Yellowstone : l’histoire des explosions hydrothermales au cours des 14 000 dernières années

Alors que l’attention du public sur Yellowstone se concentre sur son potentiel à produire de grandes superéruptions, les dangers qui sont beaucoup plus susceptibles de se produire sont de plus petites et violentes explosions hydrothermales. Les explosions hydrothermales se produisent lorsque de l’eau presque bouillante se transforme soudainement en vapeur, libérant de grandes quantités d’énergie. L’énergie libérée fracture la roche vers le bas, laissant souvent un cratère. Les sources qui peuvent produire ces explosions sont celles qui donnent à Yellowstone ses sources chaudes, geysers et fumerolles bien connus.

La région du lac Yellowstone dans le parc national de Yellowstone abrite au moins huit grands cratères produits par des explosions hydrothermales, dont trois des plus grands cratères d’explosion hydrothermale connus sur Terre. Comparés aux autres zones d’intérêt de Yellowstone, les cratères d’explosion hydrothermale n’ont pas fait l’objet d’une étude aussi approfondie. Dans une nouvelle étude publiée mardi dans le GSA Bulletin, les chercheurs ont évalué l’histoire des explosions hydrothermales du lac Yellowstone au cours des 14 000 dernières années.

Le système hydrothermal de Yellowstone est le plus grand du monde et est alimenté par un flux de chaleur élevé sur une grande surface, par des taux de précipitation élevés, ainsi que par une sismicité et une déformation actives. Plus de 10 000 caractéristiques hydrothermales sont présentes à Yellowstone“, a déclaré Lisa Morgan, auteur principal de l’étude. “Pour cette étude, nous voulions en savoir plus sur l’histoire géologique récente du lac Yellowstone et sur le rôle qu’a joué l’activité hydrothermale dans le lac, notamment le rôle des explosions hydrothermales et leurs mécanismes de déclenchement.”

L’équipe de recherche a prélevé des carottes de sédiments dans toute la partie nord du lac Yellowstone et les a corrélées avec des carottes précédemment prélevées dans les environs, dans le but de caractériser leurs attributs chimiques et physiques et d’identifier les dépôts d’explosion hydrothermale dans les carottes.

Les sédiments d’explosion hydrothermale déposés sous l’eau n’avaient jamais été décrits dans la littérature publiée. En analysant les carottes, nous avons fait de nombreuses découvertes et avons eu plusieurs surprises. Tout d’abord, les dépôts d’explosion trouvés dans les carottes étaient très différents des dépôts d’explosion sur terre. Il fallait s’y attendre, car l’un s’est déposé dans une colonne d’eau et l’autre sur la terre ferme“, a déclaré Morgan.

Les chercheurs ont trouvé dans les carottes des preuves qu’au moins 16 dépôts ont été produits par des explosions hydrothermales. Si 14 de ces dépôts représentent des explosions plus localisées, deux d’entre eux sont associés à deux des plus grands cratères d’explosion hydrothermale de Yellowstone : les cratères de Mary Bay et d’Elliott.

L’explosion hydrothermale de Mary Bay s’est produite il y a 13 000 ans et a donné naissance à un cratère de 2,5 km de large, qui est partiellement submergé sous le lac. Alors que les dépôts de l’explosion de Mary Bay exposés sur terre avaient déjà été étudiés, les carottes de sédiments du lac ont démontré que l’étendue de ses dépôts était plus importante que ce que l’on pensait et que le niveau du lac devait être plus bas au moment de l’explosion.

Les chercheurs ont conclu que l’explosion de Mary Bay a été déclenchée par une chute soudaine de 14 m du niveau du lac, causée par un événement sismique et un tsunami qui a érodé la voie d’eau de sortie du lac Yellowstone.

L’explosion du cratère Elliott s’est produite il y a 8 000 ans et a produit un cratère de 700 m de large. Le cratère est entièrement submergé sous l’eau, et aucun dépôt de l’explosion n’est exposé sur terre. D’après les enregistrements dans les carottes, les dépôts du cratère d’Elliott étaient également plus largement répartis qu’on ne le pensait auparavant.

Contrairement à la formation probable du cratère Mary Bay, les chercheurs ont déterminé que le cratère Elliott s’est formé lorsqu’un événement sismique a fracturé le dôme du système hydrothermal. Dans le lac Yellowstone, les dômes hydrothermaux se forment lorsque des poches sous-jacentes de gaz ou de fluides chargés en gaz provoquent la remontée des sédiments sus-jacents. La rupture de ce dôme entraînerait une perte soudaine de pression, déclenchant une explosion hydrothermale.

De nombreux petits dépôts dans les carottes de sédiments provenaient d’explosions hydrothermales plus jeunes, inconnues jusqu’alors. Comme l’ont montré les études précédentes sur les cratères d’explosion, il semble qu’il n’y ait aucune relation entre eux et les éruptions volcaniques de Yellowstone.

Compte tenu de ce que nous voyons dans le lac Yellowstone et ailleurs dans le parc, des explosions hydrothermales de différentes échelles continueront à se produire“, a déclaré Morgan.

The dynamic floor of Yellowstone Lake, Wyoming, USA: The last 14 k.y. of hydrothermal explosions, venting, doming, and faulting
L.A. Morgan, W.C.P. Shanks, K.L. Pierce, N. Iverson, C.M. Schiller, S.R. Brown, P. Zahajska, R. Cartier, R. Cash, J.L. Best, C. Whitlock, S. Fritz, W. Benzel, H. Lowers, D.A. Lovalvo, and J.M. Licciardi
Contact: Lisa Morgan, lmorgan @ usgs.gov, U.S. Geological Survey, Yellowstone Volcano Observatory, Denver, Colorado

[ Communiqué ]
Lien principal : http://dx.doi.org/10.1130/B36190.1
Autre lien : www.geosociety.org

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