The Secrets of Supervolcanoes By Ilya N. Bindeman

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

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

3 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

4 LES SUPERVOLCANS , PRESENTATION

5 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.

6 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)

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

8 Formation d'un supervolcan
Le cycle éruptif

9 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

10 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

11 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

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

13 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)

14 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

15 Les supervolcans répertoriés
Lac Toba (Sumatra, Indonésie) : Il y a ans, cette éruption a libéré km3 de débris Lac Taupo (Ile du Nord, Nouvelle Zélande), éruption d'Oruanui. Il y ans environ, libérant km3 de débris

16 Les supervolcans répertoriés
Caldeira La Garita (Colorado, Etats Unis). Il y a 27,8 millions d'années (environ 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 ans (1 000 km3)

17 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

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

20 EFFETS ET PREVENTION

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

22 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

23 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)

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

25 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.

26 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.

27 Récapitulatif des analyses avec les isotopes d'oxygène

28 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.

29 Sources Internet : planete.info/actualites/actu_2688_eruption_supervolcan_Yellow stone.php n/04_subduction_plaques/01_terrain/03a_plus.htm Livres : Volcanologie, Sciences sup, édition DUNOD, Jacques Marie Bardintzeff