du 21ème siècle, est le fruit de la collision entre la plaque africaine et la plaque européenne qui a commencé il y a quelques 30 millions d’années.

La caldeira de la Valsesia appartient à une catégorie particulière, appelée ‘super-volcan’ par les Anglo-Saxons. Leurs éruptions laissent des ‘trous’ de dizaines de kilomètres de diamètre, comme en témoigne le lac Toba en Indonésie, sur l’île de Sumatra, résultat d’une éruption qui aurait éjecté près de 3.000 km3 de matériaux il y a 75.000 ans.

Les États-Unis abritent aussi un super-volcan, célèbre et toujours actif, le Yellowstone. Sa caldeira actuelle s’est formée en trois étapes. Une éruption il y a plus de 2 millions d’années a formé une caldeira de 75 km de long ; une seconde il y a 1,3 million d’années a laissé une seconde caldeira de 16 km de large ; enfin il y a 640.000 ans une troisième éruption a donné la configuration actuelle.

Pour connaître les secrets de ces super-volcans, les géologues ont besoin d’étudier leurs connections souterraines profondes. Jusqu’à présent, leur indiscrétion s’est arrêtée à 5 km de profondeur, précisent les chercheurs américains. La découverte du site de Valsesia offre donc une opportunité inégalée d’exploration des chemins suivis par le magma, jusqu’à 25 km de profondeur. Les géologues espèrent améliorer leurs modèles des super-volcans et mieux prévoir le comportement de ces gueules de feu toujours menaçantes.

ITALIE : ce « super volcan » ignoré qui menace Naples et sa région

L’OBSL’OBS

Par Marcelle Padovani

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Ce qui frappe immédiatement, c’est l’odeur. Cette odeur d’oeuf pourri si caractéristique des volcans sulfureux. Elle vous prend à la gorge à plus d’un kilomètre de distance, quand vous êtes encore sous les pins de Pozzuoli (près de Naples). Et puis elle s’intensifie au fur et à mesure que vous vous approchez du principal cratère (2 kilomètres carré de superficie) du « super volcan » des Champs Phlégréens : c’est ainsi qu’a été surnommée cette zone éruptive, classée comme l’un des trois volcans les plus dangereux du monde avec Yellowstone (USA) et Lago Toba (Indonésie).

Les Champs Phlégréens ne défrayent pourtant pas la chronique comme le Vésuve, qui se trouve à seulement 15 kilomètres à vol d’oiseau. Ils se sont donné l’allure d’un volcan actif mais tranquille. Ils semblent endormis.

Lorsqu’on découvre leur immense cratère agrémenté de fumerolles et pierres incandescentes, on croit se trouver sur un plateau de cinéma parfaitement circulaire. Blancheur aveuglante. Fumées bouillonnantes. Rochers incandescents rouge-jaune. Et la chaleur qui se révèle vite étouffante : les semelles de nos tennis commencent à rôtir. Mais, curieusement, on n’avertit d’aucun danger imminent en marchant sur cette terre brûlante.

Des cendres retrouvées en Sibérie

Il faut tout le courage et le sens des responsabilités des géologues italiens pour justifier qu’on parle aujourd’hui de ce volcan apparemment pacifique – notre visite a été organisée par eux – , alors que les derniers importants mouvements telluriques remontent à 1984, lorsque furent évacuées 40.000 personnes au Rione Terra de Pozzuoli. La terre s’était alors soulevée de 1,80 mètre en une semaine.

Et parce que les conséquences d’une éruption violente des Champs Phlégréens pourraient concerner tous les pays européens et même au-delà. Lors de l’éruption de 1538, près de 40 kilomètres cube de matériaux volcaniques avaient été déversés et les cendres du « super volcan » avaient même été retrouvées en Sibérie… Des changements climatiques importants peuvent d’ailleurs accompagner chaque éruption. Sans oublier l’effet nocif pour les poumons de la diffusion du dioxyde de soufre.

Une gravure du XVIIe siècle représentanty les Champs Phlégréens (MARY EVANS/SIPA)

Car cette zone collinaire de 460 mètres de hauteur, à une demi-heure du centre de Naples, était à l’origine une plaine, mais les soulèvements successifs et les continus mouvements telluriques appelés « bradiséisme » ont profondément modifié son profil et restructuré l’environnement sur des dizaines de kilomètres.

Mais avec une telle lenteur que l’acceptation du risque par la population est devenue un danger en soi : les maisons d’habitation, les villas, les commerces se sont dangereusement rapprochés du cratère principal et des 39 autres secondaires. Si une nouvelle éruption du genre de celle de 1538 devait se reproduire, elle ferait des dizaines de milliers de victimes. C’est la raison pour laquelle les géologues se mobilisent. Préventivement.

De 48 à 72 heures pour évacuer

Comment naît une éruption ? De la fusion partielle des roches souterraines qui produit un magma tel qu’il enfle et se déplace vers la croûte continentale formant une « chambre magmatique inférieure », laquelle fait fondre à son tour la roche continentale supérieure. Le magma monte alors le long de conduites verticales vers la sortie. La terre se gonfle et se fend, et le magma en sortant dans l’atmosphère éjecte des roches brûlantes, des gaz délétères et des nuages de cendres.

« Le volcan le moins connu de l’opinion publique est aussi le plus dangereux », soutient Francesco Russo, président de l’Ordre des géologues.

Devant nous, un géologue-sentinelle occupé à mesurer régulièrement la température du sol et du sous-sol sort alors son thermomètre : 40 degrés à la surface ; 90 degrés à 20 centimètres de profondeur ; 150 degrés à deux mètres. Impressionnant.
Le thermomètre est l’un des instruments précieux de prévention des risques, car il mesure le degré d’ébullition des eaux souterraines et la chaleur des roches en fusion. Mais l’arsenal des 120 « sentinelles » qui travaillent à l’Institut de vulcanologie compte également une trentaine de stations qui mesurent le bruit, une trentaine d’autres les mouvements de la terre, et une dizaine qui évaluent jusqu’à 250 mètres de profondeur la déformation des roches. Sans oublier les stations de prélèvement des gaz sulfureux.

« C’est lorsqu’il y a convergence de toutes ces données que la situation de crise peut être décrétée. »

Mais si tous les indices convergent, combien de temps reste-t-il pour évacuer la population ? Réponse de Marco De Vito : « De 48 à 72 heures ». Et c’est tout le problème. Car en tout près d’un million de personnes pourraient etre concernées par cet exode forcé.

L’activité des Champs Phlégréens analysée par des sentinelles (SIPANY/SIPA)

Un plan d’évacuation existe, soutiennent en chœur les géologues, mais il aurait besoin d’être accompagné d’entraînements constants, d’une préparation au risque dès l’école primaire et d’une progressive reconversion du territoire. C’est la raison pour laquelle les 7.000 géologues italiens ont voulu mobiliser l’opinion internationale. Car les risques concernent aussi les autres pays européens. Ils se sentent donc comme de vraies « sentinelles ». Qui veulent éviter le pire tant qu’il est encore temps.

 

 

INDONÉSIE  LE SECRET DU SUPERVOLCAN DE TOBA

ARTE

 

L’éruption explosive du supervolcan Toba, survenue il y a 73 000 ans (±4 000 ans) sur le site actuel du lac Toba (île de Sumatra en Indonésie), est la dernière et la plus importante des quatre éruptions qu’a connues ce volcan au cours du Quaternaire. Son indice d’explosivité est estimé à 8 sur l’échelle VEI, la plus haute valeur possible. La théorie de la catastrophe de Toba soutient que cet événement causa un hiver volcanique qui dura de 6 à 10 ans suivi d’un refroidissement global s’étendant sur environ un millénaire.

Les connaissances sur l’histoire humaine préhistorique, quoique largement théoriques, sont basées sur des données archéologiques et sur certaines réalités génétiques. Au cours des trois derniers millions d’années, après que la branche humaine et la branche des grands singes eurent divergé d’un même ancêtre commun, la lignée humaine a produit une variété d’espèces. Selon la théorie de la catastrophe de Toba, une gigantesque éruption volcanique a modifié le cours de l’évolution humaine par la disparition des différentes espèces d’hominidés qui existaient alors, ne laissant subsister qu’une population résiduelle de quelques milliers d’individus en Afrique orientale.

Il y a environ 75 000 ans, le volcan où se trouve actuellement la caldeira du lac Toba dans l’île de Sumatra, entra en éruption avec une force trois mille fois supérieure à celle de l’éruption du Mont Saint Helens aux États-Unis en 1980. Selon le professeur Ambrose, cela entraîna une chute de la moyenne des températures d’environ 3 à 3,5 °C sur plusieurs années. Une chute globale de 3 à 3,5 °C peut conduire à une baisse de plus de 15 °C dans les régions tempérées. Ce changement brutal de l’environnement serait à l’origine de ce qui a été appelé un « goulot d’étranglement » (bottleneck) de population chez les hominidés.

Des preuves géologiques constituées par la structure unique des cendres volcaniques datées d’il y a 75 000 ans, les preuves glaciologiques (forte concentration de sulfures dans les glaces également datées à 75 000 ans) et les preuves issues de l’analyse des dépôts d’animaux marins datant de la même période ainsi que des modélisations, accréditent la plausibilité de la théorie de la catastrophe de Toba. Des éléments génétiques comme l’étude des mitochondries suggèrent que tous les humains vivant aujourd’hui, en dépit de leur apparente variété, descendent d’un petit groupe de quelques milliers d’individus vivant en Afrique orientale3. En utilisant les taux moyens de mutation génétique, certains généticiens[précision nécessaire] ont estimé que ce petit groupe vivait à une période contemporaine de la catastrophe de Toba.

Selon cette théorie, les humains, après Toba, auraient à nouveau rayonné lorsque le climat et d’autres facteurs redevinrent favorables. Partant de l’Afrique, ils migrèrent vers l’Indochine et l’Australie et, plus tard, vers le Croissant fertile et le Moyen-Orient. Les routes migratoires créèrent des foyers de peuplement de l’homme moderne en Ouzbékistan, Afghanistan et Inde. Les divergences de couleur de peau apparurent, dues à des niveaux variés de mélanine adaptés aux variations locales de l’intensité des rayons UV. L’Europe s’est ensuite peuplée par des flux migratoires venus d’Asie centrale à la fin du dernier âge glaciaire au fur et à mesure que les conditions climatiques devenaient plus clémentes.

À l’appui de la théorie d’une « génération de Toba » et d’une origine commune relativement récente, on notera l’unité culturelle humaine que l’on observe au travers de l’analyse des langues, des cosmogonies humaines et de ses mythes fondateurs. Toutes les langues auraient une origine commune, ce que tend à confirmer l’étude des mythes humains, où l’on retrouve des thèmes analogues, des archétypes fondant les structures morales des cultures.

À l’encontre de cette théorie, de récentes découvertes archéologiques dans le sud de l’Inde à Jwalapuram (en) semblent montrer que l’activité humaine n’a pas été si perturbée pendant cette période. Cinq cents outils de pierre montrant une continuité des techniques traditionnelles y ont été découverts, ce qui tendrait à démontrer qu’il n’y a pas eu d’extinction. Les récentes analyses paléoclimatiques menées dans les sédiments du lac Malawi infirment aussi l’idée d’une catastrophe climatique durable affectant l’Afrique orientale.

Cependant la polémique est très loin d’être tranchée, notamment à cause de difficultés à dater précisément la catastrophe et les restes fossiles ou d’outils découverts, l’étude des pollens montre bien un changement de la flore, synonyme de changement climatique.

 

YELLOWSTONE

SCIENCES ET AVENIR

Le supervolcan de Yellowstone ne s’est réveillé que 3 fois en 2 millions d’années

 

Explosive Volcano Panoramas

*COPY/CATERSNEWSAGENCY_094217/Credit:CATERS NEWS AGENCY/SIPA/1507150947

Un monstre géologique est tapi sous le parc de Yellowstone, fiché au cœur même des Etats-Unis, l’un des « supervolcans » qui ne ressemblent à aucun autre. Une nouvelle étude menée par des géologues américains menés par Patricia Gregg de l’université de l’Illinois et présentée au congrès de la Société géologique américaine, vient conforter leur singularité en démontrant qu’ils n’entrent pas en éruption parce que la pression interne s’élève et fait monter le magma par des cheminées, comme c’est le cas pour les autres volcans, mais parce que la pression externe augmente, lorsque les murs et le couvercle de la chambre magmatique craquent ou s’effondrent sur celle-ci.

Retour au supervolcan de Yellowstone l’un des plus grands du monde. De l’extérieur, on n’en voit que les manifestations « épidermiques » : sources chaudes, fumerolles, geysers – c’est d’ailleurs ici que l’on trouve les deux tiers des geysers de la planète –, autant de phénomènes hydrothermaux dont la production de chaleur équivaut en moyenne à une puissance énergétique de 4500 mégawatts. Mais sous la croûte rocheuse, à 45 km de profondeur, s’étend une chambre magmatique de 19 km de haut sur 64 km de long et 40 km de large, qui peut donc contenir un volume de 10.400 km3 de roches solides, spongieuses ou en fusion.

Au cours des deux derniers millions d’années, ce supervolcan qui s’étend sur trois Etats (Wyoming-Idaho-Montana) ne s’est réveillé que trois fois. La dernière éruption cataclysmique remonte à 640.000 ans : elle a produit quelques 2500 km3 de magma et recouvert de cendres la plus grande partie de l’Amérique du Nord et a laissé une caldeira de plus de 70 kilomètres sur 30, visible de l’espace seulement. Dans l’Histoire, aucune éruption n’est comparable. Pour mémoire, l’une des éruptions les plus impressionnantes de notre époque, celle du mont Saint-Helens, en 1980, a craché 1 km3 de magma. En 1883, le volcan Krakatau a rejeté 9 km3 de magma. Enfin, l’éruption explosive du volcan de Santorin, survenue il y a plus de 3600 ans, a éjecté 40 à 60 km3 de magma, ce qui a fait tout de même de grands dégâts autour de la mer Egée et mit fin à la civilisation minoenne en Crète.

Des bombes à retardement

Les supervolcans jouent dans une autre cour, puisqu’ils regroupent ceux qui produisent plus de 500 km3 de magma lors d’une seule éruption et sont capables d’engendrer des dégâts à l’échelle continentale, voire mondiale. Il est donc important de surveiller ces bombes géologiques à retardement. Mais pour cela, encore faut-il en comprendre le fonctionnement. En 2014, des scientifiques avaient émis, dans Nature Geoscience, l’hypothèse que ces superéruptions se produisaient quand la densité du magma diminue par rapport  aux roches environnantes et du coup, comme un glaçon en train de fondre, cela exercerait une pression croissante sur le toit de la chambre magmatique, qui finirait par se fracturer, ouvrant  les vannes de l’enfer. Cette hypothèse, la plus communément admise, est battue en brèche par la géologue américaine Patricia Gregg qui, en introduisant les critères de l’étude de 2014 dans ses propres modèles numériques, n’a pu en reproduire les résultats. Dans ces modèles, qui reposent sur la physique, la liquéfaction du magma n’ajoute que peu de pression au système, quelle que soit la taille de la chambre magmatique ou la densité du magma.

Un nouveau scénario issu de la physique newtonienne émerge donc aujourd’hui. Pas de couvercle qui saute quand la cocotte-minute est en surpression, mais un toit qui s’écroule vers le bas quand la structure de la chambre magmatique s’affaiblit. L’éruption est alors directement liée à la taille de la chambre magmatique. Lorsque celle-ci grandit et s’étend, elle affecte la stabilité des roches la contenant. Son couvercle devient instable, craque, etc. Selon ce modèle, si un pan du toit fissuré pénètre dans la chambre magmatique, il permet alors au magma de surgir à la surface, déclenchant une sorte de réaction en chaîne de fracturation hydraulique qui finirait par mobiliser entièrement le supervolcan. Ce fonctionnement inverse de celui des autres volcans, s’il est confirmé, devrait à terme permettre d’adapter les systèmes de surveillance des supervolcans, notamment en examinant la sismicité, la stabilité du toit, etc.

Autant de dégâts qu’un astéroïde

Car si les éruptions de supervolcans sont rares (à peu près tous les 50 000 ans) elles peuvent provoquer autant de dégâts que l’astéroïde qui amorça l’éradication des dinosaures de la planètes, il y a 65 millions d’années. Pour en revenir à l’exemple de Yellowstone, sa dernière éruption avait eu des conséquences jusqu’à 5000 kilomètres de distance. Le magma chargé de gaz toxiques qui se rue à la surface de la Terre se fragmente en poussières, blocs de pierre, etc., engendrant une rapide nuée ardente qui extermine tout ce qu’elle recouvre, enterrant la vie sous une couche de cendres de plusieurs dizaines ou centaines de mètres d’épaisseur à des centaines de kilomètres à la ronde. La dernière éruption de Yellowstone recouvrit ainsi tout le continent nord-américain d’un linceul de cendres blanches, que l’on a détecté récemment lors de sondages dans l’Iowa et dans le golfe du Mexique. De plus, une importante fraction de ces cendres monte en colonne jusqu’à la stratosphère (entre 12 et 18 kilomètres de hauteur) où elles sont dispersées par les vents et encerclent la Terre, réfléchissant une partie des rayons solaires.

Par ailleurs, le dioxyde de soufre présent dans le magma, est oxydé dans l’atmosphère et devient de l’acide sulfurique sous forme de minuscules gouttelettes de 1 micromètre. Cet aérosol, qui absorbe une quantité importante des radiations solaires, demeure un à deux ans dans la stratosphère, formant un véritable barrage au Soleil. La luminosité s’abaisse tandis que les températures chutent durablement (une ou plusieurs années) à l’échelle d’un hémisphère, voire du globe tout entier. C’est ce que l’on nomme l’hiver volcanique, qui affecte le climat de manière aussi dramatique que l’hiver nucléaire. Mais le froid, qui a raison de nombreuses espèces de la flore et de la faune n’est que le moindre mal : lorsque la poussière retombe finalement et que les aérosols se dissipent, il faut compter avec un amincissement drastique de la couche d’ozone et une augmentation sensible du degré de radiation des ultraviolets, entraînant cancers et mutations génétiques chez les organismes vivants. La concentration d’oxyde d’azote dans l’atmosphère provoque des pluies acides et, par conséquent, l’empoisonnement des rivières et des sources. Ce n’est pas pur hasard si les périodes de grandes éruptions volcaniques coïncident avec des périodes d’extinction massive sur Terre.

VOIR ARTICLE DANS MERIDIANES

 

HONG KONG : UN SUPER VOLCAN DÉSORMAIS ÉTEINT

NTDTV CANADA

 

Les habitants de Hong Kong n’en ont peut-être pas conscience, mais l’île sur laquelle ils vivent fut sans doute, autrefois, le site d’une immense éruption volcanique. Des chercheurs du bureau d’ingénierie géotechnique de Hong Kong expliquent ainsi la topographie unique de Hong Kong.
Hong Kong a probablement été construite sur les ruines d’un super volcan qui est entré en éruption il y a 140 millions d’années, selon les géologues du Bureau géotechnique de Hong Kong.

[Rodrick Sewell, Chercheur et géologue, Bureau géotechnique de Hong Kong]
« Je pense que pour un scientifique, c’est le moment vérité, après des années et des années de recherches minutieuses et systématiques, tout d’un coup l’histoire prend forme. C’est très excitant quand ça se passe comme cela. »

Un super volcan peut cracher plus de mille mètres cubes de cendres. Les géologues estiment que le volcan sur lequel est posé Hong Kong crache plus de 1 300 mètres cubes de cendres. Cela peut paraître assez effrayant pour les résidents de Hong Kong, mais Denise Tang nous assure qu’il n’y a rien à craindre.

[Denise Tang, Chercheuse et géologue, Bureau géotechnique de Hong Kong]
« La principale ville de Hong Kong est assise sur un très vieux volcan, mais les gens n’ont rien à craindre puisque le volcan est déjà éteint et il n’y aura pas de nouvelle éruption. »

Le volcan est vieux de 140 millions d’années et les géologues pensent qu’il a pu entrer en éruption autour de la fin de la période jurassique. C’est une théorie plausible que l’éruption de quelques super volcans ait contribué à l’extinction des dinosaures.

[Rodrick Sewell, Chercheur et géologue, Bureau géotechnique de Hong Kong]
« C’est le premier exemple bien documenté d’un ancien super volcan dans le sud de la Chine. Mais nous pensons qu’il y a d’autres exemples dans le sud-est de la Chine qui attendent d’être découverts. »

Le Bureau d’ingénierie géotechnique déclare que la dernière éruption d’un super volcan a eu lieu en Nouvelle-Zélande il y a environ 26 000 ans.

 

NOUVELLE ZELANDE : TAUPO

SPUTNIKNEWSSPUTNIKNEWS

Une découverte faite par les scientifiques semble indiquer que l’île du Nord pourrait devenir le théâtre d’une gigantesque éruption volcanique.

Des géophysiciens néo-zélandais ont découvert un énorme amas de manteau terrestre sous la baie de l’Abondance, au large de l’île du Nord. Il pourrait provoquer un séisme et réveiller le volcan endormi Taupo, rapporte la revue Science Advances.Comme l’indiquent les chercheurs, du magma pénètre dans la croûte continentale en la déformant. Ce processus se déroule à proximité immédiate de la zone volcanique de Taupo, dans l’île du Nord, où la période de calme dure depuis plusieurs siècles.

Bien que la géophysique moderne n’ait pas étudié en détail les liens entre la migration du manteau, la tectonique et le volcanisme, cette découverte pourrait prédire un réveil prochain du volcan Taupo.

Dans le pire des cas, l’île du Nord pourrait devenir le centre de l’activité volcanique la plus intense de la planète. En témoignent les données d’interférométrie par radar recueillies par le satellite européen Envisat et l’analyse des données GPS.Le volcan Taupo est entré en éruption il y a 26.500 ans. Cette éruption, la plus importante depuis 70.000 ans, a formé une caldeira géante, actuellement partiellement inondée par les eaux du lac Taupo.

 

 

 

 

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