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Accueil du site > 02 - Livre Deux : SCIENCES > Géodynamique et climatologie de la Terre - Protection de la planète > Trapps et volcans géants marquent l’histoire de la Terre

Trapps et volcans géants marquent l’histoire de la Terre

vendredi 21 juillet 2017, par Robert Paris

Un supervolcan serait en cours de formation sous l’océan Pacifique : il pourrait annoncer une destruction massive du vivant d’ici... 100 à 200 millions d’années.

"La crise Crétacé-Tertiaire, due à un volcanisme intense ?" « Une éruption volcanique exceptionnelle a eu lieu il y a 65 millions d’années en Inde dans le Deccan. Causée par un point chaud aujourd’hui situé à la Réunion, elle est responsable de la formation des trapps du Deccan et pourrait être à l’origine de la crise biologique. La plupart des crises biologiques connues sont liées au volcanisme formant de vastes épanchements basaltiques de type trapps. Il s’agit d’un volcanisme intense de point chaud qui se déclare en zone continentale. Ses éruptions sont explosives et très productives. Elles projettent d’énormes quantités de gaz (CO2 et SO2) ainsi que des poussières volcaniques dans l’atmosphère pendant des centaines de milliers d’années. Cette durée longue s’accorde avec les disparitions plus lentes de certaines espèces. »

CNRS

Le volcanisme géant et son rôle déterminant dans l’histoire de la Terre

CHRONOLOGIE DES EXPLOSIONS DE SUPERVOLCANS

- 360 millions d’années : Viluy (ou Yakutsk) correspondant à l’extinction du Dévonien

- 260 millions d’années : Emeishan en Chine correspondant à l’extinction Permien-Trias

- 250 millions d’années : Sibérie correspondant également à l’extinction Permien-Trias

- 201 millions d’années : Atlantique central - CAMP ou Central Atlantic Magmatic Province

- 183 millions d’années : Karoo en Afrique du sud

- 133 millions d’années : Parana au Brésil

- 122 millions d’années : Ontong à Java

- 118 millions d’années : Kerguelen - point chaud Tristan

- 90 millions d’années : Ontong à Java

- 89 millions d’années : Plateau Caraïbe

- 65,5 millions d’années : Deccan en Inde

- 30 millions d’années : Ethiopie

- 17 millions d’années : Columbia River

- un million d’années : Awasa en Ethiopie

- 760.000 ans : Long Valley en Californie

- 640.000 ans : Lava Creek en Californie

- 73.000 ans : Toba en Indonésie

- 39.000 ans : Campi Flegrei en Italie

- 24.500 ans : Oruani au lac Taupo en Nouvelle-Zélande

- 20.000 ans : sud de Kuyshu au Japon

- 13.000 ans : Sakurajima au Japon

- 12.000 ans : Campi Flegrei en Italie

- 8.350 ans : Mont Berlin en Antarctique

- 7.500 ans : Eldborg en Islande

- 6.900 ans : Hasan Dagi en Turquie

- 5.820 ans : Cotopaxi en Equateur

- 5.700 ans : Mont Mazama en Californie

- 5.050 ans : Hekla en Islande

- 3.880 ans : Cotopaxi en Equateur

- 2.310 ans : Hekla en Islande

- 1.800 ans : Hekla en Islande

- 1.628 ans : Santorin en Grèce

- 950 ans : Hekla en Islande

+ 24 ans : Le Vésuve en Italie (Pompéi et Herculanum détruits)

+ 120 ans : Mérapi en Indonésie

+ 190 ans : Mérapi en Indonésie

+ 250 ans : Mont Melbourne en Antarctique

+ 260 ans : Oruani au lac Taupo en Nouvelle-Zélande

+ 450 ans : Ilopango au Salvador

+ 512 ans : Le Vésuve en Italie

+ 550 ans : Eyjafjöll en Islande

+ 685 ans : Le Vésuve en Italie

+ 787 ans : Le Vésuve en Italie + 870 ans : Barbabunga en Islande

+ 870 ans : Veioivötn

+ 968 ans : Le Vésuve en Italie

+ 991 ans : Le Vésuve en Italie

+ 999 ans : Le Vésuve en Italie

+ 1.007 ans : Le Vésuve en Italie

+ 1.036 ans : Le Vésuve en Italie

+ 1.104 ans : Hekla en Islande

+ 1.158 ans : Hekla en Islande

+ 1.159 ans : Hekla en Islande

+ 1.206 ans : Hekla en Islande

+ 1.222 ans : Hekla en Islande

+ 1.300 ans : Hekla en Islande

+ 1.104 ans : Hekla en Islande

+ 1.104 ans : Hekla en Islande

Les ravages des supervolcans de Ilya Bindeman :

Tous les 100 000 ans, en moyenne, des éruptions colossales dévastent tout sur des milliers de kilomètres à la ronde. De nouveaux indices minéralogiques aident les géologues à comprendre et à prévoir ces catastrophes.

« Enfouis sous la Californie et le Wyoming, deux volcans en hibernation, dont le Yellowstone, sous le parc du même nom, pourraient un jour se réveiller avec une fureur difficile à imaginer. S’ils entraient en activité, ils enseveliraient sans doute la moitié Ouest des États-Unis sous une couche de cendres de deux mètres d’épaisseur en quelques heures. Cela s’est déjà produit au moins à quatre reprises lors des deux derniers millions d’années. Ces volcans dévastateurs sont nommés supervolcans.

L’éruption d’un supervolcan libère une énergie de l’ordre de un milliard de tonnes de TNT, l’équivalent de celle dégagée par l’impact d’un astéroïde de plus de 300 mètres de diamètre sur la Terre… et elle survient plus souvent. Une telle explosion est potentiellement l’une des catastrophes naturelles les plus dangereuses pour l’humanité ! Outre une destruction immédiate due à la libération de cendres brûlantes, les supervolcans perturbent notablement le climat global durant des années à cause des gaz qu’ils émettent.

Les géologues aimeraient comprendre ce qui déclenche l’explosion des supervolcans, pouvoir prédire leur réveil et évaluer les conséquences d’un tel événement. L’analyse de cristaux microscopiques dans les dépôts de cendres d’anciennes éruptions a fourni récemment des éléments de réponse. Associés à une amélioration de la surveillance des sites cataclysmiques possibles, ces nouveaux indices confortent l’idée que nous pourrons bientôt repérer les signes précurseurs d’une prochaine grande éruption. Ainsi, en 2009, l’équipe de Robert Smith, de l’Université de l’Utah, à Salt Lake City, a cartographié en détail la chambre magmatique sise sous la caldeira de Yellowstone, aux États-Unis (voir la figure page 107). Des travaux révèlent aussi qu’à cause des rejets dans l’atmosphère, les mois qui suivraient une superéruption seraient plus critiques qu’on ne le supposait avant.

La plupart des volcanologues s’accordent sur le fait que nous, humains du XXIe siècle, avons peu de chances de connaître l’explosion d’un supervolcan. Toutefois, notons que les grandes éruptions de Yellowstone se produisaient en moyenne tous les 600 000 ans. Or la dernière, qui a mis en mouvement environ 1 000 kilomètres cubes de débris, a eu lieu il y a 640 000 ans… De plus, on a récemment détecté des signes qui pourraient être interprétés comme des précurseurs d’un nouvel événement.

L’une des premières découvertes des géologues, à la fin du XIXe siècle, fut celle de gigantesques vallées circulaires – de 30 à 60 kilomètres de diamètre et de plusieurs kilomètres de profondeur – ressemblant en tout point aux caldeiras en forme de bol qui surmontent de nombreux volcans. Les caldeiras se forment lorsque la chambre magmatique située sous un volcan se vide et entraîne l’effondrement du sol en surface (voir Grandeur et décadence d’un volcan, par G. Boudon, page 88). Ayant remarqué que ces vallées en forme de caldeiras sont souvent situées près de certains des plus grands dépôts de roches volcaniques formés d’un seul jet, les géologues en ont conclu qu’il s’agissait des vestiges de volcans plusieurs milliers de fois plus grands qu’un volcan actuel. Les dimensions de ces caldeiras et le volume estimé de matériau rejeté indiquent également que les chambres magmatiques situées en profondeur devaient être énormes.

Les phénomènes pouvant produire la chaleur nécessaire à la création de chambres magmatiques aussi massives étant rares, les supervolcans sont eux-mêmes des formations géologiques peu répandues. Durant les deux derniers millions d’années, seules quatre régions ont connu des explosions qui ont libéré en une seule fois plus de 750 kilomètres cubes de débris : le parc national de Yellowstone et, en Californie, la Long Valley, à Sumatra, le lac Toba et enfin, en Nouvelle-Zélande, à Taupo. »

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L’homme et le grand volcanisme :

L’espèce Homo Sapiens, la nôtre, serait passée tout près de l’extinction. (Cf. travaux et Lynn Jorde et Stanley Ambrose). Il y a 70 000 à 80 000 ans, un événement catastrophique (éruption du super volcan Toba en Indonésie ?) aurait décimé les populations d’hominidés. La population Homo Sapiens se serait réduite à quelques milliers d’individus (autour de 2000, réfugiés vers l’Afrique du Sud selon certaines thèses). Ce goulet d’étranglement où l’humanité a failli disparaître expliquerait la très grande homogénéité du patrimoine génétique humain : nous descendons tous d’un tout petit groupe d’Homo Sapiens survivants.

« L’homme et le climat » de Jacques Labeyrie :

« Volcan et climat

« Si l’on part de l’île de Java pour aller vers l’est, on rencontre d’abord l’île de Bali, puis celle de Lombok, puis celle de Sumbawa. C’est dans la partie orientale de cette île qu’eut lieu au printemps de 1815 la plus formidable éruption volcanique des temps modernes, celle de Tambora. Pendant plus d’un mois, d’énormes explosions se succédèrent, envoyant à chaque fois des dizaines de millions de mètres cubes de roches pulvérisées dans l’atmosphère. On estime qu’à la fin de cette canonnade le total de roches pulvérisées et des cendres projetées atteignit une soixantaine de kilomètres cubes, soit plus de cent milliards de tonnes.

Avant l’éruption, la hauteur de ce volcan, un des géants de la zone du Pacifique, devait avoisiner les quatre mille mètres… On ne connaît pas la masse de la poussière (formée par les roches pulvérisées, les « cendres » de verres et cristaux, et les aérosols de sulfates) qui arriva dans la stratosphère, mais par analogie avec ce qui se passa en 1883 dans le cas de l’explosion du Krakatoa, qui fut probablement plusieurs fois moins puissante que celle du Tambora, on peut penser que cette dernière injecta au-dessus de l’altitude de quinze kilomètres au moins 150 millions de tonnes de ces poussières très fines. (…) En 1816 la Nouvelle Angleterre ne connut pas d’été. Non seulement les récoltes ne parvinrent pas à mûrir, mais il neigea en plein mois d’août, ce qui ne s’était jamais vu. Bien que cela ne soit pas certain, il est très probable que ce refroidissement catastrophique, bien que temporaire, fut provoqué par l’effet d’écran thermique de la poussière du Tambora.

De telles éruptions colossales ne sont pas rares dans le passé. On commence depuis quelques années à les retrouver en examinant les carottages faits non seulement dans les neiges polaires mais aussi dans les sédiments marins, ou les fines particules de verre – la lave pulvérisée lors de l’éruption se refroidit si vite qu’elle n’a pas le temps de cristalliser avant de se solidifier – se conservent intactes pendant des millions d’années. Par exemple, rien qu’en Méditerranée, on compte dans les 400 siècles qui s’écoulèrent entre -10000 et -50000 ans une demi douzaine d’éruptions dont la puissance fut analogue à celle du Tambora : celle de Santorin, dans la mer Egée, vers -20000 ans et cinq éruptions des volcans des champs Phlégréens et de ceux de l’île d’Ischia près de Naples. Il est probable que toutes ces éruptions entraînèrent à l’époque de forts refroidissements dont souffrirent nos ancêtres.

Des travaux modernes faits par les chercheurs danois à partir de carottes de névés et de glace prélevées dans le centre du Groenland confirment cela. Ils ont en effet permis d’avoir simultanément l’enregistrement de la température de la surface du centre du Groenland et celui des éruptions volcaniques ayant donné dans cette région des dépôts de poussière, ou plutôt d’acide, et cela depuis l’année 800 de notre ère.

On voit alors apparaître une corrélation fort intéressante : durant les années de forte activité volcanique on voit la température baisser, non seulement au Groenland, mais aussi en Angleterre (d’après les estimations de température d’été déduites des dates de récoltes) et même dans l’ouest des Etats-Unis sur les White Mountains de Californie (les températures de cette dernière région étant estimées d’après la largeur des anneaux des pins qui poussent sur ces montagnes et y vivent depuis plusieurs millénaires).

On voit notamment d’après cela que la période froide qui commença vers l’an 1300 de notre ère et dura jusque vers 1700 (sa partie la plus froide, entre 1550 et 1700, fut même appelée le « petit âge glaciaire »), coïncida avec une activité volcanique considérable.

Certains climatologues sont allés jusqu’à suggérer que de telles éruptions se succédant à de courts intervalles pendant quelques centaines, ou même quelques milliers d’années, auraient pu être responsables des grandes périodes de froid des époques glaciaires. Il ne manque pas de volcans explosifs, en effet, aux latitudes où s’accumulèrent les grands islandsis du Canada et de Scandinavie : les volcans du Kamtchatka, des îles Aléoutiennes, de l’Alaska, et même ceux d’Islande, sont des candidats tout trouvés pour produire une telle perturbation. »

John E. Pfeiffer dans « L’émergence de l’homme » :

« Il y a plus de 60 millions d’années, à l’époque des prosimiens, longtemps avant l’apparition des singes à queue et des anthropomorphes modernes. La Terre se composait surtout de tropiques. Forêts et prairies s’étendaient largement ; si l’on remontait au nord, aussi loin que le Montana et le Wyoming, on y trouvait des alligators et d’autres espèces de reptiles qui lançaient des éclaboussures dans des marécages pleins de vapeur. La température annuelle moyenne en Europe centrale était d’environ 21°C. Les températures restèrent assez stationnaires pendant environ trente millions d’années, puis commencèrent à baisser, probablement à la suite des bouleversements qui firent surgir les montagnes, créèrent les Alpes, conditions atmosphériques générales à travers océans et continents. Peu à peu, le monde devint beaucoup plus frais, les températures moyennes en Europe tombant de quelque vingt degrés.

Le décor était mis pour un phénomène spectaculaire. Il y a entre 1.500.000 et 2.500.000 ans, les et climats se mirent à « osciller », les températures tombant à des niveaux inférieurs à 0°C pour remonter puis descendre de nouveau en une série de spasmes glacés. Les neiges au nord et sur les montagnes les plus élevées ne fondaient plus pendant le dégel d’été, mais s’empilaient couche sur couche, saison après saison pour former d’énormes masses de glace ou glaciers. Pendant les périodes froides, le niveau des océans s’abaissait, tandis que des quantités d’eau de plus en plus grandes étaient retenues dans les glaciers qui avançaient depuis les pôles et couvraient de vastes parties de la terre. Le même processus se faisait en sens inverse pendant des périodes plus chaudes, le niveau des océans montant alors, tandis que les glaciers fondaient et se retiraient. Nous ne connaissons pas les causes de ces oscillations, mais l’une des théories les plus récentes et les plus vraisemblables les associe à des événements qui eurent lieu dans les régions voisines du pôle Sud. L’énorme pression des glaciers qui s’accumulaient sur le continent antarctique faisait fondre la glace à la base des glaciers et formait des couches d’eau il se peut que la fonte ait aussi été due à la chaleur qui s’élevait de minerais radioactifs dans la terre. Le résultat tangible fut que les glaciers de l’Antarctique flottaient sur des couches d’eau qui agissaient comme une sorte de vérin hydraulique, soulevant les masses de glace jusqu’à ce que certaines parties se détachent pour glisser dans la mer. Ces blocs avaient plus de 1600 mètres de haut et des centaines de milliers de kilomètres carrés de superficie, et suffirent pour refroidir les océans et amener l’âge glaciaire dans l’hémisphère nord. Selon cette théorie, c’est là un processus cyclique. De nouvelles glaces formées dans l’Antarctique se brisèrent de nouveau, se réaccumulèrent et ainsi de suite pendant environ 70.000 ans… L’étude de pollen fossile, grains dont la dure enveloppe externe a été conservée d’une façon si parfaite qu’on peut identifier au microscope herbes, arbustes, chênes, houx, puis genévriers, palmiers et des douzaines d’autres plantes, suggère des effets plus vastes. Des études préliminaires sur le pollen révèlent que l’âge de glace influença les climats à travers le monde entier, les conditions atmosphériques étant plus fraîches et plus humides en Afrique quand la glaciation était plus étendue dans les régions polaires.

Duplessy et Morel dans « Gros temps sur la planète » écrivent :

« Dans le passé récent, l’explosion du volcan El Chichon au Mexique (1982) a projeté 0,4 kilomètres-cubes de roches et injecté 20 millions de tonnes d’aérosols minéraux (sulfates) dans l’atmosphère. Bien que le nuage d’aérosols ait été suivi pendant plusieurs mois et enregistré d’une manière particulièrement nette par les instruments ad hoc, aucune perturbation climatique autre que locale n’a réellement été observée. Deux explosions particulièrement puissantes de volcans indonésiens ont été observées au siècle dernier : celle de Tambora en 1815 a projeté environ 150 kilomètres-cubes de débris et celle de Krakatoa en 1883, 20 kilomètres-cubes. On estime la quantité d’aérosols injectés dans l’atmosphère entre 10 et 100 millions de tonnes, avec un effet climatique possible mais non pas certain, manifesté par un refroidissement de l’hémisphère Nord de l’ordre de 0,5°C pendant plusieurs mois. Nous savons que des éruptions considérablement plus puissantes ont eu lieu au cours des temps géologiques. Les explosions récurrentes de la caldera de Yellowstone aux Etats-Unis ont projeté, il y a six cent mille ans, un millier de kilomètres cubes de roches et une quantité de poussières volcaniques et d’aérosols en proportion. »

Extraits de la conférence de l’Université de tous les savoirs du 12 janvier 2000 de Vincent Courtillot :

« À la question posée dans le titre de cette contribution, « La dynamique du globe contrôle-t- elle l’évolution des espèces ? », j’ai surtout tenté de répondre en parlant de l’expression du volcanisme à la surface de la Terre. Le travail du géologue et du géophysicien, c’est d’essayer de comprendre ce qui est à l’origine de ces énormes objets que sont les grandes trapps. Que s’est-il passé à l’intérieur de la Terre, sous la croûte, dans le manteau terrestre, qui a conduit à de pareils événements ? La dernière fois que s’est produite pareille monstruosité à la surface de la Terre, c’était il y a trente millions d’années. Le volcanisme correspondant forme le haut plateau éthiopien. Ce plateau volcanique, sur lequel est construit Adis Abeba, à deux mille mètres d’altitude (et dont on retrouve un fragment détaché au sud de l’Arabie, au Yémen) est un énorme volcan, formé il y a trente millions d’années, non pas au moment d’une grande disparition d’espèces, mais au moment d’une des principales crises climatiques de l’ère tertiaire. Cela correspond, en particulier, à la véritable apparition des glaciations dans l’Antarctique. Il semble qu’il y ait une relation entre le volcanisme des « trapps d’Ethiopie » et l’établissement de ce régime froid, glaciaire particulier, dans lequel nous sommes encore (même si ce moment de notre histoire est plutôt une confortable phase interglaciaire qu’une phase glaciaire à proprement parler). Peu après la mise en place des « trapps d’Ethiopie », une déchirure est venue les traverser. Il y a donc manifestement une relation entre l’arrivée de ces bulles magmatiques à la surface et les grands moments où se déchirent les continents à la surface du globe, où s’ouvrent les bassins océaniques. Ainsi, la naissance des trois grands bassins (nord, central et sud) de l’océan Atlantique correspond-elle à l’apparition de trois points chauds et à la mise en place concomitante de trois grands trapps (Groëland-Nord des îles anglo-irlandaises, côtes est- américaine et marocaine, bassin du Parana en Amérique du Sud et d’Etendeka en Afrique). Géophysicien, j’applique les méthodes de la physique à l’étude de la Terre pour tenter d’en comprendre la dynamique interne. Je voudrais donc vous entraîner dans un voyage difficile à imaginer : produire des images réalistes de l’intérieur de la Terre, où règnent des températures élevées, des densités fortes, une obscurité totale, n’est pas facile. D’ailleurs, les films qui ont tenté d’évoquer un voyage à l’intérieur de la Terre sont la plupart du temps assez décevants. Nous allons cependant par la pensée nous enfoncer jusqu’à six mille quatre cent kilomètres sous le sol, jusqu’au centre de la terre. Le champ magnétique oriente les boussoles à la surface de la Terre. Une petite masselotte empêche l’aiguille de la boussole de piquer du nez : le champ magnétique terrestre tend en effet non seulement à l’orienter vers le nord, mais aussi à la faire plonger – à Paris par exemple de 64° en dessous de l’horizontale. Or il existe une relation mathématique simple entre le plongement du champ magnétique et la latitude où l’on se trouve. C’est cette propriété qui permet de mesurer la dérive des continents. Quand le champ fossilisé par une roche provenant d’Inde est typique de ce qui se passe à 30° de latitude sud, alors qu’aujourd’hui cette roche est à 30° de latitude nord, je déduis que le sous-continent a parcouru 60° de latitude, c’est-à-dire près de sept mille kilomètres de dérive du Sud vers le Nord. Voilà comment on utilise l’aimantation fossilisée dans les roches. Au milieu des océans arrive en permanence, par les déchirures que l’on appelle les dorsales, de la lave qui se refroidit et qui elle aussi fige la direction du champ magnétique terrestre. Si on déplace au fond des océans un magnétomètre, celui-ci révèle des alternances magnétiques, dans un sens et dans l’autre, qui témoignent que le champ magnétique de la Terre n’a pas toujours pointé vers le Nord. Le champ magnétique de la Terre s’est inversé des centaines de fois au cours de l’histoire de la Terre. La dernière fois, c’était il y a sept cent quatre-vingt milles ans. L’intensité du champ magnétique, depuis l’époque des Romains, s’est affaissée en Europe d’un facteur 2. Certains se demandent si le champ magnétique de la Terre ne va pas s’inverser dans deux milles ans. Or, c’est lui qui nous protège des rayons cosmiques. Est-ce quand le champ s’inverse que les espèces s’éteignent ? Ces inversions successives sont peintes sur le plancher océanique, il est possible de les dater. Aujourd’hui, le champ s’inverse assez fréquemment, avec quelques inversions par million d’années. Mais, le champ ne s’est pas inversé pendant près de trente millions d’années, au cours du Crétacé. La variation de la fréquence des inversions est très irrégulière et de longues périodes sans inversion alternent avec des périodes plus instables. Cette alternance semble se répéter au bout de deux cents millions d’années. La dernière période « immobile » a duré de moins de cent vingt à moins quatre-vingt millions d’années ; la précédente de moins trois cent vingt à moins deux cent soixante millions d’années. Il est frappant de voir que deux très gros trapps (Inde et Sibérie) et les deux plus grandes extinctions d’espèce ont suivi de peu ces périodes de grand calme magnétique. Le noyau de la Terre participerait-il au déclenchement de ces gigantesques catastrophes qui conduisent aux extinctions en masse ? Le noyau de fer liquide de la Terre, qui fabrique le champ magnétique, a sa dynamique propre ; est-il couplé d’une certaine façon, à travers le manteau, avec la surface de la Terre ? Comment un tel couplage est-il possible ? Les sismologues, qui enregistrent en permanence les tremblements à la surface de la Terre et qui utilisent les ondes de ces tremblements de terre pour scruter, comme avec des rayons X, l’intérieur, sont capables de réaliser une tomographie du manteau. Ce manteau n’est pas homogène, comme on le croyait, mais formé de grandes masses un peu informes, plus lourdes et plus froides, qui sont sans doute des morceaux de plaques lithosphériques réinjectées à l’intérieur de la Terre. On savait depuis longtemps que ces plaques pouvaient descendre jusqu’à 700 km de profondeur ; on s’aperçoit qu’elles peuvent en fait parfois plonger jusqu’à la base du manteau, s’empiler sous forme de véritables cimetières : des cimetières de plaques océaniques à 2900km sous nos pieds. Cette énorme masse froide et lourde vient se poser à la surface du noyau, dans lequel se fabrique le champ magnétique. La Terre est un objet en train de se refroidir ; sa façon normale de se refroidir, c’est la convection d’ensemble du manteau, qu’accompagne la dérive des continents : la formation de la croûte, le flux de chaleur, les tremblements de terre, les éruptions volcaniques sont l’expression de ce refroidissement. Apparemment, ce système ne parvient pas ainsi à se débarrasser de la chaleur de manière suffisamment efficace. De temps en temps, un autre mode de convection de la matière conduit à la formation de ces énormes instabilités qui très rapidement vont emmener une part importante de matière et avec elle, une quantité importante de chaleur, jusqu’à la surface. Le noyau essaie de se débarrasser de sa chaleur et un isolant vient l’en empêcher. Les hétérogénéités du manteau inférieur se réchauffent alors, s’allègent et peuvent de temps en temps devenir instables et remonter. Malheureusement, la sismologie ne nous permet pas encore de voir ces instabilités. La figure 4 représente une coupe de l’intérieur de la Terre. On y voit, à la base du manteau, ces instabilités formées de matériaux légers qui, peut-être, peuvent atteindre la surface, déclencher les éruptions des trapps et provoquer nos fameuses extinctions. Tout le système « Terre » (manteau, descentes de plaques froides, remontées d’instabilités chaudes, volcanisme catastrophique, évolution des espèces biologiques) formerait alors un grand ensemble couplé.

L’éruption du supervolcan de Toba survenue il y a 73 000 ± 4 000 ans sur le site actuel du lac Toba (Sumatra, Indonésie) et estimée à 8 sur l’échelle VEI est la plus grave éruption explosive connue des dernières 25 millions d’années. La théorie de la catastrophe de Toba soutient que cet évènement causa un hiver volcanique de 6 à 10 années et engendra probablement une période de refroidissement de l’ordre de 1000 ans. En 1993, la journaliste scientifique Ann Gibbons suggéra une corrélation entre l’éruption et le goulot d’étranglement de population de l’évolution humaine, Michael R. Rampino de l’université de New York et Stephen Self de l’université d’Hawaï à Mānoa apportèrent leur soutien à cette idée. En 1998, la théorie du goulot d’étranglement génétique fut développée par Stanley H. Ambrose de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign. La plus vaste extinction dans l’histoire de la Terre a eu lieu au cours du Permien, soit il y a 252 millions d’années lorsque 95 % de toutes les espèces marines et 70 % de toutes les espèces terrestres ont disparu. Elle est survenue 185 millions d’années avant la disparition généralement admise des dinosaures, et elle a été pire que cette dernière. Après l’immense dévastation du Permien, les écosystèmes de la Terre ont radicalement changé, et la vie a recommencé à partir de la toute première phase de son évolution, soit celle des organismes microbiologiques simples.

De nombreuses personnes croyaient que la cause probable était une éruption volcanique gigantesque dans l’Ouest de la Sibérie, qui aurait eu lieu en même temps que l’extinction et qui serait la plus grande éruption connue à ce jour. Les chercheurs de la Commission géologique du Canada (CGC) de Ressources naturelles Canada et de l’Université de Calgary ont maintenant découvert la première preuve concrète à l’appui de cette théorie. Des couches de cendres volantes de houille — de fines particules de cendre dans l’atmosphère — ont été trouvées dans des roches permiennes de l’Extrême-Arctique canadien, ce qui permettrait de croire que le volcan sibérien a provoqué d’énormes explosions de roches de houille qui ont projeté des cendres volcaniques toxiques dans l’atmosphère. Des roches historiques nous racontent Cette preuve se trouve à moins de 80 mètres des schistes noirs du lac Buchanan, au Nunavut. Les chercheurs ont analysé des échantillons de roches à l’aide de microscopes spécialisés qui facilitent la détection de particules organiques. Ils ont ainsi trouvé des particules qui semblent identique aux cendres volantes que l’on trouve de nos jours, lesquelles sont des sous produits toxiques retenus par des systèmes de filtrage dans les centrales thermiques alimentées au charbon. Mais les cendres volantes étaient aussi des sous-produits d’énormes explosions de houille au cours de l’éruption volcanique sibérienne lorsque la lave brûlante — dont il reste des traces de nos jours sous forme de basaltes — coulait et laissait des dépôts épais de charbon et de matière organique. La force des explosions aurait projeté les cendres très loin dans l’atmosphère, et c’est ainsi que celles-ci se seraient déposées au lac Buchanan et ailleurs. On a trouvé trois couches distinctes de cendres volantes de houille au lac Buchanan, ce qui fait penser qu’il y aurait eu trois énormes explosions distinctes. "Tout comme de nos jours, il y avait alors des courants jets de vent d’ouest, qui soufflaient vers l’est sur toute la planète, d’expliquer Steve Grasby, un scientifique de la Commission géologique du Canada. Ces trois explosions gigantesques ont eu assez de force pour propulser des cendres autour du globe jusqu’à 20 000 kilomètres de distance, vers l’est, et les déposer ensuite dans la région qui correspond de nos jours à l’Arctique canadien."

Des volcans à l’origine de l’extinction des espèces il y a 200 millions d’années

La racine de ces extinctions a beaucoup fait couler d’encre et pose elle aussi le problème de la discontinuité. Les auteurs ont envisagé de multiples interprétations dont l’une des plus récentes était la chute d’astéroïdes. Cependant, le choc qui semble le plus retenu actuellement est le volcanisme géant, avec ses conséquences sur l’atmosphère et le climat. Peter Ward écrit ainsi « Pour la science » de novembre 2006 : « On sait depuis longtemps que des conditions de faible teneur en oxygène – des conditions dites anoxiques – régnaient dans les océans à l’époque des extinctions en masse, mais sans en connaître la raison. Une activité volcanique à grande échelle, également associée à la plupart des extinctions en masse, aurait augmenté les quantités de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, et donc abaissé les concentrations d’oxygène, ce qui aurait abouti à un réchauffement global intense. (...) Lee Kump et Michael Arthur, de l’Université d’Etat de Pennsylvanie aux Etats-Unis, ont montré que si la quantité d’oxygène baisse dans les océans, les bactéries anaérobies des eaux profondes prolifèrent et produisent d’avantage de sulfure d’hydrogène. Dans leurs modèles, si les concentrations en sulfure d’hydrogène dépassent un seuil critique lors d’un tel épisode d’anoxie océanique, alors la chimiocline séparant les eaux riches en soufre des eaux oxygénées monterait brutalement à la surface et se déverserait dans l’atmosphère. Ainsi, ils considèrent qu’à la fin du Permien les océans ont libéré suffisamment de sulfure d’hydrogène pour entraîner une vague d’extinctions. (...) Et plusieurs extinctions en masse semblent s’être produites au moment de courtes périodes de réchauffement global. Là interviendrait l’activité volcanique ancienne. En effet, lors des événements volcaniques associés aux extinctions massives, la lave éjectée a recouvert des milliers de kilomètres carrés. Ces bouleversements volcaniques auraient injecté dans l’atmosphère d’importants volumes de dioxyde de carbone et de méthane, qui auraient entraîné un réchauffement global rapide. (...) Cette hypothèse de la « planète tueuse » lie les extinctions marines aux extinctions terrestres de la fin du Permien, et explique comment le volcanisme serait en cause. (...) Enfin cette hypothèse ne s’applique pas qu’à la fin du Permien. Une extinction mineure de la fin du Paléocène, il y a 54 millions d’années, avait déjà été attribuée à une période d’anoxie océanique déclenchée par un réchauffement global. (...) L’extinction dite thermique de la fin du Paléocène a débuté avec un dioxyde de carbone de l’ordre de mille parties par million. A la fin du Trias, le dioxyde de carbone dépassait de peu cette valeur. » Cette interprétation ne se contente pas d’attribuer les extinctions au réchauffement global ; il conçoit celui-ci comme une conséquence de la dynamique interne de la terre, du volcanisme de grande ampleur, un phénomène brutal et rare.

De nouvelles datations précises de roches ont confirmé que de gigantesques éruptions volcaniques survenues il y a 200 millions d’années avaient bien provoqué l’extinction soudaine de la moitié des espèces vivant sur la Terre, ouvrant la voie à l’avènement des dinosaures.

Une catastrophe écologique provoquée par des volcans sous-marins Par une réaction en chaîne, des éruptions volcaniques sous-marines ont provoqué la disparition de l’oxygène dissous dans les océans, entraînant ainsi une extinction massive de plusieurs espèces marines aussi bien animales que végétales. L’étude de cette extinction pourrait nous aider à mieux comprendre les interactions entre les océans et l’atmosphère, en particulier dans le contexte d’un réchauffement climatique. Il y a 93,5 millions d’années, à l’époque où les dinosaures régnaient en maîtres sur la terre ferme, est survenue une extinction des espèces marines dont on ignorait jusqu’à maintenant les causes exactes. En étudiant des roches datant de cette époque lointaine, les géochimistes canadiens Steven Turgeon et Robert Creaser - tous deux de l’Université de l’Alberta à Edmonton - pensent cependant avoir trouvé la solution de cette énigme. Comparant des échantillons de roches provenant d’une carrière de l’Italie et des côtes de l’Amérique du Sud, les scientifiques ont noté une forte augmentation de l’osmium - un élément chimique lourd -, dont l’analyse a révélé qu’il provenait à 97% d’une source volcanique. Ces échantillons étant géographiquement très éloignés, il était probablement qu’un événement global en était à l’origine. À la lumière de leur analyse géochimique, Steven Turgeon et Robert Creaser ont reconstruit la séquence des événements. Selon ces experts, des volcans sous-marins situés dans la région des Caraïbes auraient déclenché une réaction en chaîne qui a conduit à la disparition de l’oxygène des océans. Dans un premier temps, le volcanisme sous-marin aurait libéré des nutriments et du gaz carbonique, ce qui aurait favorisé le développement des espèces végétales et animales des océans, notamment le plancton. Ultérieurement, la mort de ces organismes aurait consommé une grande quantité d’oxygène, provoquant ce que les spécialistes ont baptisé l’« événement anoxique océanique 2 ». D’après les travaux des géochimistes canadiens, un laps de temps maximum de 23.000 ans se serait écoulé entre les éruptions sous-marines des Caraïbes et la disparition de nombreuses espèces dans les océans. Dans le communiqué émis par l’Université de l’Alberta, Steven Turgeon souligne que cet événement serait strictement « terrestre », contrairement à la plupart des extinctions de masse des espèces dans l’histoire de la terre qui sont associées à des impacts de météores. Fait particulièrement intéressant en notre époque où l’on parle constamment de réchauffement climatique, Steven Turgeon signale que les événements anoxiques se produisent dans des périodes de climat très chaud où il a augmentation du niveau de gaz carbonique. Le géochimiste précise toutefois que cet événement anoxique a eu pour effet de refroidir le climat et de réduire le taux de gaz carbonique, car la décomposition des organismes marins a « emprisonné » le carbone au fond des océans et formé par la même occasion une importante source de pétrole. Cette étude de Steven Turgeon et Robert Creaser a fait l’objet d’un article dans la revue Nature : Cretaceous oceanic anoxic event 2 triggered by a massive magmatic episode. D’après deux géochimistes de l’Université d’Edmonton au Canada, l’extinction survenue il y a 93,5 millions d’années parmi la faune et la flore marines aurait été causée par une importante activité volcanique dans les océans. Leurs eaux seraient devenues anoxiques. En utilisant comme traceur géochimique de l’osmium, deux chercheurs en géosciences, Steven Turgeon et Robert A Creaser, pensent avoir déterminé la cause de l’événement anoxique océanique global numéro 2 ou en anglais oceanic anoxic event 2 (OAE 2), à la limite Cénomanien-Turonien (Crétacé supérieur). Comme ils l’expliquent dans Nature, l’osmium a été retrouvé en quantités importantes dans les fameux schistes noirs qui se sont déposés au Crétacé supérieur et que l’on trouve associés aux gisements pétroliers. Or, l’augmentation de la quantité d’osmium dans l’océan va de paire avec une augmentation de l’activité volcanique. D’après eux, des fontaines de laves sous-marines colossales auraient surgi pendant cette période dans la région des Caraïbes, entraînant d’une part une modification de la géochimie des océans et d’autre part la libération de nutriments favorables au développement du plancton. Dans un premier temps, les eaux océaniques auraient subi, par effet direct de la géochimie, une diminution de leur taux d’oxygène. Les nutriments supplémentaires ayant rapidement conduit à augmenter la biomasse, la décomposition des animaux et des plantes, grande consommatrice d’oxygène au fond des océans, a secondairement poussé les eaux océaniques vers l’anoxie. La chute du taux d’oxygène provoquant à son tour la mort des êtres vivants en masse dans certaines régions, le processus se serait encore amplifié jusqu’à devenir global et affecter tous les océans de la planète. Une crise passagère qui démontre des rétroactions complexes A l’échelle des temps géologiques, tous ces événements se seraient produits en un clin d’œil. Paradoxalement, alors que le taux de gaz carbonique augmentait dans l’océan, celui dans l’atmosphère a diminué entraînant un refroidissement. En effet, le carbone s’est retrouvé piégé au fond des océans avec les animaux et les plantes en décomposition qui donneront ultérieurement des gisements de pétrole. Toutefois, 10.000 à 50.000 ans plus tard, le taux de CO2 dans l’atmosphère est remonté à nouveau. Le travail de ces chercheurs apporte donc des éléments de plus pour comprendre le système Terre qui se comporte comme une gigantesque usine chimique avec des boucles complexes de rétroactions, à différentes échelles de temps et d’espace.

Dans une étude, publiée jeudi 21 mars, des chercheurs estiment que cette disparition massive de la fin du triasique s’est produite il y a 201 564 000 ans, exactement au moment de l’éruption d’une série de volcans qui a bouleversé le climat en émettant d’énormes quantités de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère.

Cette extinction a ouvert la voie à l’avènement des dinosaures, qui ont dominé la planète pendant 135 millions d’années avant de disparaître à leur tour voilà 65 millions d’années – une disparition attribuée à la chute d’un énorme astéroïde qui a à son tour bouleversé le climat terrestre. Les estimations précédentes laissaient une marge d’un à trois millions d’années entre le moment des éruptions volcaniques et de la grande extinction de la fin du triasique. Cette nouvelle datation la resserre à 20 000 ans, soit un court laps de temps en termes d’âge géologique. La couche de sédiments correspondant à la période avant les éruptions contenait des fossiles du triasique. Ces derniers sont en revanche totalement absents des couches datant d’après cet événement, indiquent les auteurs de l’étude, publiée dans la revue américaine Science du 22 mars.

Selon ces chercheurs, cette période pourrait aussi offrir un parallèle historique avec le réchauffement rapide actuel de la planète provoqué par les émissions de CO2, qui pourrait être fatal aux espèces les plus vulnérables, incapables de s’adapter rapidement. "D’une certaine façon, l’extinction de la fin du triasique a des similarités avec ce que nous vivons aujourd’hui", estime Terrence Blackburn, de la Carnegie Institution, un des auteurs de l’étude. "L’analyse géologique de cette période pourrait donner des informations sur l’impact d’un doublement, en peu de temps, du CO2 dans l’atmosphère sur les températures du globe et l’acidification des océans, ainsi que les conséquences sur l’écosystème", ajoute-t-il. Les éruptions volcaniques se sont produites sur une période de 600 000 ans au cours de quatre temps forts et soudains, durant laquelle 10,4 millions de kilomètres cubes de lave ont été rejetés. Les chercheurs ont analysé des échantillons de basalte – une roche volcanique – qui se trouvaient en Nouvelle Ecosse (Canada), au Maroc et dans la banlieue de New York. A l’époque où ces énormes éruptions se sont produites, il n’y avait qu’un seul vaste continent sur la Terre.

La plus vaste extinction dans l’histoire de la Terre a eu lieu au cours du Permien, soit il y a 252 millions d’années lorsque 95 % de toutes les espèces marines et 70 % de toutes les espèces terrestres ont disparu. Elle est survenue 185 millions d’années avant la disparition généralement admise des dinosaures, et elle a été pire que cette dernière. Après l’immense dévastation du Permien, les écosystèmes de la Terre ont radicalement changé, et la vie a recommencé à partir de la toute première phase de son évolution, soit celle des organismes microbiologiques simples.

De nombreuses personnes croyaient que la cause probable était une éruption volcanique gigantesque dans l’Ouest de la Sibérie, qui aurait eu lieu en même temps que l’extinction et qui serait la plus grande éruption connue à ce jour. Les chercheurs de la Commission géologique du Canada (CGC) de Ressources naturelles Canada et de l’Université de Calgary ont maintenant découvert la première preuve concrète à l’appui de cette théorie. Des couches de cendres volantes de houille — de fines particules de cendre dans l’atmosphère — ont été trouvées dans des roches permiennes de l’Extrême-Arctique canadien, ce qui permettrait de croire que le volcan sibérien a provoqué d’énormes explosions de roches de houille qui ont projeté des cendres volcaniques toxiques dans l’atmosphère. Des roches historiques nous racontent Cette preuve se trouve à moins de 80 mètres des schistes noirs du lac Buchanan, au Nunavut. Les chercheurs ont analysé des échantillons de roches à l’aide de microscopes spécialisés qui facilitent la détection de particules organiques. Ils ont ainsi trouvé des particules qui semblent identique aux cendres volantes que l’on trouve de nos jours, lesquelles sont des sous produits toxiques retenus par des systèmes de filtrage dans les centrales thermiques alimentées au charbon. Mais les cendres volantes étaient aussi des sous-produits d’énormes explosions de houille au cours de l’éruption volcanique sibérienne lorsque la lave brûlante — dont il reste des traces de nos jours sous forme de basaltes — coulait et laissait des dépôts épais de charbon et de matière organique. La force des explosions aurait projeté les cendres très loin dans l’atmosphère, et c’est ainsi que celles-ci se seraient déposées au lac Buchanan et ailleurs. On a trouvé trois couches distinctes de cendres volantes de houille au lac Buchanan, ce qui fait penser qu’il y aurait eu trois énormes explosions distinctes. "Tout comme de nos jours, il y avait alors des courants jets de vent d’ouest, qui soufflaient vers l’est sur toute la planète, d’expliquer Steve Grasby, un scientifique de la Commission géologique du Canada. Ces trois explosions gigantesques ont eu assez de force pour propulser des cendres autour du globe jusqu’à 20 000 kilomètres de distance, vers l’est, et les déposer ensuite dans la région qui correspond de nos jours à l’Arctique canadien." Lien entre les dépôts de cendres de houille et l’extinction La grande envergure de la production accélérée de cendres de houille avait créé plusieurs conditions environnementales susceptibles d’avoir contribué à l’extinction permienne : Réchauffement de la planète : la constitution des roches témoigne d’un important réchauffement de la planète au cours de cette période. Certains soutiennent que la combinaison des émissions de CO2 provenant de l’éruption volcanique et la combustion d’immenses quantités de charbon ont donné lieu à une précipitation des gaz à effet de serre. Cette théorie pourrait expliquer en partie pourquoi les océans ont perdu leur oxygène et sont devenus anoxiques, ce qui a eu un effet destructeur sur les organismes marins étant donné que les océans sont devenus plus chauds et qu’il y a eu formation de sulfure d’hydrogène gazeux toxique. Toxicité des océans : la constitution des roches témoigne aussi de vastes coulées de métaux toxiques trouvées dans les cendres volantes à l’époque de l’extinction. Ces métaux ont eu des conséquences dévastatrices sur les écosystèmes marins. Obstacle à la photosynthèse : les dépôts de cendres de houille dans l’océan ont formé des boues flottantes qui ont empêché le passage des rayons de soleil, lesquels sont essentiels à la photosynthèse, un phénomène nécessaire à la vie des plantes marines et au fonctionnement des écosystèmes marins plus larges. Beaucoup de choses restent toutefois encore à élucider. "Ce qui a ultimement provoqué l’extinction n’est pas clair, de dire Steve. Mais ce fut probablement l’effet combiné des multiples changements environnementaux survenant en même temps qui a mené à la pire extinction dans l’histoire de la Terre." Il reste que malgré le fait que de nombreux détails ne soient pas clairs, la découverte des dépôts de cendres de houille constitue la première preuve concrète que c’est vraisemblablement la grande éruption volcanique sibérienne qui a causé ce phénomène important. Source Des cendres de houille qui témoignent d’une extinction massive sur la Terre - Ministère des Ressources Naturelles Canada Référence Catastrophic dispersion of coal fly ash into oceans during the latest Permian extinction - Nature Geoscience 4, 104–107 (2011) doi:10.1038/ngeo1069

Les extinctions d’espèces : des événements dans une longue histoire

L’émission d’une quantité massive de lave volcanique il y a 250 millions d’années pourrait avoir provoqué l’extinction de la grande majorité des espèces animales.Il s’agit d’un flot massif de roches en fusion de 1,5 km d’épaisseur environ qui se serait propagé sur une surface équivalente à la moitié de celle de l’Australie. Selon l’étude menée sur le sujet par une équipe de chercheurs du Royaume-Uni et de Russie, cet écoulement exceptionnel de basalte aurait rempli l’atmosphère de millions de tonnes d’agents chimiques, concentration rendant difficile la survie des espèces. La lave aurait engendré ce qui est aujourd’hui connu sous le nom de " trapps sibériens ". Le phénomène aurait été deux fois plus important et aurait duré beaucoup plus longtemps que ce qui était précédemment estimé par les scientifiques, ce qui renforce le lien entre volcanisme et extinction de la fin du Permien. Les échantillons de lave ont été datés de 250 millions d’années. Or de précédentes études avaient montré l’existence à cette période de l’extinction la plus massive qu’ait connue la Terre. Au moins 90% des espèces marines avaient disparu ainsi que plus de 70% des espèces terrestres. Cette extinction du Permien-Triassique a été suivie par l’émergence des dinosaures. Des études avaient suggéré une extinction rapide causée par la collision soudaine d’un astéroïde. Mais la nouvelle étude indique une extinction prolongée s’étalant sur les centaines de milliers d’années de durée du phénomène volcanique. Elle renforce ce qui est devenu une vision de l’extinction largement acceptée par de nombreux chercheurs, a déclaré Peter D. Ward, professeur à l’Université de Washington. L’étude, dirigée par Marc K. Reichow, de l’Université de Leicester (Royaume-Uni), est parue dans la revue Science du 8 juin 2002.

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