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Earth of fire

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

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Publié le par Bernard Duyck
Publié dans : #Dossiers

Lorsque le volcan Toba, situé sur l’île indonésienne de Sumatra est entré en éruption il y a 73.000 ans, ce fut l’éruption ultra-plinienne cataclysmique la plus importante des derniers 28 millions d’années.

Actuellement, le Toba est connu comme le plus grand lac volcanique au monde, 100 km. de long sur 35 km. de large. Ce n’est qu’en 1949 que le géologue Néerlandais Rein van Bemmelen démontra que ce lac idyllique était en fait une gigantesque caldeira volcanique, cernée d’ignimbrites.

 

Lake Toba depuis Samosir - Bernard Gagnon               Le lac Toba , depuis Samosir  et ses maisons Batak - photo Bernard Gagnon.


Cette caldeira, considérée comme la plus grande de l’ère Quaternaire, s’est formée au cours de quatre éruptions ignimbritiques majeures durant le Pléistocène, à partir d’il y a 1,2 millions d’années. L’épisode daté de 800.000 ans a produit le OTT – Old Toba tuff, celui daté de 500.000 ans le MTT – Midddle Toba Tuff … et le dernier en date, il y a 73.000 ans, le YTT – Young Toba Tuff.

L’île de Samosir est un dôme de résurgence daté d’après ce cataclysme, ainsi que les blocs de la péninsule Uluan. L’activité s’est ensuite poursuivie avec la mise en place d’une série de dômes de lave, la croissance du Pusukbukit au sud de la caldeira et la formation du Tandukbenua au nord-ouest.

 

toba caldeira                                                          La caldeira du Toba et ses structures.

 

Toba2---Will.Bowen.jpg       Le lac Toba - doc. Prof. Dr. William Bowen - California Geographical Survey d'après doc. Nasa


L’éruption d’il y a 730.000 ans en chiffres :

- Les coulées de lave, estimées à 1.000 km³, ont couvert une surface de 20-30.000 km² d’une épaisseur moyenne de 50 mètres (allant par place jusqu’à plus de 400 m. d’épaisseur). Le température de sortie était d’environ 750°C, à l’immobilisation de 550°C, refroidissant en quelques jours aux environs de 100°C. en surface, mais restant plus chaude en interne.

 

Toba coulées de lave Weber                                               Extension des coulées de lave - doc. G.Weber.


- Les matériaux expulsés, ignimbrites et cendres, sont estimés à 2.800km³, soit un ratio de sortie, pour un temps d’éruption entre 9 et 14 jours, de 8 millions de tonnes par seconde (Rose W.I. 1990).

Les retombées de cendres ont recouvert une grande partie du sud-est asiatique, une partie des îles de la Sonde, les îles Andaman et Nicobar, tout le sous-continent Indien et Ceylan. Un exemple en Inde, sur la carte au n°6 rouge, l’épaisseur des cendres était de 6 m. (Archava S.K. 1993). La composition des cendres de l’YTT – Young Toba Tuff – est particulière et permet de ne pas attribuer les couches de cendres rencontrées à d’autres éruptions volcaniques régionales.

 

Toba ash falls -pumice floatsI limits the area in which Toba fallout (YTT) has been found or where substantial amounts
of fallout are likely to have been deposited.

I indicates likely locations of Toba pumice floats washed up on beaches 

red numbers: traces of Toba ash found on land 

blue numbers: traces of Toba ash found at the bottom of the sea

Archaeological sites with tools and bones lying below Toba ash (and therefore older than 73,000 years) are red numbers 1 (in Malaysia) as well as 5, 7, 8 and 10 (in India) in the map     /  Doc. G.Weber

 

Selon la « Toba catastrophe theory », la « méga-collossale » éruption du Toba a été 3.500 fois plus importante que celle du Tambora en 1815. Le Global volcanism Program lui a attribué un VEI de 8.

Selon les simulations, la quantité de dioxyde de soufre relâchée dans la stratosphère fut si importante qu’elle ne pu être oxydée en totalité en aérosol sulfurique, laissant un énorme réservoir de SO2 dans la stratosphère. Cette quantité surnuméraire n’a réagit qu’au fur et à mesure de la production de radicaux hydroxyles nécessaires … ce qui inclut une action sur le climat d’une durée supplémentaire de 1 à 2 ans par rapport à la durée remarquée pour des évènements causés par des éruptions de VEI 6-7.

 

Un diagramme comparatif des émissions de SO2 et d’aérosols sulfatés pour l’éruption du Toba versus celle du Pinatubo, en 1991, illustre la fabrication prolongée d'aérosols  en fonction de l’énorme masse au temps zéro. ( data Read et al. 1993- Bekki et al. 1996 -  in Oppenheimer 2002).

 

Dossier-22-0275.jpgTotal mass of sulfur dioxide and sulfate aerosol in the stratosphere (heavy solid and dotted lines, respectively) modeled for a 6 petagram stratospheric injection of SO2.

 

L’éruption du Toba a causé le refroidissement du globe terrestre durant une période de 6 à 10 ans, laps de temps suffisant pour induire une période glaciaire, à supposer que les autres conditions pour y mener soient réunies. Rampino et Self ont estimé, en 1992, que le voile d’aérosols sulfuriques était suffisamment épais et de longue durée pour causer un refroidissement de 3 à 5°C. Ils suggèrent que la réaction du territoire du Canada, vis-à-vis de cette éruption, a joué un rôle important : les températures y ont baissé de 12°C en été, favorisant la croissance de la couche de glace des Laurentides, augmentant l’albedo, réfléchissant encore plus la lumière solaire et par effet « boule de neige » réduisant d’autant la température.

 

Cette baisse des températures pourrait avoir affecté l’espèce humaine, et influencé le développement et l’épanouissement d’Homo sapiens, en réduisant la population à quelques 10.000 familles.

Imaginons l’impact d’une telle éruption à l’heure actuelle : avec les rations alimentaires limites compte tenu d’une population mondiale en expansion, la disponibilité en baisse des ressources en eau potable, une telle éruption avec ses conséquences climatiques, engendrant un effondrement des productions agricoles, aboutirait à une famine généralisée et des guerres pour l’appropriation des ressources ... en route vers le chaos !

 

La « Toba catastrophe theory » est battue en brèche par Oppenheimer, qui considère que la baisse des températures ne fut que de 1,1°C pour le 1.000 ans suivant l’éruption.

 

Une animation intéressante pour l'été, Vulcania met le Toba à l'honneur en 2011, avec : "Mission Toba".

 

Sources :

- Global volcanism Program – Toba

- Andaman.org – Toba volcano – by George Weber - link

- Andaman.org - Toba : through the bottleneck and human evolution - link

- Bradshaw foundation – Late Pleistocene human population bottlenecks, volcanic winter and differenciation of modern humans – by St.H.Ambrose , University of Illinois. - link

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Publié le par Bernard Duyck
Publié dans : #Dossiers

 

Une éruption volcanique peut avoir, comme nous l’avons illustré dans l’article précédent, de nombreux effets sur l’atmosphère et la météorologie.

 

Il convient de distinguer

- les effets sur la troposphère, qui sont généralement limités dans l’espace et le temps

- des effets stratosphériques, qui peuvent concerner l’entièreté du globe et durer des mois voire des années ; seuls ces effets sont responsable de la création « d’hiver volcanique ».


atmosphere.jpg

Les différentes couches de l'atmosphère - avec leur hauteur respective- la pression et la température

 

556                        Dispersion des panaches volcaniques dans la Troposphère et la stratosphère                       

                              doc. Reutgers University / Alan Robock, dépt. environmental sciences . 

 

Les gaz et poussières éjectés dans la stratosphère se répartissent rapidement sur une grande surface, en raisons des courants aériens.

Certains gaz réagissent avec l’air et l’humidité pour former des aérosols qui perturbent la transmission du rayonnement solaire. Le dioxyde de soufre e.a. réagit avec l’eau atmosphérique et forme des micro-gouttelettes d’acide sulfurique.


Cette perturbation de la transmission du rayonnement solaire a un double effet :

- à basse altitude, on observe une diminution des températures

- dans la stratosphère, les aérosols déclenchent, par effet de serre, une augmentation de température et une perturbation des courants de la haute atmosphère.

 

Ces effets, en général limités dans le temps, peuvent perdurer quelques années, dans le cas d’éruptions puissantes.

 

 

 Une éruption volcanique agit donc sur le climat en fonction

de la violence de l'éruption,

de la composition des éjectats,

mais aussi de la position du volcan. Un volcan situé dans la zone équatoriale disperse plus largement et plus rapidement ses aérosols dans l'atmosphère et a donc plus facilement un effet global sur l'atmosphère.

de la date d'éruption dans l'année

de l'état du système climatique au moment de l'éruption (par exemple la vigueur de l' Enso - El Nino and Southern Oscillation - phénomène climato-océanographique reliant El nino et l'oscillation australe de la pression atmosphérique.

 

Effets d’une éruption explosive située en zone équatoriale sur le climat :

 

Dossier-22-0259.JPG

Dossier-22-0260.JPG

Tableaux des effets d'une éruption explosive tropicale de grande ampleur sur le climat, et des mécanismes d'action - avec délai de début d'interaction et durée de ceux-ci - doc. Reutgers University / Alan Robock, dépt. environmental sciences .              (NH : North Hemisphere)

 

Effets d’une éruption située à de hautes latitudes :

 

Dossier-22-0261.JPGTableaux des effets d'une éruption explosive de grande ampleur située à une latitude élevée, sur le climat, e de leurs mécanismes d'action - avec délai de début d'interaction et durée de ceux-ci - doc. Reutgers University / Alan Robock, dépt. environmental sciences.

 

Au cours des jours suivants, examens de quelques éruptions historiques avec impact climatique ... Toba, Santorin, Laki, Krakatau, St Helens, El chichon et Pinatubo.

 

Pinatubo-91---Karin-Jackson-USAF.jpg                                             Pinatubo éruption de 1991 - photo K.Jackson USAF

 

Sources :

- Rutgers university - Volcanic eruptions and climate - by Alan Robock, professor dept. Environmental sciences and Clive Oppenheimer - 11.2009 - link - link 2.

- Les éruptions volcaniques et leur impact climatique en Europe du 18° siècle à nos jours - par Helena Xoplaki, Université de Berne, météorologie et climatologie - 09.2010

 

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Publié le par Bernard Duyck
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En guise d’introduction au thème  « L’action des volcans sur le climat », une analyse de la catastrophe climatique qui a marqué les années 535et 536, sur base d’écrits historiques et corroborée par des études récentes.

 

books 004- Procope de Césarée (en grec Προκόπιος Καισαρεύς), est un historien byzantin du 6° siècle, dont l'œuvre constitue un récit détaillé du règne de l'empereur Justinien. Il raconte que : « Au cours de l’année 536, un présage d’épouvante se manifeste. Le soleil délivre sa lumière sans brillance, il ressemble de plus à un soleil en éclipse, il ne rayonne pas de façon nette ».


- Cassiodorus, un sénateur romain, écrit aussi : « nous avons un hiver sans tempêtes, un printemps sans douceur, un été sans chaleur. … nous trouvons deux éléments contre nous : un gel perpétuel et une sécheresse non naturelle ».


- Des documents d’époque, datés du règne du Roi Arthur en Angleterre, parlent d’un terrible « brouillard sec » obscurcissant le soleil, causant l’échec des cultures en Europe, et responsable des étés froids, secs, et accompagnés de famine en Chine.

treeRings.jpgLes analyses dendrochronologiques (*) européennes ont confirmé de nombreuses années de faible croissance, à cette époque ; de même que celle des carottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique a révélé une teneur élevée en poussières atmosphériques sulfureuses.

 

(*) : La dendrochronologie est une méthode scientifique permettant en particulier d'obtenir des datations de pièces de bois à l’année près en comptant et en analysant la morphologie des anneaux de croissance (ou cernes) des arbres. Elle permet également de reconstituer les changements climatiques et environnementaux.

 

dendrochronologie---Larsen.jpg                                           Pic dendrochronologique en 536 - doc. Larssen.

 

- Les écrits historiques de Michel le Syrien, un patriarche de l’église orthodoxe Syriaque, en témoignent aussi : « Le soleil s’est obscurci et cette obscurité a duré 18 mois. Chaque jour, il ne s’est montré que durant quatre heures, et sa lumière était faible. Les fruits ne mûrissent pas et le vin a le goût des grappes acides » … ces écrits furent analysés par la Nasa , car ils mentionnent des changements climatiques, connus maintenant pour leur lien avec les éruptions volcaniques.

 

Divers évènements au niveau mondial accompagnent cette période de catastrophes agricoles et d’émergence de la peste : la mort de civilisations anciennes, en Perse, en Indonésie, celle de la culture Nazca en amérique du sud et de civilisations en Arabie du sud, le schisme de l’Empire romain, la renaissance d’une Chine unifiée, l’origine et l’extension de l’Islam …

 

mount_pinatubo_1991---planet-techno-science.jpg         Une éruption à impact climatique global : le Pinatubo en 1991 - photo Planet-techno-sciences.

 

Les hypothèses émises par les scientifiques pour expliquer cette calamité climatique sont de plusieurs ordres, et bien que celle de la collision avec un astéroïde ou une comète soit séduisante, on retiendra plutôt que ces évènements furent causés par une éruption volcanique massive.

Cette éruption a envoyé tant de dioxyde de soufre dans la stratosphère qu’un « hiver volcanique » en a résulté.

  4-12-06-eruption.jpg

                                  Formation, dispersion et effets des aérosols stratosphériques .


Le dioxyde de soufre réagit avec les molécules d’eau pour former des micro-gouttelettes d’acide sulfurique et un aérosol hautement réfléchissant, qui va induire une réduction de la quantité de lumière solaire entrante dans notre atmosphère.

Pour obtenir de tels effets sur le climat, il faut avoir affaire à des éruptions « colossales », de VEI 6 ou 7, de puissance telle qu’on n’en rencontre qu’une tous les millénaires.

 

Le VEI – Volcanic Explosivity Index –  est une échelle logarithmique utilisée pour qualifier l’importance d’une éruption volcanique. Créée par Newhall et Self, en 1982, elle intègre les données quantitatives et la description subjective d’observateurs pour donner à chaque éruption un degré de magnitude. Son échelle va de 0 à 8. Le tableau ci-dessous est une mise à jour du Global Volcanism Program, par Simkin et Siebert (1994) sur base de l’échelle de Newhall et Self.

 

vei.jpg             Tableau caractérisnt l'index d'explosivité volcanique - doc. Global Volcanism Program.

 

Attribution des effets climatiques :

 

La calamité climatique des années 535-536 n’est toujours pas attribuée avec certitude : deux volcans du sud-est asiatique sont mis en cause, individuellement ou peut-être ensemble.

- L’éruption du Rabaul, situé en Papouasie-Nouvelle Guinée, et en rapport avec la formation de sa caldeira, est datée au radiocarbone de 540 +/- 100 ans ; Son VEI est de 6 pour un volume de téphra émis de 11 milliards de m³.

 

- Des écrits Chinois et Indonésiens – dont le « Livre des anciens rois » , le « Pustaka Raja Purwa » - décrivent de rares phénomènes atmosphériques pouvant être liés à l’éruption d’un volcan de l’arc indonésien … en cause celle du Proto-Krakatau.

Une expédition d’Haraldur Sigurdsson a permis de retrouver des dépôts pyroclastiques épais suggérant un effondrement de caldeira marquant le Proto-Krakatau, daté du 6° siècle.

La bathymétrie confirme une caldeira de 40 à 60 km. de diamètre effondrée sous le niveau marin ; comme le suggère les anciennes histoires Javanaises, cet effondrement pourrait avoir créé le détroit de la Sonde, séparant Sumatra de Java.

 

Krakatau9a.jpgSumatra, Java et le détroit de la Sonde ... avant et après l'éruption du Proto-Krakatau - doc. Los alamos National Laboratory / K. Wohletz. 


La formation d’une telle caldeira implique l’éruption de plusieurs centaines de kilomètres-cubes de débris pyroclastiques  et une interaction entre le magma et l’eau de mer à une échelle énorme. Des simulations par ordinateur nous donnent des chiffres impressionnants : un panache montant entre 25.000 et 50.000 mètres, accompagné de la vaporisation de 50 à 100 km³ d’eau de mer dans l’atmosphère, formant, selon le Los Alamos National Laboratory, une couche de nuages de glace et poussières super fines (< 10 µ) couvrant les deux hémisphères.

 

Proto-Krakatau-eruption-535.jpgCarte de l'Amirauté britannique et position présumée de la caldeira du Proto-Krakatau. - doc. Los alamos National Laboratory / K. Wohletz.

 

Une ancienne carte de l’Amirauté Britannique, d’avant l’éruption du Krakatau en 1883, témoigne de zones de faibles profondeurs dans le détroit et de la présence des îles de Krakatau, Bezee, Sebooko, et Rajah Bassa ; ces îles seraient les vestiges d’évents volcaniques entourant les flancs du Proto-Krakatau, prédécesseur du Krakatau. En mettant en communication ces évents, on délimite une caldeira d’un diamètre d’environ 50 km., centrée dans l’actuel détroit de la Sonde, à 20 km. au nord-est du Krakatau.

 

Certes l’étude des panaches volcaniques, de leur dissipation, de leur impact sur l'albédo (*) global, la hauteur de la tropopause (*) et l’ozone stratosphérique est à parfaire … elle fera connaître l’impact de certaines éruptions sur la déstabilisation du climat pouvant atteindre les années suivants celle-ci, et parfois toucher plusieurs décades.

Sociologiquement, l’effet-domino que ces phénomènes peuvent avoir sur l’agriculture, l’économie, la politique et la religion révèle le rôle du volcanisme et démontre, si besoin en est, l’intime lien entre la nature et la vie de l’homme.


(*) : L'albédo est une grandeur sans dimension, rapport de l'énergie solaire réfléchie par une surface à l'énergie solaire incidente.

La tropopause est la limite supérieure de la troposphère et la limite inférieure de la stratosphère. Il s'agit d'une couche plus ou moins épaisse où la température est stable alors qu'on observe une décroissance de celle-ci dans l'atmosphère à partir du sol et une augmentation par la suite dans la stratosphère à cause de l'absorption des rayons ultraviolets par l'ozone. La tropopause est ainsi la partie la plus froide de la basse atmosphère (-50 à -65 °C)

 

Sources :

- Global Volcanism Program - VEI

- “Were the Dark ages triggered by volcano-related climate changes in the 6th century ? – by Ken Wohletz / Los Alamos National Laboratory. - link

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Publié le par Bernard Duyck
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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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Publié le par Bernard Duyck
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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.

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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

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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

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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

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                  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

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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 

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