Les géologues dévoilent une nouvelle carte du système de magma sous le supervolcan de Yellowstone

Les géophysiciens ont découvert un deuxième réservoir de magma, encore plus massif, alimentant le supervolcan de Yellowstone, offrant aux chercheurs l'image la plus complète à ce jour du système volcanique sous le parc.

Le champ volcanique de Yellowstone est la manifestation de surface d'une remontée de magma chaud provenant des profondeurs du manteau terrestre. Les géologues appellent cette plaque chaude flamboyante un panache du manteau, et l'énergie libérée par ce panache particulier entraîne le plus grand système hydrothermal continental au monde. Pendant des années, les chercheurs ont surveillé de près la région à la recherche de signes qui pourraient présager une éruption majeure, mais ils n'ont jamais connu l'étendue des chambres magmatiques sous le parc - jusqu'à présent.

Sujet populaire parmi les apocalyptiques , le supervolcan de Yellowstone n'est pas plus proche de l'éruption aujourd'hui que toutes les autres fois où nous en avons parlé , mais les géophysiciens ont rapporté jeudi que notre carte du système massif de chambres magmatiques et de tuyaux d'alimentation sous-jacents au tristement célèbre hotspot est en voie d'achèvement. . Leur enquête - dont les résultats apparaissent dans le numéro de cette semaine de Science - a utilisé les ondes sismiques de près de 5 000 tremblements de terre pour imager le sous-sol à une profondeur et à une résolution plus grandes que jamais.

Le réservoir nouvellement détecté est massif. Situé entre 19 et 45 kilomètres sous la surface de la terre, le géophysicien de l'Université de l'Utah Hsin-Hua Huang et ses collègues estiment qu'il représente quelque part entre 30 000 km 3 et 116 000 km 3 de magma basaltique. Comparez cela au réservoir supérieur précédemment cartographié, qui s'étend entre 4 et 14 kilomètres sous le sol et ne représente que 10 000 km 3 de matière rhyolitique. Le co-auteur de l'étude, Jamie Farrell, également de l'Université de l'Utah, met ces volumes en termes plus relatables. Selon lui, le matériau volcanique dans la chambre magmatique précédemment connue remplirait le Grand Canyon 2,5 fois. La roche chaude dans la chambre nouvellement découverte, en comparaison, pourrait remplir le canyon de 1000 milles cubes 11 fois.

Les réservoirs supérieur et inférieur sont représentés dans la vidéo ci-dessous, respectivement en rouge et en jaune.

Huang et ses collègues ont compilé des données sismiques de 4520 tremblements de terre locaux et 329 tremblements de terre lointains pour cartographier la plomberie volcanique sous la caldeira de Yellowstone. Les ondes sismiques générées par les tremblements de terre ralentissent à mesure que la température ou la composition changent, ce qui permet à l'équipe d'interpréter les anomalies à faible vitesse comme des réservoirs de magma. Ils ont détecté deux anomalies de ce type. Le premier correspondait à un réservoir peu profond qui avait été cartographié par des études antérieures . Le second désignait un réservoir entièrement séparé, situé directement en dessous du premier, qui n'avait pas été détecté auparavant.

Contrairement à l'image populaire, ces chambres ne sont pas remplies d'océans liquides de roche fondue profondément sous terre. Le magma qu'ils contiennent est une roche chaude, ductile et spongieuse avec seulement une infime fraction de fonte . Chaque chambre contient environ 900 km 3 de magma partiellement fondu. Ensemble, cela suffit pour remplir le Grand Canyon à mi-chemin, plus que suffisant pour engendrer des visions horribles d'énormes rivières de lave inondant la terre.

La cartographie de la plomberie magmatique sous Yellowstone est importante pour deux raisons. La première est que, bien que les géologues reconnaissent depuis longtemps que le système est alimenté par un panache du manteau, les cartes passées des chambres magmatiques sous le parc n'ont jamais pleinement rendu compte des observations faites à la surface. Le second est encore plus pertinent: plus les chercheurs en savent, plus ils peuvent contraindre étroitement les évaluations des dangers du supervolcan potentiellement catastrophique. Alors que Yellowstone ne montre aucun signe d'éruption de sitôt, ceux d'entre nous à la surface ont tout intérêt à en apprendre le plus possible sur un monstre aussi violent.

L'étude met en évidence comment les tremblements de terre constants de Yellowstone sont en fait une opportunité déguisée. Au fur et à mesure que les ondes sismiques traversent différents matériaux géologiques, elles accélèrent, ralentissent, se réfractent et même réfléchissent. Comme les tremblements de terre dans différents endroits envoient des ondes sismiques se propageant à travers la terre, les géophysiciens peuvent traduire comment ces ondes sont modifiées pour créer des cartes des structures souterraines. Yellowstone possède une gamme délicieusement dense de capteurs sismiques capables de ressentir les tremblements de terre locaux et distants, donnant aux chercheurs de nombreuses données pour cartographier les endroits où le magma chaud et ductile se cache sous le parc.

Selon Huang et ses collègues, les deux chambres sont alimentées et reliées au panache du manteau entraînant le système de Yellowstone. Ce panache produit une fusion fractionnée, ce qui entraîne une différence de composition entre les deux chambres. La chambre supérieure abrite plus de magma rhyolitique explosif riche en silice, tandis que la chambre inférieure contient plus de magma basaltique pauvre en silice et moins explosif.

Le volume et la composition de la chambre supérieure sont cohérents avec les éruptions antérieures dans la région. La chambre inférieure, en comparaison, est peu susceptible d'alimenter de futures éruptions catastrophiques, mais explique le dégazage excessif de dioxyde de carbone qui avait précédemment déconcerté les chercheurs. [À gauche: avant d'apprendre le deuxième réservoir de magma inférieur, les chercheurs ont été déconcertés par des lectures apparemment excessives de dioxyde de carbone au-dessus du sol. Crédit: USGS / Jacob B. Lowenstern]

La carte n'est pas encore terminée. Bien que nous connaissions maintenant la taille et l'emplacement de ces deux chambres, nous ne connaissons toujours pas les détails de leur connexion ou de la façon dont le magma se déplace dans le système. La résolution de la carte est limitée par la densité des stations sismiques dans la région et la distribution aléatoire des origines des tremblements de terre. La cartographie sur le terrain à la surface suggère que la plupart des digues, seuils et tuyaux reliant les chambres magmatiques supérieures et inférieures sont trop petits pour être détectés par les méthodes utilisées dans cette étude, nous ne savons donc pas encore si et comment le haut et le bas les chambres sont connectées.

Heureusement, dit Farrell, «la chambre magmatique et le réservoir ne deviennent pas plus grands qu'ils ne l'ont été, c'est juste que nous pouvons les voir mieux maintenant en utilisant de nouvelles techniques.» Cela signifie que la probabilité annuelle d'éruption à Yellowstone reste de 1 sur 700 000, ce qui se traduit par une ou deux éruptions catastrophiques de la caldeira en un million d'années. Bien que nous ne nous attendions pas à recevoir beaucoup d'avertissements avant la catastrophe , pour l'instant tout est clair sans aucun signe de catastrophe imminente . Ce que la nouvelle cartographie fait, c'est permettre à d'autres chercheurs d'avoir une meilleure maîtrise du système, contraignant leurs modèles des risques sismiques et volcaniques à Yellowstone.

Lire l'article: Le système magmatique de Yellowstone du panache du manteau à la croûte supérieure

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