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Earth of fire

Actualité volcanique, Articles de fond sur étude de volcan, tectonique, récits et photos de voyage

Périodiquement durant l'histoire de la Terre, de vastes volumes de laves basaltiques se sont répandus sur les continents ou épanchés au fond des bassins océaniques.

 

LIpsMapRevised-June2006                 Position des LIP's Continentales et océaniques - date de leurs formations.


Les exemples célèbres des "Grandes Provinces Ignées" ou  "LIP's" (Larges Igneous Provinces), mises en place lors de ces gigantesques épisodes volcaniques, sont  

1. sur terre :

- les grands empilements continentaux de laves basaltiques (trapps) du Deccan en Inde,

- les empilements de Karoo en Afrique du sud,

- le plateau basaltique de Columbia river en Amérique du Nord

- les trapps de Sibérie en Russie

- les trapps d’Ethiopie

- le CAMP : la Province magmatique centre Atlantique.


2. et les plateaux océaniques d'Ontong Java, Kerguelen et des Caraïbes.

 

BryanFig1 550

Certains LIP’s sont encore intact, comme les trapps du Deccan, d’autres ont été démembré par les mouvements des plaques tectoniques, e.a. le CAMP dont on retrouve des parts au Brésil, ou en Afrique (Maroc).

 

Maroc - CAMP - Marzoli wiki

Coupe dans des coulées basaltiques témoins du CAMP en Afrique - moyen Atlas au Maroc - photo Marzoli.

 

Le CAMP consiste en vastes épanchements basaltiques produit durant le rifting et la dislocation de la Pangée durant le Mésozoïque ; la dislocation primordiale eut lieu au début du Jurassique  avec une série de dykes, sills et coulées basaltiques sur une vaste superficie actuellement située sous le centre de l’océan nord Atlantique.

 

CAMP.jpg

Par contraste avec la tectonique des plaques qui opère de façon continue et à l'échelle globale, la formation des Grandes Provinces Ignées est épisodique et localisées dans des régions particulières. Elles sont une manifestation d'un processus dynamique superposée au cycle de formation et destruction de la croûte océanique, et représentent un autre mode de fonctionnement du système convectif de la Terre, peut-être alternatif.

Les études géochronologiques ont démontré que les provinces concernées par l’inondation basaltique se sont formées en un temps assez court, de l’ordre d’un million d’années. Le ratio de production de telles quantités de magma au cours d’un intervalle de temps réduit implique un mécanisme autre que celui de rifting passif. D’autres modèles impliquent un panache mantellique apportant des matériaux en fusion depuis la frontière entre le cœur et le manteau, ou un reflux du manteau supérieur dans des zones où l’épaisseur de la plaque varie fortement.

Ni la phase d’activité initiale qui a produit les LIP’s (la tête du panache – plume head) , ni l’activité volcanique subséquente qui a produit des chaînes d’îles et les dorsales dans les bassins océaniques (la queue du panache – plume tail) ne peuvent être mis en ralation avec le cycle standard de « formation-action-destruction » décrit par la théorie de la tectonique des plaques.

 

Durant les périodes régies par le modèle de Wilson ( cycle des roches base sur la tectonique des plaques) , le concept tectonique avec ouverture et fermeture des océans, et convection mantellique avec des manteaux supérieur et inférieur séparés prévaut. Les panaches sont issus de façon prédominante de la base du manteau supérieur et la croissance des continenets est dominée par l’accrétion.

 

696px-Rockcycle2.jpg                 Cycle des roches - Légende ds. le sens inverse des aiguilles : 1 = magma; 2 = solidification/cristallisation; 3 = roches magmatiques et volcaniques; 4 = érosion; 5 = sédimentation; 6 = roches sédimentaires; 7 = subsidence et métamorphisme; 8 = roches métamorphiques; 9 = fusion. - Doc. Wondloper / ZeWrestler.

 

J.Tuzo Wilson développa sa théorie , appelée cycle de Wilson, durant les années 1950-1960

 

lipfig2.gif                      after Stein et Hoffman / Mantle plume and episodal crustal grouwth.

 

Par contre durant les périodes régies par le modèle MOMO

(Mantle overturn – major orogeny ; renversement du manteau et mécanisme de construction des montagnes - *), des accumulations de matériaux « froids » descendent depuis la zone des 660 km. en direction du manteau inférieur, tandis que des panaches multiples montent depuis la frontière cœur/manteau pour former les grandes provinces ignées à la surface, créant ainsi un retournement/boulversement majeur.

 

 

Biot681PhotoA.jpg

Comparaison entre les datations des extinctions de masse et les différentes LIP's. - Doc. White & Saunders 2005.

 

Bien que non explosifs, les gaz et la poussière libérés par une telle éruption ont eu un impact climatique équivalent aux éruptions de niveau 8  - éruption qualifiant les « supervolcans ». Ces inondations basaltiques, significativement assez importantes pour former ces vastes provinces ignées, ont été soupçonnées d'être la ou du moins une des causes des extinctions de masse du passé, dont les extinctions ultra-massives (extinction du Permien - 250 Ma) qui ont tué la majorité des espèces vivantes de l'époque ainsi que la plus connue bien que plus petite, extinction du Crétacé, qui a vu disparaître la plupart des dinosaures.

 

On ne peut s’imaginer la magnitude de tels évènements : le plateau Java Ontong dans le Pacifique ouest, est constitué de plus de 50 millions de kilomètres cubes de produits volcaniques et roches plutoniques, qui forment un plateau d’une épaisseur de 30 km. sur une surface équivalente à celle du tiers de l’australie. En comparaison, l’éruption du Laki en Islande a produit des flots de basalte représentant seulement 1% du volume de celui d’une province ignée typique… avec comme corrélatif la mort de 75% du cheptel et 25% de la population islandaise, sans compter l’influence sur le climat et la population de toute l’Europe occidentale.

 

World_geologic_provinces.jpg

Place des grandes provinces ignées  parmi les provinces géologiques du monde - doc. USGS.


  Shield
  Platform
  Orogen
  Basin
  Extended crust
Oceanic crust:
  0–20 Ma
  20–65 Ma
  >65 Ma

 

Dans les jours suivants, examens des différentes grandes provinces ignées.

 

(*) Orogeny – orogenèse = termes venant du grec oros – montagne et genesis- création, origine., qualifiant le mécanisme par lequel se sont construits les montagnes sur les continents.

 

Sources :

- Large igneous provinces -  by Millard F. Coffin, Institute for Geophysics. The University of Texas at Austin, 4412 Spicewood Springs Rd., Austin, Texas.

- Que sont les grandes provinces ignées ? - CNRS / INSU

- A plate tectonic rock cycle - Fichter, Lynn S. 1996

 

 

                          Les trapps sibériens.

 

 

 

SiberianTraps08LARGE.jpg

Les trapps Sibériens du plateau de Putorana - doc. NHK Japan / Andy Saunders, Dépt. Geology Univ.Leicester UK.

 

La découverte des trapps sibériens est liée au développement des gisements de minerais de Noril ; les gisements de la région furent probablement exploités par les anciennes tribus, puis aux 16 et 17 ) siècles. La première étude systématique commença en 1919 et les dépôts de Noril découvert en 1926. La production de nickel y débuta en 1942, celle de cuivre en 1949.

 

Norilsk---Jesse-Allen-Nasa-EO.jpg

Image satellite en fausses couleurs : sols dénudés ou installations en rose et pourpre - zones de forêts boréales en vert - La rivière Norilskaya coupe la photo entre deux zones lacustres.

Jesse Allen, NASA Earth Observatory, using data obtained from the University of Maryland’s Global Land Cover Facility.

 

Les études géochimiques des trapps sibériens se sont focalisées sur d’épaisses séquences de laves et d’intrusions du district de Noril, où  des forages et affleurements étaient disponibles.

La plus grande superficie d’affleurements de roches volcaniques – laves basaltiques et tufs – fut retrouvée sur le craton Sibérien et la péninsule de Taimyr. Des vastes intrusions basaltiques sont aussi présentes à l’ouest de la plate-forme (bassin) sibérienne : dans la cuvette Yenesi-Khatanga et sous la mer de Kara.

 

The-Siberian-Traps-and-the-End-Permian-mass-3.jpgLocalisation des trapps et tufs Sibériens en vert - des intrusions basaltiques en rouge

La LIP'S sibérienne est cernée de .... - le craton Sibérien est délimité par .-.-.-

Doc. Dépt. Géologie de l'Univ. de Leicester / Andy Saunders.


 Au niveau du craton, l’éruption des basaltes s’est faite sur les sédiments datant du Paléozoïque, ou ont fait intrusion dans ceux-ci.  Dans le bassin ouest-sibérien, les basaltes surmontent le soubassement datant du Paléozoïque ou du Protérozoïque.

 

SiberianTraps13Large.jpgDes énormes strates de basalte superposées composent les trapps Sibériens - photo NHK Japan / Andy Saunders Univ. Leicester UK.


De grands volumes de lave basaltique ont recouvert une vaste partie de la Sibérie primitive dans la formation de ces trapps. Aujourd'hui, l'aire recouverte représente environ 2.000.000 km², soit une surface équivalente à celle de l'Europe occidentale, et on estime la surface recouverte à l'origine à 7.000.000 km². Le volume initial de lave est estimé entre 1.000.000 km³ et 4.000.000 km³.

L'aire couverte est contenue 50°et 75° de latitude nord et entre 60° et 120° de longitude est.

 

Extent_of_Siberian_traps_german.png                 Extension des trapps Sibériens - doc. Jo.Weber - Sibirien_topo2.png

 

Siberian trapp - Biot                                  Extension des trapps Sibériens - photo Biot

 

The-Siberian-Traps-and-the-End-Permian-mass-7.jpgSituation des trapps Sibérien à la fin du Permien -

 

La datation des basaltes affleurements et des intrusions du bassin ouest Sibérien, associés au volcanisme des trapps Sibérien, par la méthode Ar40/Ar39, indique une fourchette entre 248 et 250 Ma.

Par contre, des forages réalisés au sud de Chelyabinsk montre que la région située au sud-ouest de l'Oural et plus jeune de 7 Ma ... ce qui laisse supposer que le volcanisme a connu deux périodes en Sibérie.


Les trapps sibérien sont-ils liés à un panache mantellique ?

Nous savons que :

- 1. les volumes, émis ou en intrusion, furent énormes et ont requis une formidable source énergétique.

– 2. il est peu vraisemblable que les basaltes soient issus de fusion sous le craton sibérien, simplement trop épais pour permettre une fusion substantielle, qui si elle s’opérait, aurait une géochimie correspondante à une fusion sous très haute pression.

– 3. il n’y a pas d’évidence pour un soulèvement enregistré dans les roches sédimentaires de Noril et le craton adjacent. Ce serait plutôt un effondrement lithosphérique  qui aurait déclenché la formation des trapps.

La composition des basaltes de Noril, Putorana et l’ouest du bassin sibérien  correspond à une remontée du mélange fondu en profondeur.

 

EDGE.jpgDelamin.jpg

 

 

 

 

 

 

 

Les premiers basaltes émis ont une composition semblable à ceux d’Hawaii. La séquence principale plus volumineuse inclue une fusion à faible profondeur et/ou extensive, en rapport avec l’extension crustale au niveau du bassin ouest sibérien. L’ascension rapide et la décompression du panache mantellique ont été aidé par une délamination de la lithosphère (Elkins-Tanton 2005).

 

La mise en place des trapps Sibériens serait une des causes de l'extinction massive du Permien, marquée par la disparition de 95% des espèces marines et 70% des espèces vivant sur les continents.

Il existe plusieurs mécanismes proposés pour expliquer l'extinction. Dans l'hypothèse de pics multiples, le plus haut serait dû à une évolution graduelle de l'environnement alors que le second serait dû à un événement catastrophique.

Les évolutions graduelles seraient des changements progressifs du niveau de la mer, l'anoxie, l'accroissement de l'aridité et une modification de la circulation des eaux dans les océans due à un changement climatique.

L'événement catastrophique pourrait être un ou plusieurs impacts de météorites, l'augmentation du volcanisme , ou la soudaine libération d'hydrates de méthane à partir des océans ou du pergélisol avec, comme conséquence, une baisse importante de la teneur en oxygène.

En janvier 2011, des géologues de l'Université de Calgary publient un article dans la revue Nature appuyant l'hypothèse du volcanisme sibérien.

 

Sources :

- The Siberian Traps - by Andy Saunders & Marc Reichow

- Le volcanisme de l'archipel de la Nouvelle Sibérie et ses implications concernat l'histoire tectonique de l'arctique - par Gilles Banzt - CNRS-Inist

- L'extinction du Permien, une énigme résolue ? - astronomie-astronautique.com - lien

- Regional uplift associeted with continental large igneous provinces: the role of the mantle plume and the lithosphere - by A.Saunders & others - lien 

 

 

                              Les trapps du Deccan.

 

 

the-western-Ghat-hills----Nichalp.jpg

                  Trapps du Deccan en Inde - the western Ghat Hills - photo Nichalp.

 

Les trapps du Deccan s’étendent sur une surface de 500.000 km² et ont un volume égal à 0,75- 1,5 millions de km³.

 

n396a06p1---CNRS.jpg                Carte géologique simplifiée et position des trapps du Deccan - doc. CNRS


La datation des trapps du Deccan par les radio-isotopes et par le paléomagnétisme montre que des coulées se sont déposées pendant une période assez brève géologiquement parlant : entre 63 et 68 millions d’années, plus probablement sur une période d’un peu plus d’un million d’années. Les sédiments situés sous les premières coulées de laves renferment des fragments d’ossements de dinosaures qui datent du Maastrichtien, dernière subdivision du Crétacé. On a également retrouvé des dents de dinosaures et de Mammifères, et des fragments d’œufs de dinosaures, toujours d’âge maastrichtien, dans les couches sédimentaires intercalées entre certaines coulées situées à la base des trapps. Encore plus récemment, les ossements d'un nouveau dinosaure, Rajasaurus, ont été trouvés dans des sédiments associés à l'épisode volcanique du Deccan.

 

Trapp et extinction massive :

La mise en place des trapps a conduit à des changements globaux du climat et de la chimie des océans.

 

image34.pngConcordance entre les grandes extinctions et l'âge des LIP's - Ici, la conjonction entre l'extinction du Crétacé et l'âge des Trapps du Deccan .


Les basaltes sont, parmi les roches silicatées, celles qui s'altèrent le plus facilement. De ce fait, ils ont joué un rôle fondamental pour le contrôle de la teneur en gaz carbonique de l'atmosphère lors du dégazage intense qui a accompagné la mise en place, il y a 65 millions d'années, des trapps du Deccan en Inde. Le volume initial de ces trapps pourrait avoir atteint 3 M km3. Or, les trapps actuels occupent un volume d'environ  1M km3. Les deux tiers des basaltes initiaux ont donc disparu en 65 millions d'années.

Pour expliquer ce phénomène, les chercheurs du LMTG et de l'IPGP ont déterminé une loi simple qui permet d'estimer la quantité de CO2 consommée lors de l'altération des basaltes. Cette loi a été établie à partir de données obtenues sur les rivières drainant les trapps du Deccan et d'autres régions basaltiques. Deux paramètres sont fondamentaux : la quantité d'eau qui circule dans les sols et la température atmosphérique. Ces deux facteurs jouent dans le même sens car ils favorisent tous les deux la mise en solution des sols et des roches : plus ces paramètres sont élevés, plus l'altération est importante.

 

 L'augmentation de CO2 dans l'atmosphère a été très importante (1050 ppmv, soit 3 fois la teneur actuelle) et s'est accompagnée d'un rapide réchauffement de la Terre (+ 4 °C). Grâce à l'efficacité du phénomène d'altération continentale, il a fallu seulement 1,5 millions d'années pour résorber l'excès de CO2 émis dans l'atmosphère, avec pour conséquence une baisse de température de 4,55 °C, soit un refroidissement global de 0,55 °C.

 

Deccan trapp - CO2 - CNRSRapport isotopique marin du Sr après la mise en place des trapps du Deccan - Doc. CNRS


Cette modélisation a permis de détecter des variations des cycles géochimiques du carbone et du strontium au sein de l'océan. Le modèle prédit un arrêt, lié à une forte acidification de l'eau de mer par le CO2, de la sédimentation des carbonates marins pendant une période de 20 000 ans après la mise en place des trapps. Cet arrêt prévu par le modèle est également observé dans les carbonates marins à la limite Crétacé/Tertiaire.
Le modèle indique que de grands épanchements volcaniques conduisent à des changements globaux du climat et de la chimie des océans. Bien que cette étude ne permette pas d'expliquer la disparition des dinosaures, elle permet d'affirmer que, quelle que soit la cause de cette extinction, la mise en place des trapps du Deccan a largement amplifié le phénomène.

 

Point chaud et tectonique :

 

Les_mecanismes_du_climat_2006-19.jpgAssociation de l'Inde et du panache mantellique de La Réunion - doc. Ch.Aubourg / mécanismes du climat.


La formation des trapps est associée à un point chaud, c'est-à-dire à une remontée ponctuelle de roches très chaudes du manteau terrestre. Ces roches remontent à l'état solide pendant sans doute plusieurs millions d'années. L'étude de la propagation des ondes sismiques montre que la remontée de ces roches forme une sorte de panache ressemblant à un champignon : la colonne de roches qui remonte s'écrase lorsqu'elle arrive sous une plaque tectonique. Les conditions de pression et de température sont alors suffisantes pour la fusion importante de ces roches. Le magma formé, moins dense que les roches du manteau, remonte vers la surface où il forme de grands épanchements basaltiques, les trapps.


Himalaya-formationLes trapps du Deccan sont associés au point chaud de La Réunion, un point chaud actuellement à l'aplomb de l'île de La Réunion. Ainsi, les trapps du Deccan se sont formés lorsque l'Inde était à 4500 km. de sa position actuelle. Les points chauds étant relativement fixes au cours du temps, cela montre le déplacement vers le Nord-Est de la plaque supportant l'Inde, depuis 65 millions d'années.

 

Remontée de l'Inde par déplacement de la plaque indienne au dessus du point chaud, situé actuellement au niveau de l'île de La Réunion


Des théories basées sur la présence de cratères d'impact contemporains des trapps proposent comme origine à ces épanchements l'impact de météorites. En effet, un hypothétique cratère nommé Shiva semble avoir été découvert au large de Bombay et serait daté lui aussi de -65 millions d'années. Mais contemporanéité ne signifie pas forcément relation de cause à effet. De plus, les analyses chimiques des roches basaltiques des trapps démontrent une origine profonde des roches qui ont fondu, ce qui est incompatible avec ce modèle.

 

2575165118_c8c6c29282_o.jpg            Les empilements basaltiques des trapps du Deccan - photos come4news.

 

 

Sources :

- CNRS info - Les trapps du Deccan, des trappes à CO2 - lien.

- Regional uplift associeted with continental large igneous provinces : the role of mantle plumes and lithosphere - by A.Saunders & al.

- Les mécanismes du climat - Ch.Aubourg

- Le volcanisme actif du Piton de La Fournaise - BRGM

 

                     

                                   Les trapps Ethiopiens.

 

 

ethiopie-2007-634-copie.jpg

Route des hauts-plateaux éthiopiens empruntée pour "sortir" de Dallol -  les trapps en arrière-plan.- © Bernard Duyck

 

Les hauts-plateaux éthiopiens ont commencé à se soulever il y a 75 Ma, lorsqu’une poussée magmatique a soulevé un large dôme de roches anciennes du craton africain.

Les trapps éthiopiens et yéménites de type basaltique se sont formé en 1 à 2 Ma à l’oligocène, il y a 30 millions d’années.

Ils sont datés à 30 Ma. par la méthode Ar40/Ar39 (la méthode K/Ar, imprécise, les datait entre 15 à 60 Ma.). Cet empilement de coulées basaltiques sur des milliers de mètres d’épaisseur s’est faite à l’aplomb d’un point chaud ; il couvre une énorme surface : 1,3 millions de km² sur une épaisseur moyenne de 2.000 mètres.

 

img29-640---Jussieu-Mege-et-Korme.gif       Carte géologique - emplacement des trapps en rouge - doc. Mege & Korme /Jussieu.


Leur composition est à 90-95% basaltique avec quelques niveaux plus acides comme les rhyolites observées à Lalibela. Rappelons que le mot basalte vient de l'éthiopien "bsalt ", féminin de "psull ", signifiant "cuit ". Pline le Jeune utilisait déjà ce mot pour désigner une roche noire venant justement d'Ethiopie.


Les points chauds prennent naissance à 2.900 ou à 700 km de profondeur. En remontant, la tête du panache grossit en incorporant du matériel mantellique, la queue suit et s'allonge. La tête du panache s'écrase sous la lithosphère, provoquant un bombement et une fracturation en pointeau (point triple). L'élévation de température de 100 à 300°C de la lithosphère induit son érosion thermique et la fragilise aussi. La décompression de la tête du panache permet alors sa fusion partielle, les magmas basaltiques s'écoulent alors en grande quantité en un laps de temps limité (1 Ma.).


640px-Ethiopia Topography - SadalmelikLes trapps ont eu des conséquences géodynamiques : fracturation du continent et océanisation (Golfe d’Aden et Mer Rouge).

Cet évènement précède en effet de plusieurs millions d’années les phases majeures de rifting qui ont séparé l’Afrique de l’Arabie.

Carte topographique , où l'on distingue les hauts-plateaux et le triangle Afar - doc. Sadalmelik.


 

Suivant le pic d’activité, de grands volcans-boucliers se sont développés à la surface du plateau volcanique; le volcanisme s’est cantonné ensuite aux zones de rift et à des centres volcaniques localisés.

 

JanFig1.jpg(modified from Zanettin, 1992; Pik et al., 1999), with additional age data from Kieffer et al. (2004), Hofmann et al. (1997), Coulie et al. (2003) and Ukstins et al. (2002)


Le champ tholéitique Simien surmonte une base de basaltes tholéitiques, les deux produits par le même système magmatique.

Les champs Choke et Guguftu datés de 23Ma sont alcalins et surmontent une base de basaltes alcalins.

Contrairement aux autres exemples de nappes basaltiques continentales, comme les trapps du Deccan, décrites comme un empilement de couches épaisses et presque horizontales de basalte tholéitique, la province éthiopienne est faite d’une série de couches basaltiques surmontées de grands volcans-boucliers bien séparés.

 

Est-ce de réelles différences ou la conséquence de degrés différents d’érosion et de conservation des structures volcaniques, l’Ethiopie étant la province ignée la plus récente ?


Keiffer & al. Ont présenté en 2004 des données géologiques et géochimiques indiquant que le volcanisme lié à la formation de volcans-boucliers était co-magmatique de celui responsable des nappes de basalte ayant formé le plateau principal.

 

ethiopie-2007-631-copie.jpg

                       Paysage aride mais grandiose - © Bernard Duyck

 

Les hauts-plateaux éthiopiens ont un climat plus frais et plus humide que le reste du pays, et sont propices à l'agriculture, notamment de caféier.

Ils contiennent les sources de nombreux cours d'eau, dont le Nil bleu, qui prend sa source au lac Tana, avant de rejoindre le Nil blanc et de former le Nil.


 

ethiopie-2007-637-copie.jpgLes techniques agricoles restent primitives sur les hauts-plateaux : zébu et araire. - © Bernard Duyck

 

Blue_Nile_near_Bahar_Dar-copie-1.jpgLe Nil bleu à Bahar Dar - photo Andro96 - le nom du fleuve lui a été donné en raison de sa couleur foncée, due à une forte teneur en limon, par contraste avec celle du Nil blanc, plus claire.

 

Taillées à même le roc, onze églises monolithiques médiévales forment la cité monastique de Lalibela sur les hauts-plateaux éthiopiens. Le nom de la cité vient du roi Gebra Maskal Lalibela (1172-1212), qui fit construire de nombreux couvents et églises orthodoxes, après sa conversion au christianisme; l'expansion de l'islam rendant plus difficile les pèlerinages à Jérusalem, le roi estima nécessaire de construire une "nouvelle Jérusalem" en Ethiopie.

 

Bet_Giyorgis_church_Lalibela---Academic.ru.jpg

  L'église Bete Giyorgis (Saint Georges) date de huit siècles et est une des plus célèbres de la cité de Lalibela. - photo Academic.ru

 

Sources :

- The Ethiopian large igneous province - by Nicholas Arndt & Martin Menzies - lien

 - Regional uplift associeted with continental large igneous provinces: the role of the mantle plume and the lithosphere - by A.Saunders & others - lien

- Emplacement conditions of igneous dikes in Ethiopian traps - lien

 

                

                  Le groupe basaltique de la Columbia River.

 

 

Grand_coulee_below_dry_falls.JPG

"La Grande coulée" : une partie de l'ancien lit de la Columbia river, vue de Dry Falls  - mise à jour des différentres coulées basaltiques - photo Hugo.arg / Duk

 

Le groupe basaltique de la Columbia River (CRBG) constitue une grande province ignée, couvrant une part des états de Washington, de l'Orégon et de l'Idaho en Amérique du nord.

 

2010Basalt_provinces_1550xRGB.jpgLes différentes provinces basaltiques du nord-ouest des Etats-Unis  - doc. Montana State university / NETL.

 

z-IMG_7336-copie.jpgLa Snake river a creusé le  plateau basaltique de la ESRP , à Twin Falls / Idaho - © Bernard Duyck

 

La subduction de la plaque Farallon (plaque tectonique fossile dont il ne reste à ce niveau que la plaque Juan de Fuca) sous le côté ouest de la plaque nord-américaine a créé l'arc volcanique des Cascades et dessiné les grandes lignes du bassin de la Columbia river, entre 150 et 90 millions d'années. Le bassin était alors recouvert d'une vaste mer intérieure qui disparut plus tard suite au soulèvement du niveau du sol.

A la fin du Miocène et le début du Pliocène, cette région fut noyée sous des émissions massives de basalte, estimées d'un volume de 174.000 kilomètres-cube,  qui ont recouvert une surface de 163.700 km².

Les phases éruptives les plus importantes sont datées de 17-14 millions d'années, intervalle au cours duquel 99% de la masse de basalte fut relarguée. D'autres éruptions eurent lieu entre 14 et 6 Ma, moins extensives.

 

CRBG_stratigraphic.gif            Les subdivisions du CRBG, avec dates d'émissions et volumes émis - doc. USGS.

 

Quelques grandes périodes d'installation basaltique :

- Innaha basalt : 17,5-17 Ma au nord-est de l'Oregon. - 5,5% du volume du CRBG.

- Grande Ronde basalt : 17-15,5 Ma - 87% du CRBG. (voir carte des aires recouvertes ci-dessous) - Cette formation est caractérisée par de nombreux dykes, appelés essaim de dyke Chief Joseph (> 20.000 dykes) dont certains larges de 5-10 m. Le poids des laves émises força la subsidence de la zone, créant le bassin de la Columbia.

- Wanapum basalt : 15,5-14,5 Ma - 6% du CRBG

composé de Eckler Mountain member (15,5 Ma), de Frenchman Springs member (15,5 Ma), de Roza member (14,9 Ma), et Priest Rapid member (14,5 Ma).

- Saddle Mountain basalt : 14-6 Ma - 1,5% du CRBG - et composée de nombreuses coulées (voir diagramme ci-dessus).

 

 

 

Columbia-river-basalts---Alt-et-Hyndman.gif

Grande-Ronde-basalts---Alt---Hyndman.gif

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En vert, l'étendue couverte par les basaltes du CRBG - en bleu, l'aire couverte par les basaltes de Grande Ronde - cartes Alt & Hyndman / Digital Geology of Idaho.


Le CRBG connu des inondations notoires à la fin de la dernière glaciation : les "inondations du Missoula" - Missoula floods - furent provoquées par des ruptures périodiques de barrages de glace concernant le lac glaciaire Missoula; le gigantesque débit des jökulhlaups , estimé à 10 fois le débit actuel combiné de tous les fleuves de la planète, et sur des dizaines de milliers d'années, a mis à jour les coulées basaltiques stratifiées en divers endroits : Wallula Gap, La Palouse river, les gorges de la Columbia river et Channeled Scablands.

 

map_missoula_floods.gif                            Les inondations du Missoula - doc. USGS.

 

Palouse-Canyon---ph.jpg  La Columbia river entaille les couches basaltiques à Palouse canyon - photo Williamborg.

 

interstate-84_basalt_flow_near_celilo_2005.jpg          Les coulées basaltiques près de Celilo - photo Lyn Topinka / Smithsonian instit.

 

wallula_gap_basalts_right_bank_2005.jpg         Les basaltes de Wallula Gap - rive droite - photo Lyn Topinka / Smithsonian instit.

 

Quel est l'origine de ces inondations basaltiques répétées ?

Comme pour les autres LIP's, l'hypothèse la plus vraisemblable, de tels volumes exceptionnels de laves tholéiitiques en une période restreinte et sur une surface relativement réduite, se rattache à un panache mantellique profond.

Des études récentes impliquent le point chaud du Yellowstone, à qui on attribue maintenant deux zones de propagation magmatique : d'une part la Snake River plain en direction du Yellowstone, les High Lavas Plains en direction de l'Oregon d'autre part; et la production de la CRBG.

 

Yellowstone-2.jpgLignes bleues : isochrones marquant les émissions basaltiques de la Sanke River plain (dir.NE) et de la High Lalas Plain (dir.NO) - Age des basaltes émis : différentes surfaces de teintes bleues. - doc. R.Christiaensen & others.

 

Geochronologie-of-volcanism-of-oregon-high-lava-plains-15-c.jpgGéochronologie du magmatisme dans deux directions et zone couverte par la tête du panache mantellique du Yellowstone -  CRB : Columbia River Basalt - HLP : High Lavas Plains - YSRP : Yellowstone-Snake River Plain - les triangles noirs : volcans de la chaîne des Cascades.

doc. Br.Jordan MantlePlumes.org.

 

 


HLPFig3_548.gif

 

Schéma de migration du magmatisme vers l'ouest - CRB : Columbia River Basalts, YSRP : Yellowstone-Snake River Plain , HLP : High Lava Plains . - Doc. Br.Jordan MantlePlumes.org.

 

Sources :

- Columbia River Basalt Province - by K.Straub & P.Link  / Dpt.geosciences Idaho state university. - lien.

- The origin of the Columbia River flood basalt province : plume versus nonplume models - by P.Hooper, V.Camp, St.Reidel and M.Ross./ Geological society of America. - lien.

- Upper-mantle origin of the Yellowstone hotspot - by
R.Christiansen, G.Foulger and J.Evans .

- The Oregon High lava plains : proof against a plume origin for Yellowstone - by Br.Jordan / Mantle Plumes.org. - lien

 

 

                     La province ignée Karoo-Ferrar.

 

 


Karoo.jpg

                                                 Paysage du Karoo - Afrique du sud.

 

La province géologique Karoo-Ferrar, en Afrique du sud, est une grande province ignée basaltique couvrant non seulement une partie de l'Afrique , mais aussi une part de l'Antarctique, et d'autres portions en Amérique du sud, Inde, Australie et Nouvelle-Zélande.

 

karoo-1.jpg

Ce LIP's s'est formé juste avant la dislocation du Gondwana il y a 183 millions d'années; cette datation correspond à deux évènements environnementaux : l'évènement anoxique du début Toarcien et l'extinction du Pliensbachien -Toarcien, qui a principalement touché le milieu marin et e.a. les ammonites.

Le Toarcien est le dernier étage du Jurassique inférieur et s'échelonne de 183 à 175 Ma.

 

LowTiFig1_500.jpgPaleotectonic reconstruction of Gondwana in Early Jurassic time (from www.scotese.com).

La province ignée Karoo est localisée dans une zone du Gondwana sous laquelle une subduction prolongée a eu lieu.

 

La province ignée Karoo est localisée à cette époque dans une aire du Gondwana sous laquelle un phénomène de subduction prolongé a lieu; des morceaux de plaque en subduction ont probablement stagné sur place avant de se faire piéger dans une zone de transition du manteau. Ce genre de morceau de plaque apporte de grandes quantités d'eau et se déshydrate au cours du temps : cette déshydratation conduit à un type de volcanisme similaire à celui qui produit un arc volcanique, tout en étant induit par une déshydratation à plus grande profondeur.

 

 

Le volume total original de basalte émis dépasse les 3 millions de km³ et la zone touchée s'est étendue sur plus de 6.000 km.

La province magmatique Karoo est caractérisée par des coulées de lave tholéiitique, des sills et des dykes géants, radiants, qui se sont mis en place avant la dislocation du Gondwana entre 174 et 185 millions d'années. A présent ne subsistent, comme témoins, que des restes basaltiques dispersés, constitués de laves et sills, et de grands essaims de dykes.

 

Karoo2Fig1_600---F.Jourdan-Mantle-Plume.jpg

                      Distribution du magmatisme de Karoo et des essaims de dykes.

(modified from Jourdan et al., 2004 and references therein). ODS: Okavango dyke swarm; SLDS: Save-Limpopo dyke swarm; SBDS: South Botswana dyke swarm; SleDS: South Lesotho dyke swarm; UDS: Underberg dyke swarm; SMDS: South Malawi dyke swarm; RRDS: Rooi Rand dyke swarm; NLDS: north Lebombo dyke swarm; GDS: Gap dyke swarm; SDZ: sill-dense zone.

 

Quel est la source de tout ce magma ?

Deux scénarios aussi satisfaisant l'un que l'autre sont proposés pour expliquer la séquence magmatique du Karoo :

- Le magma serait dérivé du manteau lithosphérique sous-continental (SCLM) enrichi durant les anciens évènements de subduction.

- Le second scénario, plus "complexe",  fait intervenir le SCLM et un panache mantellique sub-lithosphérique.

 

books_003.jpg Localisation du panache mantellique avant la dislocation du Gondwana -  Doc. Bryan Storey


 

Sources :

- The Karoo large igneous province: Lithosphere versus mantle plume contribution - by Jourdan / Mantle Plumes.org - lien

- Paléogéographie - Dr.Ron Blakey -  P.E. NAU Geology. 

- The locations of mantle plume centers during the initial stages of Gondwana breakup -by B.Storey & al. NZ.

- The timing and duration of the Karoo igneous event, southern Gondwana - R.A.Duncan

- Synchrony between Early Jurassic extinction, oceanic anoxic event, and the Karoo-Ferrar flood basalt volcanism
József Pálfy (Department of Geology and Paleontology, Hungarian Natural History Museum, Budapest, Hungary) & Paul L. Smith

 

                      

                       La province ignée Nord-Atlantique

                                  et l'Islande.

 

La dislocation de la lithosphère entre l’Eurasie et le Groenland, datant du début de l’ère tertiaire, fut accompagnée par la mise en place des basaltes de la province volcanique Nord-Atlantique – NAVP – et d’immenses complexes extrusifs le long de la transition continent-océan.

Le NAVP occupe une vaste étendue, estimée au minimum à 1,3 millions de km² , recouverte de basaltes d’un volume équivalent à 1,8 millions de km³, ce qui donne un ratio d’installation  compris entre 0,6 km³ à 2,4 km³, en considérant que les 2/3 du basalte a été émis en ~500.000 ans . La croûte terrestre en expansion s’est mise en place pendant ou juste après la dislocation.

 

F1.large.jpg

 

Carte actuelle des zones de basalte émergées et "visibles" et positions du point chaud, il y a 60 Ma (Groenland) et actuellement (Islande). - Carte Saunders.

 

NAVP-laves.jpg

Position de la province ignée nord-Atlantique - NAVP - il y a 52 millions d'années - les zones immergées en rose, les zones émergées en noir - carte Large Igneous Provinces.

 

 

Les zones où le basalte est exposé à notre vue sont relativement restreintes par rapport à l'étendue totale de la province ignée; sur les cartes ci-dessus, on les remarque en noir : de part et d'autre du Groenland (le centre de cette grande île étant pour le moment encore sous les glaces), aux îles Feroë, dans les îles Britanniques à l'ouest de l'Ecosse, les îles Hébrides et en Irlande dans la province d'Antrim, siège de la célèbre Chaussée des géants. L'écartement de ces zones montre l'étendue de la province ignée.

 

groenland-dyke.jpgGroenland côte ouest - dyke du NAVP coupant des strates de grès et charbon - photo Large igneous provinces.


Britain--Basalt-Columns-of-Giant-s-Causeway-at-Sunset--Coun.jpgThe Giant Causseway - la chaussée des Géants , dans le Antrim county - photo Eyes go travel.


Cuillin_Hills---Ile-de-Skye---Peter-floor.JPG

Hébrides / Ile de Skye - The Black Cuillin - les Cuillin noires tirent leur nom du basalte et du gabbro qui les composent - Photo Peter Floor.

 

 La tête d’un large panache mantellique, d’un diamètre de 2.000 km., était centré durant la phase d’ouverture du nord-est atlantique il y a 60-55 Ma., sous le Groenland … avant la période de rifting continental et la dislocation (Saunders 1997) .

 

F9.jpgPosition actuelle de la tête du panache mantellique sous l'Islande et en noir, les restes basaltiques de la NAVP par rapport avec la dorsale nord-Atlantique ( Nord Atlantic rift zone)


La reconstitution de sa trace en direction du Canada, compte-tenu de la position des dépôts basaltiques massifs, suggère une activité datant d’environ 130 Ma et sa responsabilité dans le volcanisme du milieu du Crétacé le long de la dorsale Mendeleev, de la dorsale Alpha et l’ île Ellesmere, au NO du Groenland. (Thorkelsen 2000).

 

 

Evidence-tomgraphique-du-panache-islandais.jpgEvidence tomographique du panache mantellique sous l'Islande - Source : H.Bijwaard et W.Spackman EPSL - Large igneous provinces.

 

 

Dans le cas de l'Islande, l'effet d'un point chaud se combine à celui de la dorsale médio-Atlantique, donnant ainsi naissance à un immense empilement de lave permettant l'émersion de la dorsale à son niveau. islande-fig04.jpgLe panache islandais est situé actuellement sous le Vanatjökull, à 200 km. au sud-est de la limite de plaque définie par les dorsales de Reykjanes et Kolbeinsey. Durant les derniers 20 Ma, les zones de rift islandaises ont migré vers l’est générant un pattern compliqué et changeant de zone de rift et failles transformantes.

 

Représentation tomographique du panache mantellique situé sous l'Islande - in Volcanism de H-U.Schmincke.

 

585px-JanMayenlocation---Mikenorton.PNGSituation des dorsales et place des deux points chauds nord-atlantique : un sous l'Islande, l'autre sous le micro-continent immergé Jan Mayen (à l'exclusion de l'île Jan Mayen situé au nord) - carte Mikenorton / wikipedia.

 

Sources :

- Geology and geodynamics of Iceland - by R.G. Trønnes, Nordic volcanological Institute, University of Iceland

- The north Atlantic volcanic province ... - H.Svensen and S.Planke - University of Oslo / Large Igneous Provinces.

- Iceland & the North Atlantic Igneous Province - by G. R. Foulger
Dept. Geological Sciences, University of Durham, U.K.

 

 

                        Les provinces ignées sous-marines.

 

 

 

Ontong_java-atoll---Salomon-island---Nasa.PNG

                                  L'atoll Ontong Java , vu par un satellite de la Nasa.


Le plateau océanique Ontong Java est situé au nord des îles Salomon dans le Pacifique.

Il couvre une superficie d'environ 2 millions de km², soit la taille approximative de l'Alaska, et atteint une épaisseur dépassant les 30 km.

 

06TaylorOJMHP-2.jpgCarte bathymétrique de l'immense plateau sous-marin igné Ontong Java - Mainiki - Hikurangi, maintenant splitté - doc. in The single largest oceanic plateau / Brian Taylor.

Abyssal hill seafloor fabric interpreted from swath bathymetry data (white lines), fracture zones (coarse dashed green lines), triple junction traces (fine dashed green lines), zigzag rift boundary (fine dashed red line), trenches (black lines with barbs on the upper plate),
and sutures (dashed black lines) are shown. Small black numbers label seafloor drill sites (DSDP, circles; ODP, squares). Select magnetic lineations are color-coded and labeled 34 and M0 through M29 [2,4,16]. Australia (Aust.), Chatham Rise (CR), Clipperton Fracture Zone (CFZ), Ellice Basin (EB), East Mariana Basin (EMB), Gilbert seamounts (GS), Nauru Basin (NB), New Zealand (NZ), Osbourn Trough (OT), Solomon Islands (SI), Stewart Basin (SB), Tokelau seamounts (TS),Wishbone Scarp (WS). Black triangle in EB shows dredge of z83 Ma MORB.


Avant qu'ils ne soient séparés par des milliers de km., Ontong Java faisait partie du plus grand ensemble basaltique sous-marin, comprenant le plateau Manikihi et le plateau Hikurangi. Cent million de km³ de magma, couvrant une surface équivalent à 1% de la surface terrestre, furent extrudés au cours d'éruptions gigantesques, il y a 119-125 Ma ; après cette phase paroxysmale, du volcanisme secondaire fut daté de 90 Ma.

Plusieurs mécanismes furent évoqués comme responsables de cette formation :

- un panache mantellique

- un rifting et la séparation des plaques tectoniques

- même un impact par un astéroïde ou une comète.

 

Ce plateau est sous-marin, bien que la collision entre les îles Salomon et le plateau Ontong Java a fait se soulever des parties du sud du plateau et émerger les îles Makira, Malaita et la partie nord de Santa Isabel, aussi Ramos et Ulawa. De grands volcans sous-marins s'élèvent sur le plateau. En dehors de cette zone de collision, le plateau est enseveli sous une épaisse couche de sédiments marins.

 

ontong_java.jpg

  Carte de l'atoll d'Ontong Java, datée de 1934, scannée par " the University of Texas Libraries".

 

L'atoll a une superficie de 1.400 km², pour seulement 12 km² de terres émergées réparties en 122 îles coralliennes, dont la plus haute culmine à 13 mètres. il est habité par 2.000 âmes, de culture polynésienne, malgré la proximité de l'archipel Mélanésien des Salomons.

 

 

Le plateau des Kerguelen, constituant une LIP's, est situé entre la pointe sud de l'Afrique et l'Australie. Il est né, il y a 120 Ma, peu après la séparation entre l'Inde et l'Antarctique ... il possède des roches sédimentaires comme on en trouve en Australie et en Inde, indiquant qu'elles étaient connectées par le passé.

La présence de couches de sol dans la masse basaltique, incluant du charbon de bois et du gneiss, indique qu'une grande partie du plateau des Kerguelen était hors de l'eau, tel un micro-continent durant trois périodes entre 100 Ma et 20 Ma.

Ce micro-continent a pu avoir une faune et une flore de type tropical, il y a 50 Ma ... avant de sombrer, il y a 20 Ma, pour se retrouver à 1.000-2.000 m. sous le niveau marin.

Ces renseignements sont récents et fournis par le navire de recherche allemand Polarstern.

 

kerguelen.jpg                                      Le plateau des Kerguelen - doc. Olelog / My Opera.

 

 

 

Ines Van Bocxlaer, Kim Roelants, S.D. Biju, J. Nagaraju, Franky Bossuyt. - Via Olelog / my Opera.

- Ole Nielsen -  Olelog /my Opera - Kerguelen, a micro-continent

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