Question : volcanisme des trapps

[philippedelimoges]

Bonjour à tous,

Ma question porte sur un phénomène volcanique dont la conséquence sont les trapps (attention : j'utilise un vocabulaire que je ne maîtrise pas du tout ...donc possible bêtise dans la formulation). Pour faire simple :
(1) un phénomène type trapps de Sibérie peut-il se reproduire ?
(2) ce phénomène s'est produit à plusieurs reprises, sa fréquence est-elle toutefois rare ?
(3) depuis quand les géologues ont identifié ce phénomène ?
(4) quelle en est la cause ?
(5) ces épanchements de laves massifs sont-ils produits par un volcan (genre supervolcan), par plusieurs volcans côte à côte ?
(6) ce phénomène "volcanique" est-ils systématiquement associé à une conséquence importante sur l'atmosphère et le vivant ? Lu que les trapps de Sibérie étaient impliqués dans l'extinction du Permien-Trias.

Beaucoup de questions ...

Cordialement
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[Tawahi-Kiwi]

(1) un phénomène type trapps de Sibérie peut-il se reproduire ?

(2) ce phénomène s'est produit à plusieurs reprises, sa fréquence est-elle toutefois rare ?

Oui, depuis les epanchements basaltiques de Siberie, il y a eu plus d'une dizaines d'evenements similaires. Le dernier en date il y a 16 millions d'annees.

Certains (comme les deux derniers aux USA et en Afrique) sont plus petits que les trapps de Siberie, d'autres, ont la meme taille ou sont parfois 10x plus volumineux..

Ci dessous, age et volume de quelques uns:

Columbia River - 16Ma - 0.2 Mkm³
Arabian-Nubian Shield - 28.5Ma - 0.4 Mkm³
Atlantique Nord NATVP - 56Ma - 7 Mkm³
Deccan - 65.5Ma - 1.5 Mkm³
Caribbean LIP - 88Ma - 4 Mkm³
Kerguelen - 112Ma - 17 Mkm³
Ontong-Java-Manihiki-Hikurangi - 121Ma - 70 Mkm³
Parana-Etendeka - 133Ma - 2.3 Mkm³
Karroo-Ferrar - 183Ma - 2.5 Mkm³
Atlantique central CAMP - 200Ma - 2 Mkm³
Siberie - 249Ma - 4 Mkm³
Emeishan - 257Ma - 1 Mkm³
Mackenzie - 1270Ma - >5 Mkm³

Source: The Geological Society

(3) depuis quand les géologues ont identifié ce phénomène ?

Les plateaux basaltiques sont connus depuis leurs decouvertes. Ce sont des formations geologiques difficiles a ignorer. La comprehension du phenomene (autre que "une grosse eruption") a necessite les modeles de la Tectonique des Plaques et du fonctionnement des points chauds.

(4) quelle en est la cause ?

Dans bien des cas, cela est attribue a l'arrivee d'un panache mantellique a la surface de la Terre, et donc une production accrue de magma sous la croute. Ils sont donc associes a la naissance des points chauds et/ou de la separation de plaque tectoniques.

Un lien assez evident existe pour la separation de l'Inde du Gondwana (les trapps du Deccan) et le point chaud qui subsiste toujours, maintenant place sous l'ile de la Reunion.


source: Kennedy, 2020

(5) ces épanchements de laves massifs sont-ils produits par un volcan (genre supervolcan), par plusieurs volcans côte à côte ?

Beaucoup de bouches eruptives dans une espace limite, un peu similaire a l'Islande actuelle.
Ce ne sont pas des super-eruptions car il y a tres peu d'explosivite.

(6) ce phénomène "volcanique" est-ils systématiquement associé à une conséquence importante sur l'atmosphère et le vivant ? Lu que les trapps de Sibérie étaient impliqués dans l'extinction du Permien-Trias.

Non, le plus grand des trapps est un plateau basaltique dans l'ocean Pacifique, qui a une volume 10x superieur a la Siberie, et on ne constate aucune extinction majeure a cette epoque.

T-K

[philippedelimoges]

Bonsoir Tawahi-Kiwi,

et merci pour la réponse. Surpris par la comparaison des trapps de Siberie (4 Mkm3) avec d'autres comme Ontong-Java-Manihiki-Hikurangi - 121Ma - 70 Mkm3 ... et, à ma connaissance, pas d'extinction massive à cette date.

Cordialement

[Tawahi-Kiwi]

...et oui, l'idee que les trapps basaltiques sont systematiquement associes aux extinctions est problematique.
Il y a une coincidence pour le Deccan, Emeishan et la Siberie; peut etre pour CAMP et Wrangellia et quand on cherche un peu trop, on trouve evidemment (car des extinctions, il y en a tout les quelques millions d'annees), mais l'intensite de l'extinction correspond rarement avec le volume effusif.

Neanmoins, il est assez remarquable pendant les quelques millions qui ont permis la production d'Ontong-Java il n'y a quasi aucun impact sur la biosphere. La mise en place marine a peut etre un role a jouer, mais cela ne suffit pas (Parana-Etendeka, Karoo-Ferrar, NATVP sont continentaux).

L'autre idee fausse est d'imaginer les trapps comme de grandes eruptions absolument catastrophiques et apocalyptiques. En realite, il faut juste mettre en place quelques millions de kilometres-cubes de basaltes en quelques millions d'annees. Soit quelques km³ par an.
A titre de comparaison, le taux de production de basalte du Kilauea (Hawaii) seul pour le dernier siecle est de l'ordre de 0.1 km³/an et c'est sur un site assez localise.
On peut facilement faire x10 ou meme x100 et arriver toujours a quelque chose ou on y emmenerait des touristes de nos jours

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[philippedelimoges]

Bonjour Tawahi-Kiwi,

Donc ça interroge sur les facteurs amenant à une extinction de masse (y compris pour le cas du Permien et des trapps de Sibérie). Vu ta liste des trapps et après une consultation rapide sur wikipédia, on dirait que les effets fortement impactants sont surtout lors de l'agglomération des continents.
Bref, il faut peut-être considérer d'autres paramètres : la configuration des continents, la latitude des éruptions, l'état climatique globale de l'espace continental ... Bon, je me doute que cela a été bien compris du milieu des géologues ; et je ne suis certainement pas celui qui va résoudre le problème
Deux autres questions :
1) actuellement y a-t-il des trapps en formation ? La question m'est venue en lien avec le point chaud d'Hawaï ...
2) a-t-on une explication de la cause de ces points chauds et des panaches mantelliques (si j'ai bien compris) qui en sont à l'origine ?

Cordialement

[Tawahi-Kiwi]

Donc ça interroge sur les facteurs amenant à une extinction de masse (y compris pour le cas du Permien et des trapps de Sibérie). Vu ta liste des trapps et après une consultation rapide sur wikipédia, on dirait que les effets fortement impactants sont surtout lors de l'agglomération des continents.

C'est peut etre une condition nécessaire, mais pas suffisante. Comme je l'ai dit dans mon message precedent, tout les trapps associés a l'ouverture de l'Atlantique (donc continentaux a l'époque) n'ont pas causés d'extinction proportionelle au volume de lave émis.

Bref, il faut peut-être considérer d'autres paramètres : la configuration des continents, la latitude des éruptions, l'état climatique globale de l'espace continental ... Bon, je me doute que cela a été bien compris du milieu des géologues ; et je ne suis certainement pas celui qui va résoudre le problème

Il y a peu de doute que les grandes extinctions nécessite une origine multicausale. Il peut y avoir une évenement qui amene le coup de grace (ex: Chicxulub) mais qui affecte un environment ou la biosphere est déja soumis a un stress.

1) actuellement y a-t-il des trapps en formation ? La question m'est venue en lien avec le point chaud d'Hawaï ...

Non. Beaucoup de points chauds peuvent etre remontés a leur origine, qui demarre avec des trapps. Dans le cas d'Hawai'i, les trapps ont probablement disparus dans la fosse de subduction des Aléoutiennes.
Le plus récent est Columbia River qui sont les trapps qui ont initiés le point chaud du Yellowstone. Le second plus jeune est la zone de l'Afar-Arabie. Il n'y a pas de trapps en formation (ca se saurait ) et a ma connaissance, rien qui pourrait en former dans un futur proche.
A parier sur le prochain, je dirais quelque part en Tanzanie-Mozambique-Malawi si le rift africain continue.

2) a-t-on une explication de la cause de ces points chauds et des panaches mantelliques (si j'ai bien compris) qui en sont à l'origine ?

Les panaches mantelliques sont une forme de convection du manteau. Lorsque les conditions thermiques, les contrastes de densité, des sources relativement ponctuelles de chaleurs apparaissent (notamment a l'interface manteau-noyau), la branche ascendante de convection peut etre limitée a un point au lieu d'une surface comme c'est le cas dans les cellules de convections classiques.

Source: Farnetani & Hoffman, 2011
Dans le passé (avant l'avenement de modeles complexes via l'informatique), on a recreer ce phenomene dans des bassins fluides ce qui a permit d'expliquer notamment les épanchements basaltiques massifs lorsque la tete du panache mantellique arrive en surface.

En soit, ce n'est pas tellement different (simplifié evidemment) de la situation inverse, lorsque l'on dépose un liquide (ou une pate fluide) plus dense a la surface de l'eau.

Source: Instabilité de Rayleigh-Taylor, Wiki

T-K

[philippedelimoges]

Bonjour Tawahi-Kiwi,

Merci pour toutes ces réponses très instructives !!

Cordialement

[Geb]

Bonjour,

Dans nos discussions avec T-K à ce sujet, principalement entre 2014 et 2017, je citais régulièrement des conférences que j'avais apprécié de Vincent Courtillot, une personnalité controversée.

- Le 12 janvier 2000 à l'Université de Tous les Savoirs (92 minutes),
- Le 12 juillet 2002 à l'Université de Tous les Savoirs (87 minutes),
- Le 3 avril 2007 à l'Institut d'Astrophysique de Paris (110 minutes).

Le mieux quand on n'y connaîs rien, c'est de se ranger par défaut derrière l'opinion de personnes plus compétentes comme T-K. En outre, Vincent Courtillot me semble quelque peu "malhonnête" dans ses interprétations des données, en ce qu'il insiste sur les corrélations qui l'arrangent bien et qu'il omet complètement celles qui ne corroborent pas son point de vue.

Cela dit, dans la conférence de 2007, il fait un parallèle entre un panache mantellique et l'éruption fissurale du Laki en Islande qui a eu lieu de juin 1783 à février 1784 (on la présente parfois comme ayant contribuée à la Révolution française, mais c'est un autre sujet). Il présente cette éruption comme un analogue (à plus petite échelle) d'un panache mantellique. De mémoire, il dit que l'éruption du Laki était relativement "calme", sauf pour des moments très localisés dans le temps au cours duquel les cendres de l'éruption pouvait s'élever suffisamment haut dans l'atmosphère pour avoir des effets délétères importants. Toujours de mémoire, il prétendait que c'étaient les panaches mantelliques qui se trouvaient au niveau d'une croûte ou qui avaient un magma riche en soufre qui faisaient le plus de dégâts pour la biosphère terrestre, et uniquement si le panache de fumée et de cendres pouvaient atteindre une hauteur suffisamment élevée.

Il y a donc a priori de nombreuses circonstances environnementales contingentes (peut-être difficile à déterminer avec des traces fossiles), propres à chaque panache mantellique, qui pourraient expliquer le fait qu'un panache mantellique pourrait (ou non) provoquer une extinction massive.

Cordialement.

[philippedelimoges]

Bonsoir Geb,

Merci pour l'intervention et les liens. Je prendrai le temps de les consulter.

Cordialement

[Geb]

Bonsoir Geb,

Merci pour l'intervention et les liens. Je prendrai le temps de les consulter.

Pas de quoi. Petite précision : Vincent Courtillot prétend que certains panaches mantelliques seraient liés à des extinctions (massives ou pas) et d'autres à des événements anoxiques océaniques (Oceanic Anoxic Event ou OAE).

Par rapport au cas fascinant du plateau d'Ontong-Java-Manihiki-Hikurangi (jusqu'à 70 à 80 millions de km³ de laves), apparemment, c'est en janvier 2006 qu'un certain Brian Taylor, de l'Université d'Hawaï, a défendu l'idée que les trois plateaux d'Ontong-Java (OJP), de Manihiki (MP) et d'Hikurangi (HP) s'étaient tous formés à la même période, délimitant par conséquent une seule et même "grande province ignée" (Large Igneous Province) qui aurait été "séparée" par la suite par la formation de plusieurs "bassins" ultérieurs.

Selon un papier récent qui compte trois auteurs (Davidson et al., 2022), l'hypothèse de Taylor a toujours été très controversée. Les auteurs citent par exemple une idée concurrente selon laquelle le plateau d'Ontong-Java et celui de Manihiki seraient en fait formés par deux panaches mantelliques différents.

La datation de l'événement que Davidson et collaborateurs envisagent révèle en fait une histoire compliquée. J'avoue que je n'ai pas tout compris, mais il faudrait apparemment revoir la datation, avec un âge estimé à entre 117,5 Ma et 108 Ma pour la majorité de l' "action" et plusieurs autres phases s'étalant sur une plus longue période.

Apparemment, contrairement à la majorité des panaches mantelliques, celui d'Ontong-Java semble difficile à dater avec la technique des inversions magnétiques, parce que les deux autres plateaux (Ellice et Osbourn) qui aujourd'hui séparent OJP, MP et HP, se sont formés (si j'ai bien compris) à une longue période (entre -121,4 et -83,7 millions d'années) où il n'y a pas eu d'inversions :

[...] Both the Ellice Basin (EB), separating OJP and MP (Figure 1), and the Osbourn Basin (OB), separating MP and HP, formed entirely during the Cretaceous Normal Superchron (CNS), so seafloor magnetic lineations cannot be used to estimate the timing for the initiation of separation and subsequent breakup and ocean basin formation. The CNS began at 121.4 Ma and spans nearly 40 Myrs of continuous normal magnetic polarity until 83.7 Ma (Ogg, 2020) and the lack of seafloor magnetic lineations in the EB and OB has led to debates on the timing and rate of formation of both basins (Benyshek et al., 2019; Billen & Stock, 2000; Chandler et al., 2012; Downey et al., 2007; Taylor, 2006; Zhang & Li, 2016). [...]

Une autre info que j'ai trouvé intéressante ; apparemment, les événements qui se sont déroulés entre -123 et -96 Ma pourraient être assez "particuliers", en terme de nature de l'éruption (comparée aux autres trapps), puisque Davidson et collaborateurs font l'hypothèse d'une vitesse de séparation des plaques 4 fois plus rapide que le record actuel, et 3 fois plus rapide que la séparation la plus rapide connue des géologues :

[...] Using this breakup initiation age of 120 Ma implies an unprecedentedly fast spreading rate for stage 1 opening of the EB between ∼60 and 100 cm/yr. This is at least 4X faster than the current fastest spreading rate globally of ∼14.5 cm/yr at the East Pacific Rise (DeMets et al., 2010) and at least 3X faster than the fastest spreading rate known globally in the geologic past of ∼21 cm/yr (Wilson, 1996).
This ultra-fast spreading rate, implied by our ages in the EB, may also suggest an alternative situation, namely that OJP and MP may have rifted, broke up and began to separate before 120 Ma and EB formation thus may have started (and possibly even finished) during the formation of OJP and MP and/or Ontong Java Nui.[...]

Affaire à suivre.

Cordialement.