Les géologues ont découvert les détails de la structure interne du supervolcan de Yellowstone, y compris les conditions physiques, la composition chimique et les raisons de la formation de ses différentes couches. Cette réalisation est documentée dans un article scientifique publié dans Geophysical Research Letters par Dylan Colon et Ilya Bindeman de l'Université de l'Oregon, et Taras Gerya de l'École technique supérieure suisse de Zurich.
En 2014, en utilisant le «balayage» des ondes sismiques, les scientifiques ont découvert dans les profondeurs de Yellowstone une importante accumulation de magma (un corps magmatique, comme disent les experts).
Cependant, la caldeira dégage trop d'hélium et de dioxyde de carbone pour ne s'expliquer que par le corps magmatique trouvé. Cela a incité les scientifiques à croire qu'une autre «bulle» de magma se trouve à de grandes profondeurs. En 2015, des études sismologiques ont confirmé cette hypothèse.
Mais combien de magma y a-t-il dans ces deux corps? Dans quelle condition physique est-elle? Quelle est sa composition chimique? Toutes ces questions sont restées sans réponse.
Pour le savoir, l'équipe de Colon a effectué des simulations de supercalculateurs à grande échelle en utilisant des données sismiques et des lois physiques bien connues.
En conséquence, les géologues ont présenté l'image suivante. À une profondeur de 5 à 10 kilomètres, on observe la zone de transition dite fragile-ductile. Ici, les roches dures et cassantes de la croûte supérieure cèdent la place au plastique et visqueux. En effet, une augmentation de la température augmente la plasticité de la substance, tandis qu'une augmentation de la pression diminue la fragilité.
Les conditions physiques complexes qui prévalent dans cette zone conduisent à la formation d'une couche sous-jacente relativement dure, non fondue, qui occupe une profondeur de 10 à 20 kilomètres. Il se compose principalement de gabbro, une roche qui est du magma solidifié avec un point de fusion élevé.
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Sous cette couche, à des profondeurs de 20 à 40 kilomètres, se trouve le corps magmatique inférieur et, plus haut, le corps supérieur. Ils diffèrent par leur composition chimique. En particulier, le magma supérieur est constitué de rhyolite et est riche en gaz dissous. Ce que ces structures ont en commun est qu'elles consistent en une substance à point de fusion relativement bas. Cela rend le magma liquide. La plupart de ces matériaux sont des roches crustales fondues, bien que le corps magmatique inférieur soit partiellement alimenté par le manteau.
Le «lac» supérieur de magma se réchauffe et ramollit les couches crustales voisines, mais la grande quantité d'eau l'empêche de trop chauffer. Cette eau alimente également les célèbres geysers et sources chaudes de Yellowstone.
«Les résultats de la simulation sont cohérents avec les observations faites en envoyant des ondes sismiques à travers cette zone», explique Bindeman. "Ce travail semble confirmer les hypothèses originales et nous donner plus d'informations sur l'emplacement du magma à Yellowstone."
Les chercheurs ont également découvert les caractéristiques du panache du manteau situé profondément sous Yellowstone. Il fait 175 degrés Celsius plus chaud que les roches environnantes et sa limite supérieure est située à une profondeur de 80 kilomètres.
«Cette étude permet également d'expliquer certaines des signatures chimiques qui se trouvent dans les matériaux en éruption», explique Colon. "Nous pouvons également l'utiliser pour étudier la chaleur du panache du manteau en comparant différents modèles de panache à la situation réelle à Yellowstone."
Malheureusement, à ce jour, les résultats des travaux ne permettent toujours pas de prédire la date de la prochaine éruption du supervolcan. Rappelons qu'un tel cataclysme est capable de recouvrir un continent entier d'une couche de cendres. La dernière éruption à grande échelle de Yellowstone s'est produite il y a environ 630 mille ans.
Soit dit en passant, les données obtenues intéressent non seulement les chercheurs qui étudient Yellowstone. Colon a déclaré que l'image résultante pourrait être typique des supervolcans du monde entier.
Anatoly Glyantsev
