The Secrets of Supervolcanoes By Ilya N. Bindeman Audrey PENNACCHIONI The Secrets of Supervolcanoes By Ilya N. Bindeman

Article publié en Juin 2006 dans Scientific American Magazine par Ilya N. Bindeman

SOMMAIRE I. Les supervolcans, présentation - Définition d'un volcan - Formation d'un supervolcan - Les supervolcans répertoriés II. Effets et prévention - Conséquences climatiques - Analyse des micro-cristaux

LES SUPERVOLCANS , PRESENTATION

Définition d'un volcan → Relief résultant de l'émission en surface de produits magmatiques (laves, cendres, gaz …) issus de la fusion en profondeur du manteau supérieur.

Qu'est ce qu'un supervolcan ? -Puissantes éruptions → Superéruptions (VEI8 sur l'échelle de l'explosivité volcanique) -Volume de débris rejeté bien supérieur aux éruptions « normales » (plus de 750 km3)

Formation d'un supervolcan Les origines ... Point chaud ou Subduction

Formation d'un supervolcan Le cycle éruptif

Qu'est que la caldeira ? Dépression formée par l’effondrement de la surface dans la chambre magmatique sous-jacente. → Permet l'estimation de la taille de la chambre magmatique

La viscosité du magma -> mesure la résistance à l'écoulement d'un fluide. Définie par la force de viscosité -dv/dx norme du gradient de vitesse -S surface au contact du fluide - μ viscosité du liquide

La viscosité du magma Magma : masse de silicates fondus dans laquelle sont dissous, en proportions variables, des composés volatils. Varie en fonction de : - La composition chimique -> Silice sous forme de SiO4 (silicate) Si abondante (>66%) : acide -> magma visqueux Si peu de Si04 (<53%) : basique -> magma fluide

La viscosité du magma - la température : plus c'est chaud, plus c'est fluide Rhyolite : magma acide Basalte : magma basique

La viscosité du magma La teneur en eau : Facilite l'hydrolyse de la silice et donc la fluidification du magma. (décomposition d'un corps par fixation des ions H+ et OH- provenant de la dissociation de l'eau)

La pression du magma Remontée du magma si celui ci est moins dense que les roches du manteau : D = ρcorps/ρréférence avec ρ masse volumique La poussée d'Archimède permet au magma de remonter jusqu'à la croûte : Pa = ρfluide x g x V

Les supervolcans répertoriés Lac Toba (Sumatra, Indonésie) : Il y a 73 000 ans, cette éruption a libéré 2 800 km3 de débris Lac Taupo (Ile du Nord, Nouvelle Zélande), éruption d'Oruanui. Il y 26 500 ans environ, libérant 1 170 km3 de débris

Les supervolcans répertoriés Caldeira La Garita (Colorado, Etats Unis). Il y a 27,8 millions d'années (environ 5 000 km3) Caldeira de Yellowstone (Wyoming, Etats Unis) Il y a 2,2 millions d'années (2 500 km3), 1,3 millions d'années et il y a 640 000 ans (1 000 km3)

Yellowstone La découverte Robert Christiansen découvre le caractère volcanique du site dans les années 60 - Enorme caldeira : environ 50 km de long par 20 km de large et 10km de profondeur Robert Smith réussit à cartographier la chambre magmatique grâce à la sismologie : 22 sismomètres sur le site

Vitesse de propagation varie en fonction du milieu qu'elle traverse : - Grande dans roches solides - Moindre dans roches en fusion => v = distance / temps

EFFETS ET PREVENTION

Conséquences sur le climat Très grand volume de débris et de cendres rejeté. Les rayons du soleil ne passent plus

Conséquences sur le climat Dégâts dans l'atmosphère : Dioxyde de souffre SO2 réagit avec l'eau et l'oxygène pour produire des gouttelettes d'acide sulfurique (H2SO4) Acide sulfurique se retrouve souvent piégé dans la glace → Analyse des isotopes de l'oxygène

Conséquences sur le climat Oxydation du Dioxyde de souffre Gaz retombent sous forme de pluies acides et se mélangent aux cendres pour former des sulfates. - Les sulfates prélevés présentent un taux anormal d'oxygène 17 - Réactions avec ozone (le SO2 prend la signature isotopique de l'ozone, avec lequel il a réagit pour former le H2SO4)

Conséquences sur le climat Oxydation du Dioxyde de souffre → Ozone endommagée

Analyse des micro-cristaux Le zircon Silicate de zirconium. Zr(SiO4). Densité : 3,90 - 4,71 Clivage : imparfait. Couleur : incolore, jaune, brun, orange, rouge, violet bleu, vert. Forme des cristaux : prismes à 4 côtés courts tassés, à extrémités pyramidale. Point de fusion : 1 855°C Traces thorium et uranium radioactifs Résistent à importantes variations de températures et de pression sans modification de leur composition chimique originelle.

Analyse des micro-cristaux Le zircon Analyse des isotopes d'oxygène dans les zircons Zircons pauvres en O18 → magma de surface Le chambres magmatiques ne se remplissent donc pas systématiquement par le bas. => Le toit qui s'effondre peut également fondre et donner matière à de nouvelles éruptions.

Récapitulatif des analyses avec les isotopes d'oxygène

Conclusion - Les supervolcans nous livre petit à petit leur secret. - Nous sommes aujourd'hui capable de prédire l'ampleur de ces événements mais sans savoir quand ils auront lieu.

Sources Internet : http://www.notre- planete.info/actualites/actu_2688_eruption_supervolcan_Yellow stone.php http://www.scribd.com/doc/23516359/Les-SuperVolcan http://earth-of-fire.over-blog.com/article-vol-77921595.html http://www.minerauxetgemmes.com/le%20zircon.htm http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvrir/02_subductio n/04_subduction_plaques/01_terrain/03a_plus.htm Livres : Volcanologie, Sciences sup, édition DUNOD, Jacques Marie Bardintzeff