Le 05 Septembre 2011 à 17 h 55 Temps Universel, le 06 Septembre 2011 à 00 h 55 Heure locale, un tremblement de terre de magnitude du Moment Mw 6.6 pour le Centre Sismologique Euro-Méditerranéen, - CSEM -, 6.5 révisée 6.6 pour l'United States Geological Survey, - USGS -, et de magnitude locale ML 6.7 pour l'Aséan Earthquake Information Center, - ASEAN -, et de profondeur intermédiaire, hypocentre 98 kilomètres pour le CSEM, 91 kilomètres pour l'USGS et 78 kilomètres pour l'ASEAN, à frappé le Sumatera Utara, - Sumatra du Nord -, la province du Nord de l'Île de Sumatra.
L'épicentre du séisme a été déterminé, latitude 2°81 Nord et longitude 97°85 Est, sur la marge Sud-Ouest de la Grande faille de Sumatra qui, parallèle sur son Sud-Ouest à la faille de Mentawai et à la fosse de la Sunda et soumise à un mouvement latéral décrochant, fracture l'île sur toute sa longueur de ses 1.650 kilomètres, longe sur son Nord-Est l’arc volcanique et relie les domaines en extension du bassin de la mer d’Andaman, au Nord-Ouest, et du détroit de la Sonde, au Sud-Est. Il est localisé à 15 kilomètres au Nord-Ouest de Siempat Nimpu Hilir, à 20 kilomètres au Nord-Nord-Ouest de Silima Pingga-Pungga, à 30 kilomètres au Nord-Est de Trumon, à 64 kilomètres à l'Ouest Kabanjahe, à 97 kilomètres au Sud-Ouest Binjai, 100 kilomètres au Sud-Ouest de Medan capitale du Sumatera Utara, à 118 kilomètres à l'Ouest de Pematangsiantar, à 160 kilomètres au Nord-Nord-Ouest de Sibolga et à 1.409 kilomètres au Nord-Ouest de Jakarta, capitale de l’Indonésie.
Étant un séisme de profondeur intermédiaire et d'intensité VL/VII au foyer sur l'échelle de Medvedev-Sponheuer-Karnik, - échelle MSK aussi connue sous le sigle MSK81 -, qui s'est produit dans le dense massif forestier de Seulawah dominé par le Lac Toba culminant à 2.157 mètres, un lac volcanique de 100 kilomètres de long sur 30 kilomètres de large formé dans la caldeira d'un supervolcan, et où vivent des populations dispersées en petits groupes, les Orang Darat, ou « peuples de la terre », des chasseurs-cueilleurs semi-nomades, les autorités indonésiennes et locales n’ont pas fait état de victimes.
Mais si les populations n'ont pas eu à souffrir de conséquences notoires afférentes à ce tremblement de terre, il pourra, probablement, en être tout différent pour les bâtis volcaniques qui s'érigent proches du foyer séismique. En effet, les stratovolcans Sinabung, latitude: 3°17 Nord et longitude 98°392 Est, dernière éruption explosive du 27 Août au 23 Septembre 2010, se situe à 25 kilomètres à l'Ouest-Nord-Ouest de l'épicentre, le stratovolcan Sibayak, latitude: 3°23 Nord et longitude: 98°52 Est, inactif depuis son éruption explosive de 1881, n'en est distant, à l'Ouest-Nord-Ouest, que de 30 kilomètres et le supervolcan Toba, latitude 2°58 Nord et longitude 98°83 Est, un mastodonte de 200 kilomètres de long sur 90 kilomètres de large, à son socle, abritant, dans ses caldeiras imbriquées de « Teuba lan » et de « Toba », profondes de plus de 900 mètres, le plus grand lac volcanique au monde, le Lac Toba, se localise à moins de 50 kilomètres au Sud-Est.
Le Toba a été le siège de la plus importante éruption du Quaternaire, au cours des 25 derniers millions d'années, il y a environ 73.000 ans. Cette éruption explosive, Index d'explosivité volcanique estimé à 8/9, méga-colossale, avait produit au moins 2.800 kilomètres cubes d’éjectas et de matériaux pyroclastiques, - la plus importante éruption du XX° siècle, celle du Pinatubo ne comptant 10 kilomètres cubes -, dont 2.000 kilomètres cubes d'ignimbrite et environ 800 kilomètres cubes de cendres. En outre il avait émis plus de 1.000 kilomètres cubes de lave ennoyant, sur une épaisseur moyenne de 50 mètres, 30.000 kilomètres carrés de terre. Les éruptions explosives avaient entrainé de gigantesques épanchements d’ignimbrites, sur 2500 kilomètres carrés et 400 mètres d’épaisseur autour du volcan. Les chutes de téphras et de cendres étaient retombées, sur des épaisseurs imposantes de près de 600 mètres jusqu’à plus de 3.000 kilomètres du supervolcan.
Trois autres éruptions un peu moins importantes ont été recensées. Elles se seraient produites entre 1,2 millions d'années et 700.000 ans. Le supervolcan Toba se situe dans un contexte tectonique complexe et très actif : Grande faille de Sumatra, Faille de Mentawai et dosse de subduction de la Sunda. Alors que le plancher du cratérical se soulève de plusieurs centimètres par an par accumulation du magma dans la chambre magmatique, des solfatares s'extirpent dans la partie Nord de la caldeira. Le stratovolcan Pusukbukit s'est formée, aux temps historiques, sur la marge Sud-Ouest de la caldeira ainsi que des dômes de lave. Enfin, l'éruption la plus récente s'est produite au cône du Tandukbenua, sur le bord Nord-Ouest, au cours des derniers 100 ans, une datation suggérée par l'absence de végétation sur ses versants.
Le Volcan Taupo en Nouvelle Zélande
Un supervolcan est un volcan capable de produire les éruptions les plus considérables et les plus volumineuses et d'expulser un volume d'éjectas(1) et de matériaux pyroclastiques supérieur, d'après les normes édictées par l'United States Geological Survey, - USGS -, à 1.000 kilomètres cubes de pierre ponce et de cendres en une seule explosion, - cinquante fois le volume de l'éruption du Krakatoa, 27 août 1883, en Indonésie, qui tua plus de 36.000 personnes - : « Les volcans forment des montagnes, les supervolcans les détruisent. Les volcans tuent plantes et animaux à des kilomètres à la ronde, les supervolcans menacent d'extinction des espèces entières en provoquant des changements climatiques à l'échelle planétaire. ».
En simple comparaison, les éruptions explosives les plus importantes, au cours des temps historiques ont rarement dépassé 10 kilomètres cubes, exceptées :
- Celle du Pinatubo, dans le nord des Philippines et dans l'ouest de l'île de Luçon, le 15 juin 1991, les éjectas s’élevant à une altitude de 34 kilomètres et les nuées ardentes déferlant sur une distance de plus de seize kilomètres durant le paroxysme qui a duré trois heures. Cette éruption plinienne a éjecté 10 kilomètres cubes de matière, soit dix fois la quantité de matière rejetée par le mont Saint Helens en 1980. L'indice d'explosivité volcanique de cette éruption colossale est estimé à 6 sur une échelle de 8 soit aussi puissante que l'éruption du Krakatoa en 1883. Le sommet du volcan décapité est remplacé par une caldeira de 2,5 kilomètres de diamètre. Le point le plus élevé du bord de la caldeira culmine à présent à 1.485 mètres d'altitude soit 260 mètres de moins que le sommet primitif. Cette éruption volcanique, provoquant un refroidissement général de 0,6° C, a généré un bouleversement climatique à l'échelle planétaire pendant trois ans.
- Celle du Novarupta, aux États-Unis, dans le Sud-Ouest de l'Alaska, du 06 au 08 Juin 1912, une éruption d'indice d'explosivité volcanique de 6, au cours de laquelle une surge volcanique(2) s'est formée, expulsant un volume de lave estimé entre 13 et 15 kilomètres cubes, - 30 fois le volume de magma que l' éruption de 1980 du Mont St. Helens -, et 28 kilomètres cubes de téphras. L'expulsion d'un tel volume de magma a creusé un évent en forme d'entonnoir de 2 kilomètres de diamètre et elle a déclenché l'effondrement du mont Katmai, un volcan éloigné de 10 kilomètres, formant une caldeira sommitale de 600 mètres de profondeur et d'environ 3 kilomètres de diamètre. En outre, elle a produit des coulées pyroclastiques qui ont tout balayé, sur environ 21 kilomètres, en aval de la vallée supérieure du fleuve Ukak, la vallée « des Dix Mille Fumées. » L'épaisseur des dépôts d'ignimbrite, de pierre ponce et de cendres a été évalué à 200 mètres d'épaisseur.
- Celle du Tambora, un stratovolcan formant la péninsule de Sanggar de l'île de Sumbawa, en Indonésie, des 5 avril lors d'une première éruption donnant une colonne éruptive de 33 kilomètres de hauteur pendant 33 heures, et 10 avril 1815 ponctué par une explosion paroxysmale, indice d'explosivité volcanique 7 équivalent à une explosion 800 mégatonnes, - environ quatre fois l'énergie libérée par l'éruption du Krakatoa, d'indice d'explosivité volcanique 6, en 1883 -, déclenchant, sur une durée de 3 heures, une colonne éruptive s'élevant à 44 kilomètres d'altitude suivie d'une pluie de ponce sur le village de Sanggar, situé 30 kilomètres à l'Est de l'édifice volcanique. Trois colonnes de flamme se sont dressées et ont fusionné. Toute la montagne a été transformée en une masse fluide de « feu liquide. » Environ 160 kilomètres cubes de trachyandésite, laissant une caldeira de 6 à 7 kilomètres de diamètre et de 600 à 700 mètres de profondeur, ont été éjectés. Avant l'explosion, le Mont Tambora culminait à près de 4.300 mètres, - l'un des plus hauts sommets dans l'archipel indonésien -, mais après l'explosion, entendue à plus de 2.600 kilomètres à la ronde, il ne mesurait plus que 2.851 mètres. En 1816, les moyennes des températures dans l'hémisphère nord ont chuté de 0,5° C à plus de 1° C et l'été, « The year without a summer », - une année sans été -, a été froid et pluvieux aux États-Unis et en Europe, avec pour conséquences des récoltes désastreuses à l’origine de famines. Des cendres sont tombées jusqu'à 1.300 kilomètres de distance et, dans un rayon de 600 kilomètres autour du bâtit volcanique, l'obscurité s'est installée durant deux jours.
- Celle du Krakatoa, dans le détroit de la Sonde entre les îles de Sumatra et de Java, en Indonésie, des 26 Août se concrétisant par une explosion accompagnée de projections d'éjectas, propulsés à plus de vingt-sept kilomètres d'altitude, dont une autre partie retombant dans un rayon de 160 kilomètres autour du volcan, et plongeant la région dans une nuit totale, et 27 août 1883, une des plus violentes de mémoire d'homme, avec la survenance d'une explosion effroyable, audible dans toutes les Indes mais aussi en Australie et sur l'île de Rodrigues, à 3.500 et à 4.800 kilomètres du Krakatoa, détruisant presque entièrement l'île. Le panache de cendres volcaniques est monté à quatre-vingts kilomètres dans l'atmosphère. L'éruption plinienne, développant une énergie correspondant à 13.000 Bombe A, atteint l'indice d'explosivité volcanique 6, expulse 21 kilomètres cubes de matériaux pyroclastiques, de roches, de tephras et de pierre ponce, et forme une caldeira sous-marine de 7 kilomètres de diamètre. Une pluie de cendres chaudes, due à une déflagration latérale ou à une nuée ardente au raz de l'eau similaire à celles de la Montagne Pelée en 1902 et du Mont Saint Helens en 1980, s'est abattue autour de Ketimbang, sur l'île de Sumatra. Le panache de cendres volcaniques a répandu suffisamment de particules pour abaisser la température mondiale moyenne de 0,25° C l'année suivante, avec une amplitude allant d'approximativement 0,18 à 1,3° C. Les modèles climatiques ont continué à être chaotiques durant quelques années, et les températures ne sont revenues à la normale qu'après 1888.
- Celle du Krakatoa, en 338 de l'ère Saka, - 416 du calendrier grégorien -, ou en 535, relatée par le Pararaton ou « Livre des Rois », une chronique javanaise écrite au XVIe siècle : « Un son tonitruant était entendu depuis la montagne Batuwara ... un bruit similaire depuis Kapi ... la terre entière était puissamment secouée et de violents éclairs, accompagnés d'une lourde pluie et d'orages, se déroulaient, mais non seulement cette lourde pluie n'éteignait pas le feu sur la montagne Kapi, mais au contraire l'augmentait ; le bruit était effrayant, au final la montagne Kapi dans un formidable rugissement explosa en morceaux et coula dans les profondeurs de la terre. L'eau de la mer remonta et inonda la côte, la région à l'est de la montagne Batuwara, jusqu'à la montagne Raja Basa ; les habitants de la partie nord du pays de la Sonde vers la montagne Raja Basa ont été noyés et emportés avec tous leurs biens. L'eau s'apaisa mais la région où se situait Kapi fut remplacée par la mer, et Java et Sumatra furent séparées en deux parties. » La puissance de cette éruption a été estimée à environ 400 mégatonnes de TNT, - 20.000 fois la puissance de la bombe d’Hiroshima -. A cette époque, le Proto-Krakatau occupait l’actuel détroit de la Sonde. L'immense éruption, correspondant à l’éjection de 200 kilomètres cubes d'éjectas, aurait laissé une caldeira de 50 kilomètres de diamètre, l’actuel détroit séparant les deux îles de Java et Sumatra. Les retombées de l'éruption auraient obscurci la totalité de la Terre durant au moins deux ans à partir de cette date. Cette éruption aurait rejeté une telle quantité de poussière, d'eau, de soufre et un hiver volcanique, détruisant les récoltes et conduisant à la famine, aurait perduré durant plusieurs années
- Celle du lac-volcan Taupo, au centre de l 'Île du Nord, en Nouvelle-Zélande, en 230 avant Jésus-Christ(3), qui aurait vidé le lac. Une nuée ardente aurait répandu des cendres volcaniques sur environ 20.000 kilomètres carrés. Plus de 120 kilomètres cubes de matériaux aurait été éjecté et auraient entrainé des phénomènes météorologiques particuliers, en Europe et en Chine, documentés dans le « Livre des Han postérieurs. »
- Et celle du Santorin, île de Grèce située en Mer Égée, en 1610 avant Jésus-Christ. L'éruption a projeté des pierres ponces et des cendres, sur environ 60 mètres d'épaisseur, tout autour du volcan et jusqu'à 900 kilomètres au Sud et aurait créé un panache de cendres qui se serait élevé à près de 30 kilomètres d'altitude. Le volume de ponces éjecté lors de cette explosion est estimé à 30 kilomètres cubes. La physionomie de l'île a été profondément modifiée suite à l’effondrement d'une grande partie du cône volcanique donnant naissance à une caldeira de 15 kilomètres de diamètre.
Les Supervolcans prennent naissance lors de la remontée du magma vers la surface, dans un hotspot, - point chaud -, et, incapable de percer la croûte terrestre, reste stocké dans des réservoirs Lors, une importante et croissante pression s'accumule dans la chambre magmatique jusqu'à ce que la croûte, dans l'impossibilité de persister à la contenir, ne se rompe brutalement. Ils peuvent également se former aux limites des plaques convergentes, - le Campi Flegrei et le Toba -, et dans le cadre de hotspots continentaux, - Yellowstone -. L'intensité des explosions qu'ils produisent, varie mais elle est suffisante pour créer des dommages considérables à l'échelle d'un continent et avoir des effets sévères ou cataclysmiques pour le climat et la vie sur Terre. Les plus récentes explosions répertoriées de « supervolcans » datent :
- pour celle de l'Oruanui Taupo, en Nouvelle Zélande, d'environ 26.500 ans, éjectant plus de 1.000 kilomètres cubes de téphras, 320 kilomètres cubes d'ignimbrite, 530 kilomètres cubes de magma, et atteignant l'indice d'explosivité volcanique 8,
- et pour celle du Campi Flegrei, - le Paléo-Archiflegreo -, en Italie, d'environ 42 à 39.000 ans, Indice d'Explosivité Volcanique 8, un cataclysme vulcanien éjectant environ 350 à 500 kilomètres cubes de magma trachytique, 900 à 1.000 kilomètres cubes de téphras et de pyroclastes et 500 kilomètres cubes d'ignimbrite Campanien couvrant une vaste zone, - 30.000 kilomètres carrés -, de la Méditerranée centrale.
Huit supervolcans ayant explosé au cours des systèmes néogène, - 23,03 à 2,588 millions d'années -, et Quaternaire, - 2,588 millions d'années à nos jours -, sont connus et répertoriés : le Yellowstone, le Long Valley, et la Caldera Valles aux États-Unis ; Le Toba, dans le Nord de Sumatra en Indonésie ; le Taupo, sur Île du Nord, en Nouvelle-Zélande ; Caldera Aira, sur l'île Kyushu, au Japon ; le Campi Fleigrei-Summa, en Italie ; et le Laker See, dans l'Eifel actuellement en surrection, 1 à 2 centimètres par an, en Allemagne. Généralement, le Plomb du Cantal, en Auvergne, en France, avec ses 90 kilomètres de diamètre, le plus grand volcan d'Europe, est associé à la présence d'un super édifice vulcanien. Leurs éruptions ont couvert de vastes espaces de lave et de cendres volcaniques et ont provoqué des changements durables des conditions météorologiques de type « petit âge glaciaire » suffisants pour menacer les espèces en voie de disparition ou entraîner des extinctions d'espèces.
Éruption du Mérapi, Île de Java, Indonésie, en Octobre 2010
Le terme « supervolcan » a été inventé par les producteurs de télévision « BBC popular science » responsables des programmes de vulgarisation scientifique « Horizons 2000 », en critère spécifique à des éruptions mégaconsidérables et monstrueuses. Cette émission télévisuelle a rendu accessible, au grand public, la complexité attenante aux grandes éruptions volcaniques et leurs effets dévastateurs, relativement peu étudiés, ni vulgarisés, sur la planète : hivers volcaniques, famines, extinction d'espèces...
En principe, le qualificatif « supervolcan » n'est pas une terminologie technique utilisée en volcanologie. Les volcanologues et les géologues n'y font pas référence dans leurs travaux scientifiques, car c'est un terme générique qui peut être appliqué à diverses conjonctures géothermiques. Toutefois, depuis 2003, le terme a été employé par les professionnels dans plusieurs articles soumis à relecture et publiés dans des revues scientifiques. De même, celui de « megacaldera » est de plus en plus usité pour définir les caldeiras présentant les caractéristiques des supervolcans, - le « Blake River Megacaldera Complex » situé dans le « Abitibi greenstone belt », en Ontario, au Québec -.
Bien qu'il n'y ait pas de taille minimale définie ni de critère scientifique d'explosivité minimale pour déterminer un édifice volcanique d'être un « supervolcan », les débordements vulcaniens explosifs, ayant un Indice d'explosivité volcanique au moins égale à 8 et éjectant, au minimu, 1.000 kilomètres cubes de téphras et de matériaux pyroclastiques, sont classifiés au titre de « super éruptions. » De fait, deux type d'éruptions volcaniques ont été identifiés comme pouvant être considérés « supervolcans » les grandes provinces ignées et les éruptions massives et les dites éruptions sont dénommées mégacolossales ou apocalyptiques.
Souvent précédées ou accompagnées de nuées ardentes dévastatrices brûlant tout sur leur passage, elles détruisent toute vie dans un rayon de plusieurs centaines de kilomètres autour de l'édifice volcanique et, anéantissent, sous plusieurs dizaines mètres de cendres, de téphras et de matériaux vulcaniens, - voire des centaines de mètres sur des milliers de kilomètres carrés -, ou d'ignimbrite, des régions entières : « Ces éruptions d'Indice d'explosivité volcanique niveau 8 ne sont pas assez fortes pour former une montagne mais créent une caldeira circulaire, résultant de l'effondrement du sol sur l'emplacement de l'éruption pour remplir l'espace libéré de la chambre magmatique. La caldeira peut subsister des millions d'années après la disparition de toute activité volcanique. Tant bien même certaines d'entre elles sont assimilées à des cratères d'impact qui « auraient été formés par des chutes de météorites » : la structure de Richat ou dôme de Richat, surnommé « l’œil de l'Afrique » ou traditionnellement Guelb er Richât, près de Ouadane, en Mauritanie, en plein désert du Sahara, 50 kilomètres de diamètre ; Pretoria Saltpan, Afrique du Sud, 1,13 kilomètres de diamètre, Afrique du Sud ; Meteor crater, Arizona1, 1,19 kilomètres de diamètre ; New Québec, Québec, 3.44 kilomètres de diamètre ; Gosses Bluff, Australie, 22 kilomètres de diamètre ; lac Acraman, Australie méridionale, 90 kilomètres de diamètre ; etc, etc... Pas moins de 212 cratères dits d'impacts météoritiques, dont 40 formations dits au statut en suspens, recensés de par le monde majoritairement estimés d'âge précambrien sur une échelle de temps allant de l'Hadéen au Protérozoïque, - 3.800 à 542 millions d'années -. »
Pour se situer sur l'échelle référençant l'Indice d'explosivité volcanique, les éruptions du Mont Saint Helens, dans le comté de Skamania, dans l'État de Washington, aux États-Unis, le 18 Mai 1980, 1,2 kilomètres cubes d'éjectas rejeté, et du complexe Vésuve-Somma, - Proto-Vésuve -, Baie de Naples, Italie, 24 Août 79, engendrant un nuage mortel de pierres, de cendres et des fumées et crachant la roche en fusion pulvérisée au rythme de 1,5 million de tonnes par seconde sur une durée de 20 heures, de niveau 5 ; celle du Katla dans le Sud de l'Islande, dans le comté de Vestur-Skaftafellssýsla, liée à la grande éruption d'Eldgjá, en 934, 18 kilomètres cubes de lave émis, un des volumes de lave les plus importantes du monde à l'Holocène, de niveau 6 : et celles du complexe volcanique Lac Bennett, Colombie-Britannique-Yukon, Canada et États-Unis, 50 millions d'années, 850 kilomètres cubes de matériaux pyroclastiques ou du Lac Maninjau, dans l'ouest de Sumatra, en Indonésie, environ 52.000 ans, 220 à 250 kilomètres cubes d'éjectas, de niveau 7, permettent d'appréhender toute considération sur l'Indice d'explosivité volcanique de niveau 8. A titre comparatif, les deux éruptions, Eyjafjallajökull en 2010 et Grimsvotn en 2011, en Islande, qui ont perturbé durant plusieurs jours ou plusieurs semaines, l'espace aérien de l'hémisphère Nord, de même que celle du Mérapi, sur l'île de Java en Indonésie, du 26 Octobre 2010 à début 2011, marquée par des nuées ardentes et des lahars, qui a coûté la vie à 353 personnes, n'ont été classifiées qu'au niveau 4 sur l'échelle Indice d'Explosivité volcanique.
L'indice d'explosivité volcanique, - VEI -, a été conçue, en 1982 par Chris Newhall, - United States Geological Survey -, et Stephen Self, - Université d'Hawaii -, pour établir une mesure relative de l'explosivité des éruptions volcaniques. Le volume des matériaux, la hauteur de la colonne éruptive, et les observations qualitatives, - de « doux » à « mégacolossale » sont pris en compte pour déterminer la valeur d'explosivité afférente à l'éruption. L'échelle est ouverte depuis le plancher de valeur 0, pour les éruptions non-explosives éjectant moins de 10 décamètres cubes de tephras et son maximum, niveau 8, représentant une éruption explosive mégacolossale expulsant 1.000 kilomètres cubes d'éjectas a une altitude de plus de 50 kilomètres. L'échelle est logarithmique et chaque intervalle, - à l'exception des intervalles VEI 0/VEI 1 et VEI 1/VEI 2 : facteur 100 -, sur l'échelle, représente un accroissement facteur 10 des critères éruptifs observés. L'échelle VEI étant ouverte, des valeurs supérieures à 8 peuvent, donc, si nécessaire, être utilisées.
La densité des matériaux éjectés, - cendres volcaniques , bombes volcaniques et ignimbrite – n'est pas considérée pour établir les évaluations. En revanche, la « Dense-rock équivalent », - DRE -, est calculée pour donner le volume réel de magma expulsé. Une autre faiblesse du VEI est qu'il ne prend pas en compte la puissance d'une éruption, ce qui rend extrêmement difficile la déterminer l'indice d'explosivité volcanique des éruptions préhistoriques ou des éruptions historiques non observées. Affectant, aux éruptions volcaniques, une indice d'explosivité volcanique, les scientifiques classifient celles-ci selon leur degré de puissance explosive. Il enregistre la quantité de matière volcanique éjectée, la hauteur du panache volcanique et la durée de l'aléa éruptif.
Un total de 47 éruptions, - dont 42 au cours des 36 derniers millions d'années -, d’Indice d'explosivité volcanique niveau 8, de l'Ordovicien, - de 488,3 à 443,7 millions d'années -, au Pléistocène, - 1.8 millions d'années à 11.000 ans -, ont été identifiées. La plus récente est celle de l'Ourami-Taupo, il y a 26.500 ans, qui a affecté le lac Taupo. Cela signifie qu'aucune éruption de ce type ne s'est produite au cours de l'Holocène, - 11.000 ans à nos jours -.
Volcanisme, trapps et extinction massive des espèces.
Les grandes provinces ignées.
Une province magmatique est une accumulation colossale de roches ignées , - intrusives ou extrusives, ou les deux réunies -, et de flots de basalte qui recouvrent, d'une couche épaisse et plane, de très grands secteurs, jusqu'à des parties entières d'un continent. Bien que non explosifs, les gaz et la poussière libérés par une telle éruption ont un impact climatique équivalent aux éruptions d'indice d'explosivité volcanique niveau 8, caractéristique déterminant les éruptions afférentes aux « supervolcans. » Ces inondations basaltiques, significativement importantes pour former de vastes provinces magmatiques, sont la ou une des causes qui ont généré des extinctions de masse par le passé, - extinctions ordovicienne, il y a 440 millions d'années, lorsque la vie était encore cantonnée dans les mers, et permienne, il y a environ 252 millions d'années, marquée par la disparition de 95 % des espèces marines et de 70 % des espèces vivant sur les continents -, tuant la majorité des espèces vivantes. La plus connue, bien que de moindre importance, l'extinction du Crétacé, il y a 65,5 millions d'années environ, a vu disparaître la plupart des dinosaures.
En 1992, les chercheurs ont d'abord utilisé le terme « grande province ignée » pour décrire, - autre que le processus « normal » résultant de l'expansion océanique -, une volumineuse accumulation de flots basaltiques ou de roches ignées mafiques(4), - gabbro pegmatite, gabbro, gabbro porphyritique, basalte, basalte porphyritique, basalte tuf ou brèche, basalte vestibulaire, basalte amygdaloïdal, tachylyte, sideromelane, palagonite... -, recouvrant des zones continentales de superficie égale ou supérieure à 100.000 kilomètres carrés, -comparativement, le Portugal continental a une superficie de 92.906 kilomètres carrés -, sur un court intervalle de temps géologique estimé à plus ou moins deux ou trois millions d'années. Après avoir été largement appliquée pour expliciter les grandes provinces basaltiques comme le trapps du Deccan ou le plateau Ontong Java, la définition « grande province ignée » a, depuis, été élargie et affinée et est fréquemment utilisée. Elle s'appose aux « provinces magmatiques siliciques » de composition felsique dominante, - comme la province de Whitsunday - ; aux « grandes provinces plutoniques » mafiques à ultramafiques, andésitiques et batholites granitiques, -les Andes, l'Indonésie, Cascades - ; aux « grandes provinces bimodales » basaltiques et rhyolitiques, - Snake River–High Lava Plains - ; aux « grandes provinces rhyolitiques » à prédominance felsique, - la Pentecôte, la Sierra Madre Occidentale - ; aux « grands domaines magmatiques » basaltes contemporains, - en Indochine, en Mongolie - ; et aux non négligeables couches d'intrusions mafiques, - Bushveld– qui s'assimilent aux « grandes provinces ignées. »
L'origine des « grandes provinces ignées » sont diversement attribuées à la température du manteau, à la géochimie et aux panaches mantelliques, aux mouvements verticaux de la croûte terrestre, aux volumes de magma et à leurs temps de progression... ou aux processus associés à la tectonique des plaques. Certaines « grandes provinces ignées » sont toujours intactes, comme le trapps basaltique du Deccan, - 65,5 millions d'années -, en Inde et au Sud du Pakistan, et ceux de Sibérie en Russie, - 250 millions d'années -, d'Emeishan au Sud-Ouest de la Chine, - 253 à 250 millions d'années -, etc..., tandis que d'autres ont été démembrées par le mouvement et le déplacement des plaques tectoniques, comme la province basaltique et magmatique « North Atlantic Igneous », - 62 à 55 millions d'années -, dont la localisation est littéralement explosée entre le Nord du Canada, le Greenland, les îles Faeroe, la Norvège, l'Irlande et l'Ecosse, et celles de « Karoo-Ferrar », - 183 à 180 millions d'années -, partagée entre l'Afrique du Sud, l'Antarctique, l'Australie et la Nouvelle Zélande, et du « Central Atlantic Magmatic », - 206 à 200 millions d'années - éclatée entre le Brésil, l'Est de l'Amérique du Nord, le Nord-Ouest de l'Afrique, le Portugal, l'Espagne et l'Ouest de la France, etc...
Les « grandes provinces ignées » se sont créés au cours d'événements magmatiques de courte durée, en regard des temps géologiques, - 500.000 ans pour le trapps du Deccan, 3 millions d'années pour la province basaltique et magmatique Karoo-Ferrar -, résultant de l'accumulation relativement rapide et à haut volume de roches ignées volcaniques et intrusives. La théorie planétaire de la tectonique des plaques explique la topographie en utilisant les interactions entre les plaques lithosphériques influencées par les contraintes visqueuses créées par l'écoulement dans le manteau sous-jacent. Le manteau étant extrêmement visqueux, sa vitesse d'écoulement varie par impulsions reflétées dans la lithosphère : faible amplitude, longueur d'onde des ondulations. En cela, les « grandes provinces ignées » ont joué un rôle majeur dans les nouveaux ajouts, dans le manteau supérieur, de croûte terrestre, dans la formation des continents, et dans les cycles supercontinent et fragmentation continentale.
Certes les « grandes provinces ignées » rentrent dans les implications économiques. Elles sont associées avec les hydrocarbures piégés, les concentrations de cuivre-nickel, de fer, d'argent, d'or. de titane et de vanadium, et les provinces minérales importantes, y compris le cobalt, le palladium, le scandium., l'iridium.., et le platinum. Mais... surtout, elles constituent un danger pour la préservation de la vie animale et végétale de la planète Terre. Les archives géologiques, attenantes aux grandes provinces ignées, marquent des changements fondamentaux dans l'hydrosphère et son atmosphère, conduisant à des changements climatiques majeurs et à des extinctions massives d'espèces. A ce fait, il y a au moins six grandes extinctions de masse au cours de l'histoire de la vie sur Terre, s'échelonnant de l'Ordovicien, - 500 millions d'années-, au Crétacé, - 65 millions d'années -, au cours desquelles de nombreuses espèces ont disparu en une période de temps, à l'échelle des temps géologiques, relativement courte : Extinctions de la fin du Cambrien, 500 millions d'années ; de la fin de l'Ordovicien, 440 millions d'années ; de la fin du Dévonien, 365 millions d'années ; de la fin du Permien associée aux trapps de Sibérie et d'Emeishan, 250 millions d'années ; de la fin du Trias solidarisée à la province basaltique et magmatique du Central Atlantic Magmatic, 200 millions d'années ; de la fin du Crétacé concomitante au trapps de Deccan et à la province basaltique du Nord Atlantic Igneous, 65 millions d'années, - extinction des dinosaures -.
La Solfatara et le Campi Flegrei,
Italie.
Les plus grandes éruptions volcaniques.
Dans une éruption volcanique, la lave, les téphras, - bombes volcaniques, lapilli et cendres -, et divers gaz sont expulsés par une cheminée volcanique ou une fissure. Alors que nombreuses éruptions ne présentent aucun dangers pour la zone circonvoisine à l'édifice volcanique, les plus gigantesques, les plus monstrueuses, les plus catastrophiques et les plus cataclysmiques d'entre elles , - le feu de l'Apocalypse s'arrachant des entrailles de la Terre -, peuvent avoir un impact majeur sur le monde animal et végétal régional, voire mondial, et, pour certaines, affecter le climat et contribuer à des extinctions de masse. Les éruptions volcaniques peuvent être généralement caractérisées comme étant soit explosives, - émission de laves fragmentées, de roches et d'éjectas dans l'atmosphère -, ou effusives, - principalement des laves fluides généralement basaltique, parfois andésitique ou dacitique, portée à des températures pouvant atteindre les 1.200° C, sous la forme de coulées depuis des fontaines ou des lacs de lave, dont la majorité se répand à la surface d'un volcan -. Si les éruptions effusives se produisent généralement sur les volcans rouges, notamment ceux des points chauds, les éruptions explosives se produisent généralement sur les volcans gris, notamment ceux de la ceinture de feu du Pacifique. Et il n'est pas exclus que les volcans rouges peuvent connaître des phases explosives, et les volcans gris des phases effusives..
Toutes les éruptions correspondant à un indice d'explosivité volcanique, - VEI -, de niveau 8, explosives, émettent, au minimum, 1.000 kilomètres cubes de laves et d'éjectas Elles sont, au moins, mille fois. plus importantes que l'éruption du Mont St. Helens, le 18 Mai 1980, qui ne produisit que 1 kilomètre cube de matériaux pyroclastiques et au moins six fois plus importantes que celle du Tambora, du 05 au 10 Avril 1815, la plus grande éruption, dans l'histoire récente, qui rejeta 160 kilomètres cubes de dépôts volcaniques :
1 - L'éruption du volcan Oruanui-Taupo, Île du Nord en Nouvelle-Zélande, avec un indice d'explosivité volcanique de niveau 8, est le plus importante éruption explosive connue au cours des 70.000 dernières années. Elle s'est produite, il y a environ 26.500/27.000 ans, au Pléistocène tardif et a généré environ 1.170 kilomètres cubes d'éjectas dont 430 kilomètres cubes de matériaux pyroclastiques et d'ignimbrite et 530 kilomètres cubes de matériaux intracaldera primaires, - magma-. L'éruption s'est déroulée en 10 phases distinctes dont neuf unités sont cartographiables et la dixième, mal conservée, mais volumétriquement dominante.
L'éruption du volcan Oruanui-Taupo présente plusieurs caractéristiques inhabituelles : nature épisodique, large éventail de conditions de sédimentation dans les dépôts, dispersion très large des éjectas, et interaction complexe des chutes d'éjectas et des coulées pyroclastiques. Les téphras et l'ignimbrite, sur plus de 200 mètres d'épaisseur, ont couvert une grande partie de l'île du Nord. Pratiquement tout le territoire néo-zélandais a été touché par les nuages de cendres jusqu'aux îles Chatham, situées à 1.000 kilomètres de l'édifice volcanique et recouvertes d'une couche de cendres de 18 centimètres d'épaisseur.
La sédimentation pyroclastique a eu des effets durables sur le paysage, et le fleuve Waikato, obstrué, a été obligé de changer son cours, passant de la plaine d'Hauraki à celle du Waikato. Il se jette dans la Mer de Tasman, au Sud d'Auckland, à Port Waikato. L'actuel lac Taupo, de 193 kilomètres de périmètre, d'une superficie de 616 kilomètres carrés et de 186 mètres, maximum, de profondeur, remplit en partie la caldeira du volcan Oruanui-Taupo générée au cours de cette éruption. Celui-ci s'écoule par le fleuve Waikato, l'un de ses émissaires et son exutoire. En l'an 180, connue comme l'éruption Hatepe, d'indice d'explosivité volcanique niveau 7, avec celle du Tambora, Indonésie, en 1815 et du complexe volcanique Baekdu-Tianchi, à la frontière Chine-Corée, en 969 ± 20 ans, la plus violente dans le monde au cours des 5.000 dernières années, l'éruption s'est déroulée en plusieurs étapes, a déclenché une colonne éruptive qui s'est élevée à 50 kilomètres d'altitude et a éjecté un flux pyroclastique d'environ 120 kilomètres cubes
Actuellement, il présente une activité hydrothermale sous-marine continue près de l'évent Horomatangi et des champs géothermiques, avec des sources d'eau chaude associées, se localisent au Nord et au Sud du plan d'eau volcanique, à Rotokawa et Turangi.
2 - L'éruption explosive ultra-plinienne du Campi Flegrei-Summa, - Archiflegreo 39.280 ans ± 110 ans -, indice d'Explosivité Volcanique 8, a éjecté environ 350 à 500 kilomètres cubes de magma trachytique, 900 kilomètres cubes de téphras et de pyroclastes et 500 kilomètres cubes d'ignimbrite campanien couvrant une vaste zone, - 30.000 kilomètres carrés -, de la Méditerranée centrale, représentant le dépôt volcanique le plus vaste et un des marqueurs stratigraphiques le plus important de l'Eurasie occidentale. Centrées, suivant les théories émises, soit dans le Golfe de Pouzzuoli, soit au Nord-Ouest de Naples, les coulées pyroclastiques ont franchi, au Nord-Est, les piémonts des Appenins et, au Sud-Est, les pointes rocheuse de la péninsule de Sorrento, deux barres montagneuses culminant à plus de mille mètres d'altitude.
Ainsi, les témoins y étant existants, elle s'étend jusqu'à Roccamonfina, à une distance de 40 kilomètres au Nord-Ouest, Alifé, 49 kilomètres au Nord, Benevento, 45 kilomètres au Nord-Est, et Salerno, 56 kilomètres à l'Est. La vitesse de cette déferlante, - nuée ardente et pyroclastite à forte détente gazeuse -, éjectée à plus de 80 kilomètres d'altitude, est estimée avoir été au moins égale à 160/170 mètres/seconde, dans la zone limitrophe à l'événement explosif, de 140/150 à 100/110 mètres/seconde à 50 kilomètres du point éruptif.
Elle a produit le piperno et le tuf gris pipernoïde, l'ignimbrite campanien, qui a enseveli, sous 200 mètres d'épaisseur, toute la zone du Campi Flegrei et la moitié de ville de Naples. Cet ignimbrite est reconnaissable dans la colline de Camáldoli, à l'Ouest et à la crête nord du Monte di Cuma, au Monte di Procida, dans les falaises côtières. En outre, il a recouvert, d'une épaisse couche de pyroclastes, la majeure partie de la Campanie, le retrouvant dans la province de Salerne, à la « Grotte di Castelcivita » et du Latium. Au-delà, à Rignano Garganico, à la « Grotte di Paglicci » et autres sites moindres dans la région d'Apulie et jusqu'en Crimée, une fine pellicule de tephras, correspond aux caractéristiques physiques et chimiques des produits émis par l'éruption ultra-plinienne du supervolcan Campi Flegrei-Summa.
Avec ses 40 édifices vulcaniens le composant, un nombre indéterminé de structures vulcaniennes sous-marines, certaines identifiées, dans les Golfes de Puzzuoli et, en sa partie occidentale, de Napoli, une kyrielle de bâtis de type secondaire tels des domaines fumerolliens, des geysers et des épanchements de boues chaudes ,- Pisciarelli, la Polla, la Solfatara...-, des émanations de vapeurs toxiques et des sources hydrothermales, - Agnano, Pozzuoli, Lucrino...-, et une caldeira de 12 sur 15 kilomètres de diamètre reconnu, - mais probablement au moins le double, voire plus, pouvant être estimé -, il est aussi célèbre pour son éruption apocalyptique, - indice d'explosivité volcanique de niveau 7-, plus ou moins 17.000 ans, et son tuf jaune Napolitain recouvrant une partie de la Campanie sur un rayon de plus de 50 kilomètres, et, depuis le début de l'Holocène, pour ses éruptions sub-aériennes et sous-marines durant trois périodes bien caractéristiques, la première se situant entre 13.000 et 7.500 avant J.C., la seconde entre 6.600 et 6.200 avant l'Ère Chrétienne, et la dernière entre 2.800 et 1.800 ans avant J.C. En outre, deux éruptions se sont produites dans les temps historiques, l'une, en 1158, à la Solfatara, et l'autre, en 1538, au Lac d'Averno, concrétisée par la formation du dernier cône volcanique de 133 mètres d'altitude, le Monte Nuovo.
Enfin, il est affecté par le bradyséisme visible tout particulièrement dans l'un de ses cratères, la Solfatara, le phénomène de remontée, de stagnation ou de baisse lente fluctuant avec les périodes éruptives du Summa-Vésuve. Il connaît, après la dernière éruption en 1538, une subsidence lente jusqu'au 04 avril 1944, - fin de la dernière éruption du Summa-Vesuve qui avait débuté le 5 juillet 1913-, suivie d'une période de stagnation et une reprise progressive de l'inflation, environ 1 centimètre l'an, et ponctuée par deux périodes de bradyséisme d'une durée d'environ deux ans chacune, de 1970 à 1972, provoquant une remontée du sol de 1,70 mètre, et de 1982 à 1984, engendrant une élévation du sol de 2 mètres, une élévation accompagnée d'environ 10.000 tremblements de terre, dont le plus important, de magnitude 4.2, s'est produit le 04 octobre 1983. Depuis 1985, la déformation, ayant une symétrie circulaire centrée proche de la vieille ville de Pouzzoles, enfle, entrecoupée de brefs stades de déflation ou de stagnation, de 0,8 à 1,8 centimètres l'an.
3 - L'éruption explosive du supervolcan Toba, sur le site de l'actuel lac Toba, s'est produite vers 73.500 +/- 3.000 ans ou, suivant certains vulcanologues, vers 73.000 +/- 4.000 ans. Elle a été la dernière d'une série d'au moins trois événements majeurs avec formation, chacun, d'une caldeira, datant de 1,2 +/- 0,16 millions d'années « Haranggoal Dacite Tuff », de 840.000 +/- 3.000 ans « Oldest Toba Tuff » et 501.000 +/- 5.000 ans « Middle Toba Tuff ». Décrite comme méga-colossale, elle a été estimée d'indice d'explosivité volcanique de niveau 8. Éjectant plus de 2.800 kilomètres cubes de téphras et de matériaux pyroclatiques Bill Rose et Craig Chesner du « Michigan Technological University » ont déduit que près de 2.000 kilomètres cubes sont de l'ignimbrite, connue sous le qualificatif de « Youngest Toba Tuff », - ou « Jeune Tuff Toba » -, et environ 800 kilomètres cubes des cendres transportées par des vents soufflant majoritairement vers l'Ouest.
Cette éruption volcanique explosive est, en fait, la plus importante qui se soit produite, sur le planète Terre, au cours des 25 derniers millions d'années. Les coulées pyroclastiques et les nuées ardentes, avec des dépôts de 600 mètres d'épaisseur, ont détruit et stérilisé une superficie supérieure à 20.000 kilomètres carrés. Bien que l'éruption ait eu lieu sur l'île de Sumatra, en Indonésie, le nuage volcanique dépose une couche de cendres d'environ 15 centimètres d'épaisseur sur toute l'Asie du Sud. Au centre de l'Inde, celle-ci est de 6 mètres et, dans certaines régions de Malaisie, elle atteint 9 mètres. En outre, divers calculs dévoilent que 10.000 millions de tonnes d'acide sulfurique, - ou 6.000 millions de tonnes de dioxyde de soufre -, ont été éjectés dans l'atmosphère lors du méga-événement, provoquant des retombées de pluies acides partout sur la planète.
D'après les études réalisées, en 2000 et en 2002, par Stanley H. Ambrose, - professeur d'anthropologie à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign -, Stephen Self, - Département des sciences de la Terre, Université d'Hawaii à Manoa -, et Michael Robert Rampino, - biologiste à la faculté des arts et des sciences de New-York -, « L'éruption méga-colossale du supervolcan Toba aurait produit 2.500 à 3.000 kilomètres cubes de magma « dense rock equivalent », aurait, probablement, injecté au moins 1 million de tonnes de fines particules cendreuses dans la stratosphère : le flux pyroclastique aurait, quant à lui, recouvert une superficie d'environ 100.000 kilomètres carrés, les coulées de lave auraient atteint, à la fois, les côtes du détroit de Malacca et celles de l'Océan Indien, et des couches de téphras, identifiées comme jeune tuf Toba, auraient été découvertes en Inde, à plus de 3.000 kilomètres de l'édifice volcanique, et dans la Mer de Chine du Sud. »
La caldeira du supervolcan indonésien Toba est certes moins connue et moins visitée que celle, états-usinienne, du Yellowstone, mais son éruption explosive, avec ses 2.800 kilomètres cubes d'éjectas, est bien plus importante. En effet, l'éruption du Yellowstone, il y a 2,059 millions d'années, créant la caldeira du « Island Park Caldera » dans l'Idaho, n'a émis que 2.450/2.500 kilomètres cubes de téphras et matériaux pyroclastiques, et celle du « Huckleberry Ridge Tuff », 1.000 kilomètres cubes. A titre de comparaison, la plus conséquente éruption volcanique, aux temps historiques, celle du Tambora, en 1815, n'a éjecté qu'environ 100 kilomètres cubes de cendres, lapillis, bombes, matériaux pyroclastiques et roches denses et a généré, en 1816, une « année sans été » sur l'ensemble de l'hémisphère Nord, tandis que celle du Mont Saint Hélens, dans l'Etat de Washington, en 1980, a légèrement été supérieure à 1,2 kilomètres cubes de matériaux expulsés.
Enfin, la plus grande éruption connue, depuis l'événement Toba, l'éruption de l'Oruanui-Taupo, sur l'île du Nord, en Nouvelle-Zélande, il y a environ 26.500/27.000 ans, a vomis 530 kilomètres cubes équivalent magma. Bien que l'année de ce méga-cataclysme ne puisse être déterminée avec précision, la saison peut être définie. En effet, seule la mousson d'été a pu véhiculer, sur de longues distances, le nuage vulcanien et, ainsi, permettre aux cendre, de se déposer dans la Mer de Chine du Sud.
Cela implique que l'éruption n'a pu se produire qu'au cours de l'été boréal, vers 73.500 +/- 3.000 ans. Son amplitude-durée n'a certainement pas dépassé deux voire trois semaines au plus, mais « l'hiver volcanique » qui en a suivi, a entraîné, les carottes de glace du Groenland, afférentes à cette période, enregistrent un niveau de la séquestration du carbone organique nettement réduit, une diminution des températures mondiales de l'ordre de 3 à 3,5 degrés Celsius durant plusieurs années.
Certaines preuves, basées sur l'ADN mitochondrial, laissent entendre que l'espèce humaine est peut-être passée à travers un goulot d'étranglement génétique, au cours de cette période, qui aurait réduit la diversité génétique de l'espèce. Selon la théorie de la catastrophe de Toba proposée, en 1998, par le professeur Stanley H. Ambrose, de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, la population humaine a été réduite à seulement quelques dizaines de milliers d'individus, - certains biologistes avancent même le chiffre d'un millier de couples reproducteurs -.
De petites éruptions se sont produites depuis l'événement apocalyptique qui a affecté le Toba au Pléistocène. Le petit cône de Pusukbukit s'est formée sur la marge Sud-Ouest de la caldeira et des dômes de lave ont résurgé. L'éruption la plus récente est celle du Tandukbenua sur le bord Nord-Ouest de l'édifice caldeirien, l'absence de végétation étant compatible avec une éruption qui s'est produite au cours des derniers cent ans. En outre, certaines zones de la caldeira ont connu des soulèvements dus au remplissage partiel de la chambre magmatique : résurgence de l'île de Samosir et de la péninsule Uluan au-dessus de la surface du lac. Les sédiments lacustres, sur l'île de Samosir, énoncent que ce soulèvement est au moins égal à 450 mètres depuis l'éruption cataclysmique.
4 - L'éruption explosive de la Caldera Whakamaru, 30 sur 40 kilomètres de diamètre, dans le complexe Arc volcanique-surpervolcan « Taupo Volcanic Zone », sur l'île du Nord en Nouvelle Zélande, s'est produite, au Pléistocène moyen, - 780.000 à 13.000 ans -, vers 254.000 ans. D'indice d'explosivité volcanique de niveau 8, elle a expulsé 1.200 à 2.000 kilomètres cubes d'éjectas qui ont formé le « Whakamaru ignimbrite » et le « Mont Curl téphra. »
Elle a été précédée de quatre événements majeurs, tous d'indice d'explosivité volcanique de niveau 7, qui se sont produits, trois dans la caldeira Mangakino, - 1,23 millions d'années, 300 kilomètres cubes « Ongatit ignimbrite » ; 1,01 millions d'années, 300 kilomètres cubes « Unité E » ; et 0,97 millions d'années, 300 kilomètres cubes « Rocky Hill ignimbrite » -, et le quatrième dans la caldeira Haroharo, - 280.000 ans, environ 120 kilomètres cubes de téphras-, et suivie de trois événements colossaux d'indice d'explosivité volcanique de niveau 7,caldera Reporoa, - 10 sur 15 kilomètres de diamètre, 230.000 ans, environ 100 kilomètres cubes de téphras- ; caldera Maroa, - 16 sur 25 kilomètres de diamètre, 230.000 ans, 140 kilomètres cubes de téphras- ; et caldera Rotorua, - 22 kilomètres de diamètre, 220.000 ans, 340 kilomètres cubes de téphras -.
La « Taupo Volcanic Zone »est une région très active qui compte de nombreux évents volcaniques et des champs géothermiques. Les monts Ruapehu, - un cône circulaire tronqué d'environ 110 kilomètres cube-, Ngauruhoe, - de forme conique aux pentes très prononcées et couronnées par un cratère sommital-, et l'ile de White, - sommet émergé d'un volcan sous-marin, de 16 sur 18 kilomètres de diamètre, constitué de deux volcans andésitiques imbriqués dont l'un est un cratère en forme de fer à cheval ouvert vers le Sud-Est-, subissent de fréquentes éruptions.
Les plus récentes et les plus importantes éruptions se sont produites, la première au Mont Tarawera constitué de onze de dômes de lave alignés entaillés en leur centre par une large fissure éruptive, le 10 Juin 1886, produisant 1,3 kilomètres cubes de débris rhyolithiques, et la seconde au paléovolcan Kaharoa, actuel Tarawera, vers 1300, expulsant 7,5 kilomètres cubes de débris en partie rhyolitiques et une part de débris fins inconnue.
La « Taupo Volcanic Zone », comprenant les complexes volcaniques « Whakatane Graben », « Rotorua Volcanic Center », « Okataina Volcanic Center », « Maroa Volcanic Center », « Taupo Volcanic Center », « Tongariro Volcanic Center » et « Mangakino Volcanic Center », et implanté sur la zone de subduction des Tonga-Kermadec, est un monstre vulcanien de 350 kilomètres de long et de 50 kilomètres de large. Le Mont Ruapehu marque son extrémité Sud-Ouest, tandis que le volcan sous-marin de Whakatane, situé à 85 kilomètres au-delà de l'île White, est considérée comme sa limite Nord-Est.
Elle forme la part méridionale de l'arrière-arc du bassin actif de Lau-Havre-Taupo. L'activité volcanique se poursuit vers le Nord-Nord-Est, le long de la ligne de la « Taupo Volcanic Zone »,avec la présence travers de volcans sous-marins, - Clark, Tangaroa, le Muettes et le Rumbles -, se prolonge vers l'Est, parallèlement à l'arc volcanique des îles Kermadec et Tonga. Et elle est considérée comme la limite occidentale de la ceinture de feu du Pacifique, qui suit les zones de subduction autour de l'océan Pacifique.
Une étude récente dévoile que l'écorce terrestre, sous la « Taupo Volcanic Zone » n'a guère plus épaisseur que 16 kilomètres et elle héberge une chambre magmatique, à moins de 10 kilomètres de profondeur, de 160 kilomètres de long, de 50 kilomètres de large et de 30 kilomètres de haut. En outre, les archives géologiques précisent que certains volcans de la dite « Taupo Volcanic Zone », - Hatepe, Oruanui-Taupo, Mangakino, Haroharo, Reporoa, Whakamaru, Maroa, Rotorua -, entrent rarement en éruption, mais ils produisent, épisodiquement, de violentes éruptions explosives et destructrices. Enfin, la présence d'un rift, voire d'un point chaud, - les hotspots Lord Howe et Tasmanie se situant dans la Mer de Tasman entre la Nouvelle Zélande, la Tasmanie et l'
Notes.
(1) Les éjectas, téphras ou pyroclastes sont les fragments de roche solide expulsés lors de d’une éruption volcanique. Les pyroclastes sont des fragments de roche magmatique solidifiés au moment de l’éruption ou, plus fréquemment, durant son parcours aérien, ou arrachés à l’état solide par érosion des structures géologiques existant le long des conduites éruptives. Le terme téphra, généralement utilisé seulement pour les cendres, est utilisé comme synonyme.
(2) Une surge volcanique se produit au cours d'une éruption volcanique explosive de type plinienne ou vulcanienne. Au cours de ce type d'éruptions, un panache volcanique composé de cendres, de lave et de roches fragmentées ainsi que de gaz volcanique s'élève au-dessus du volcan. Lorsque la densité de ce panache volcanique est trop importante pour qu'il puisse s'élever complètement dans les airs, il retombe alors sur les flancs du volcan. Bien qu'elles aient sensiblement la même composition, une surge volcanique est plus destructrice qu'une nuée ardente en raison de sa taille. La quantité de matériaux formant une surge volcanique est telle qu'elle peut recouvrir entièrement un volcan et progresser sur de plus grandes distances.
(3) Après avoir été placée dans les années 130, la date de cette explosion a longtemps été rapportée à des témoignages antiques de phénomènes météorologiques particuliers au-dessus de Rome et de la Chine vers 185. Ces phénomènes étaient expliqués par le fait que les cendres ont été assez abondantes pour affecter la couleur du ciel. Les années 170 et 180 sont aussi souvent mentionnée en raison d'une partie des datations au carbone quatorze et l'année 181 correspond à un pic acide dans les carottes glaciaires. Toutefois les études dendrochronologiques menées en Nouvelle-Zélande imposent une datation différente et placent l'éruption dans les années 230.
(4) Mafique est un adjectif qui décrit un minéral de silicate ou une roche qui est riche en magnésium et en fer ; le terme est dérivé de « magnésium » et « ferrique ». La plupart des minéraux mafiques sont de couleurs sombres et de densité supérieure à 3. Aux nombre des minéraux mafiques il faut compter les olivines, le pyroxène, l'amphibole, et la biotite. Pour les roches les plus courantes il s'agit de basaltes et de gabbro.
En termes de chimie les roches mafiques sont à l'opposé du spectre des roches felsiques. Le terme correspond grossièrement à l'ancienne classe basique des roches.
Les laves mafiques, avant de refroidir, ont une faible viscosité, en comparaison des laves felsiques, ce qui est expliqué par le faible taux de silice dans le magma mafique. L'eau et les autres composés volatiles peuvent plus facilement et graduellement s'échapper de la lave mafique, aussi les éruptions des volcans fait de lave malfique sont moins violemment explosifs que les éruptions felsiques. La plupart des volcans mafiques sont d'origine océanique, comme Hawaii.
CaldeiraYellowdtone, séismes des 18 Août 1959 et 30 Juin 1975.
5 - Le champ volcanique du plateau de Yellowstone s'est formé au cours de trois cycles vulcaniens couvrant un espace temps de deux millions d'années : la première éruption, environ 2,1 millions d'années, - au Gélasien 2,588 à 1,8 millions d'années-, a créé la caldeira d'Island Park, de 75 à 90 kilomètres de long sur 40 à 60 kilomètres de large, - au Wyoming et s'étendant, vers l'ouest, dans l'Idaho -,.et, le « Tuff Ma Ridge Huckleberry », a émis 2.450/2.500 kilomètres cubes de matériaux pyroclastiques ; la deuxième, vers 1,3 millions d'années, - au Pléistocène inférieur 1,8 million d'années à 780.000 ans-, à l'Ouest de la grande cuvette formée par l'effondrement du cratère du volcan Island Park et au Sud-Ouest du plateau de Yellowstone, s'est conclue par l'éruption du Henry's Fork, formant une caldeira de 16 kilomètres de diamètre et expulsant 280 kilomètres cubes d'éjectas et de cendres, le « Mesa Falls Tuf » ; et la troisième, l'activité volcanique se déplaçant dans un axe Sud-Ouest/Nord-Est vers l'actuel Plateau de Yellowstone, - localisé au Nord-Ouest de Wyoming -, l'éruption explosive du cratère Yellostone, 640.000 ans, - au Pléistocène moyen 780.000 à 130.000 ans , éjectant 1.000 kilomètres cubes de téphras et de matériaux pyroclastiques ; le « Lava Creek Tuff », et laissant une caldeira de 75 à 85 kilomètres de long sur 45 kilomètres de large. Cette troisième éruption a recouvert de cendres volcaniques et d'ejectas, de l'épaisseur de quelques centimètres à plusieurs mètres, tout l'Ouest des États-Unis, une partie du centre du pays, et ses retombées se sont étendue jusqu'à la côte Pacifique et au Mexique.
Le plateau de Yellowstone, partie orientale de la« Snake River Plain »,altitude moyenne de +/- 2.400 mètres,s'étend sur la ligne de partage entreles Montagnes Rocheuses septentrionales et centrales, -Northern et Middle Rocky Mountains -. Le plateause situe à l’extrême Est du plus conséquent champs volcanique de la planète Terre, le Yellowstone hospot qui s'étire depuis le complexe volcanique « Carmacks Group », 63.000 kilomètres carrés, daté de 70 millions d'années, - au centre du Yukon, Canada -, jusqu'au « Hell's Half Acre lava field », dix cratères circulaires, deux coulées de lave, chacune d'environ 10 kilomètres de long et 5 kilomètres de large, 3.250 ± 150 ans d'âge, -Eastern Idaho, États-Unis-, et,site plausible, le Yellowstine Hospot explosant cycliquement tous les +/- 6/700.000 ans, d'une future méga-éruption explosive dans un avenir plus ou moins proche, plus ou moins lointain.
Les éruptions majeures du champ volcanique du plateau de Yellowstone,leurs produits étant les expressions superficielles de l'emplacement d'un incommensurable volume de magma rhyolitique batholithique localisé à des niveaux élevés dans la croûte terrestre au cours de plusieurs épisodes éruptifs, sont extrêmement abondantes et pluridimentionnelles. Leur volume total de magma et d'éjectas expulsé à partir du champ volcanique de « Yellowstone Plateau », depuis 2,5 millions d'années, approche, sans doute, les 6.000 kilomètres cubes. Cet imposant volume magmatico-pyroclastique et les énormes caldeiras produites par les méga-éruptions pyroclastiques sont associés à une morphologie étonnamment subtile. La caldeira de Yellowstone, le plus jeune des trois caldeiras imbriquées qui se chevauchent, est remplie par des laves rhyolitiques facilement reconnaissables dans seulement deux secteurs. Les deux plus anciennes caldeiras imbriquées, incises dans le bassin circulaire d'Island Park, bien qu'enserrées sous une banque de lave récente courant le long de la marge orientale, sont visibles à l'extrémité Ouest du champ volcanique de Yellowstone.
De plus petites éruptions volcaniques, en relation avec la fin du dégazage de la chambre magmatique issue de la dernière éruption, avec des émissions de lave et de cendres se sont produites depuis : 10 émissions de basalte entre 640.000 ans et 110.000 ans et vingt flots rhyolithiques entre 160.000 ans et 70.000 ans, pour un volume total émis évalué à 1.000 kilomètres cubes, qui ont contribué à modifier l'aspect des trois caldeiras imbriquées, - Island Park, Henry's Fork et Yellowstone -, depuis la dernière éruption majeure. Ces coulées laviques rhyolitiques, vastes et épaisses, certaines couvrant 340 kilomètres carrés, progressant lentement, 300/400 mètres par jour durant plusieurs mois à plusieurs années, ont tout détruit sur leur passage. Ces manifestations volcaniques ont entrainé la résurgences de deux dômes intra-caldeira, au Nord-Est, le « Sour Creek dome », 160.000 ans, et, au Sud-Ouest, le « Mallard Lake dome », 150.000 ans. Aucune éruption magmatique ne s'est produite depuis le Pléistocène tardif, mais de grandes éruptions phréatiques ont eu lieu près de « Yellowstone Lake », durant l'Holocène, produisant des éjections de téphras : « Turbid Lake », 7.400 ± 1000 ans ; « Elliott's Crater », 6.050 ; « Duck Lake-Evil Twin Craters », 3.050 ; et « Indian Pond crater », 1.350 ± 200 ans.
1.000 à 3.000 tremblements de terre se produisent généralement chaque année dans le parc national Yellowstone et ses environs immédiats. Bien que la plupart soient trop faibles pour être ressentis, ces microséismes sont le reflet du caractère actif de la région de Yellowstone, l'une des zones sismiques les plus actives aux États-Unis. Chaque année, plusieurs séismes de magnitude 3.0 à 4.0 sont ressentis. Certains d'entre eux sont causés par la montée de magma et des mouvements « hot-ground-water » qui émanent des failles régionales liées à la croûte d'étirement et de renforcement, la plaque tectonique Nord-américaine se déplaçant vers l'Ouest-Nord-Ouest à la vitesse relative de 1,8 centimètre/an, des zones montagneuses, en particulier des failles majeures Teton, Madison et Gallatin, - capables de produire des tremblements de terre importants, - cisaillant, depuis des temps immémoriaux et existantes dès au moins le Crétacé, le plateau de Yellowstone sur toute sa longueur.
Le séisme le plus remarquable qui a affecté l'histoire récente de Yellowstone, s'est produit le 18 Août 1959. Centré près « Hebgen lake », événement situé au Nord-Ouest de la marge de la caldeira, il avait une magnitude locale de 7.5 sur l'échelle ouverte de Richter. Il avait déclenché une importante séquence de répliques et des essaims séismiques profonds au cœur de la caldeira de Yellowstone. Mais un tremblement de terre de l'ampleur de celui de « Hebgen lake » est peu probable dans la caldeira de Yellowstone parce que les températures de subsurface, - affaiblissant la roche et la rendant moins apte à se rompre -, y sont élevées. Cependant, des séismes intra-caldeira, de magnitude locale 6,5 au maximum, peuvent se produire comme cela a été le 30 juin 1975, près de « Norris Geyser Basin », magnitude 6.1 sur l'échelle ouverte de Richter, ressenti dans toute la région.
Le 06 Novembre 2002, un séisme de magnitude 7.9 a frappé au cœur de la faille transformante de Denali, en Alaska. Son épicentre a été localisé à 66 kilomètres à l'Est-Sud-Est du Parc National de Denali et à 3.100 kilomètres au Nord-Ouest de celui de Yellowstone. L'énergie de cette secousse étant axée en direction du système volcanique et hydrothermal actif de « Yellowstone Plateau », un essaim d'une centaine de micro-séismes, généré par le tremblement de terre principal, a ébranlé le système hydrothermal de la caldeira Yellowstonienne très sensible aux aléas séismiques. Faisant suite à ce tremor, le dit système hydrothermal a subi d'importants changements. En fait, les tremblements de terre ont le potentiel de déstabiliser l'ordonnancement de la circulation souterraine de fluides chauds riches en eau et de produire de violentes éruptions explosives thermalo-phréatiques.
Notes.
(1) Les éjectas, téphras ou pyroclastes sont les fragments de roche solide expulsés lors de d’une éruption volcanique. Les pyroclastes sont des fragments de roche magmatique solidifiés au moment de l’éruption ou, plus fréquemment, durant son parcours aérien, ou arrachés à l’état solide par érosion des structures géologiques existant le long des conduites éruptives. Le terme téphra, généralement utilisé seulement pour les cendres, est utilisé comme synonyme.
(2) Une surge volcanique se produit au cours d'une éruption volcanique explosive de type plinienne ou vulcanienne. Au cours de ce type d'éruptions, un panache volcanique composé de cendres, de lave et de roches fragmentées ainsi que de gaz volcanique s'élève au-dessus du volcan. Lorsque la densité de ce panache volcanique est trop importante pour qu'il puisse s'élever complètement dans les airs, il retombe alors sur les flancs du volcan. Bien qu'elles aient sensiblement la même composition, une surge volcanique est plus destructrice qu'une nuée ardente en raison de sa taille. La quantité de matériaux formant une surge volcanique est telle qu'elle peut recouvrir entièrement un volcan et progresser sur de plus grandes distances.
(3) Après avoir été placée dans les années 130, la date de cette explosion a longtemps été rapportée à des témoignages antiques de phénomènes météorologiques particuliers au-dessus de Rome et de la Chine vers 185. Ces phénomènes étaient expliqués par le fait que les cendres ont été assez abondantes pour affecter la couleur du ciel. Les années 170 et 180 sont aussi souvent mentionnée en raison d'une partie des datations au carbone quatorze et l'année 181 correspond à un pic acide dans les carottes glaciaires. Toutefois les études dendrochronologiques menées en Nouvelle-Zélande imposent une datation différente et placent l'éruption dans les années 230.
(4) Mafique est un adjectif qui décrit un minéral de silicate ou une roche qui est riche en magnésium et en fer ; le terme est dérivé de « magnésium » et « ferrique ». La plupart des minéraux mafiques sont de couleurs sombres et de densité supérieure à 3. Aux nombre des minéraux mafiques il faut compter les olivines, le pyroxène, l'amphibole, et la biotite. Pour les roches les plus courantes il s'agit de basaltes et de gabbro.
En termes de chimie les roches mafiques sont à l'opposé du spectre des roches felsiques. Le terme correspond grossièrement à l'ancienne classe basique des roches.
Les laves mafiques, avant de refroidir, ont une faible viscosité, en comparaison des laves felsiques, ce qui est expliqué par le faible taux de silice dans le magma mafique. L'eau et les autres composés volatiles peuvent plus facilement et graduellement s'échapper de la lave mafique, aussi les éruptions des volcans fait de lave malfique sont moins violemment explosifs que les éruptions felsiques. La plupart des volcans mafiques sont d'origine océanique, comme Hawaii.
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