Yellowstone: Géologie et volcanisme

L'histoire du volcanisme et de la caldeira

Adossé aux Montagnes Rocheuses , le Parc National de Yellowstone est constitué de trois énormes caldeiras qui ont été formées lors d’importantes éruptions, entrecoupées de phénomènes telluriques plus discrets. Une caldeira est une vaste dépression vaguement circulaire, formée par l'effondrement de la partie centrale d'un appareil volcanique et se distingue du cratère par ses dimensions spectaculaires, plusieurs dizaines de kilomètres de large. . La plus récente caldeira au centre du parc a 45 km de large et 75 km de long, et la persistance de l'activité volcanique y est attestée par de nombreuses manifestations hydrothermales (fumerolles, évents de gaz sulfurés (solfatares), sources chaudes, geysers, mares de boues), des séismes récents (1959 et 1970) et des glissements de terrains.
Une éruption "méga-colossale" s'y déroulerait tous les 600.000 ans. . On a pu situer les précédentes il y a 2.100.000 ans, 1.300.000 ans et 640.000 ans. Les écarts ayant été de 800.000 ans puis de 700.000 ans...Une telle éruption peut se produire demain, certes, mais plus probablement d'ici un délai de 60.000 à 160.000 ans... . Tant pis pour les amateurs de sensations fortes et les apôtres de l'apocalypse qui ne verront pas la prochaine éruption du supervolcan de Yellowstone. (Il s'agira d'une éruption terrifiante, produisant ses effets sur l'intégralité de la planète. Les scientifiques la classent dans la catégorie extrême des "méga-colossales". L'intensité de l'éruption correspondra à l'explosion de 10.000 bombes atomiques d'Hiroshima... toutes les secondes pendant deux semaines ! Des centaines de kilomètres de séismes plus puissants que le dernier degré de l'échelle de Richter ravageront le continent américain et provoqueront des raz-de-marée qui toucheront tous les continents. Dans l'immédiat de l'explosion, la destruction sera totale dans tout l'ouest américain. Plus de 1.000, probablement plus de 2.000 km³ de cendres, de roches et de lave seront projetés dans l'atmosphère jusqu'à une altitude de 30 km. Un manteau d'un mètre de cendres recouvrira l'intégralité du sol nord-américain, des pluies acides dévastatrices toucheront tous les continents. Les cendres d'altitude filtreront les rayons du soleil durant cinq années minimum, la température moyenne de la planète chutera de 12 à 20 ° C. L'air sera rendu irrespirable dans la plupart des régions du monde car saturé de cendres, de pluies acides et de retombées diverses. La chaleur des parties supérieures de l'atmosphère terrestre empêchera les courants ascendants, faisant de l'air au sol un bouillon de culture. La sécheresse du sol rendra l'exploitation agricole quasi impossible, à tout le moins marginale. Maladies respiratoires, épidémies dévastatrices et famines tueront des dizaines, des centaines de millions d'hommes et d'animaux. La majorité des espèces animales et végétales disparaîtront tant de la terre que des mers. Le cercle polaire nord s'étendra jusqu'à la Scandinavie, la plus grande partie de la Russie, du Canada et des Iles britanniques. Les tempêtes de neige, tornades et pluies acides balayeront continuellement l'hémisphère nord. La population humaine serait réduite de 6 milliards à... une dizaine de millions d'individus, en cas de survie de l'espèce.)
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Sur les photos ci dessous sont représentées les trois dernières éruptions les plus importantes comparées à celle du mont Sainte hélène en 1980,

Les cercles indiquant la surface des retombées des cendres montrent que les vents ont poussé plus loin vers le sud-est le nuage de cendres de l’éruption du Yellowstone que celui de la Huckleberry Ridge,

pourtant bien plus important en volume de cendres émises, dont la colonne il y a 640.000 ans a dû s'élever à près de 30 000 mètres. avant de recouvrir pendant plusieurs années l’atmosphère de la planète ce qui a provoqué un changement climatique(hiver volcanique)

Lors de cette dernière éruption qui date de 640 000 ans la lave a crevé et effondré le toit de la chambre magmatique où elle s'était accumulée, pour créer le caisson d'effondrement, qu'est la caldeira de 45km sur 75km qui compose aujourd'hui la partie centrale du parc et dont on reconnaît encore aujourd'hui les rebords escarpés,

Le fond de la caldeira a été ensuite recouvert par de nombreuses coulées volcaniques , qui l'ont a moitié rempli . Le restant du magma a cristallisé donnant naissance à deux petits dômes (dômes de résurgence), ceux du Mont Washburn et de West Thumb. La chaleur résiduelle du magma qui se reconstitue car la lave continue de s'accumuler sous la caldeira sous une croùte terrestre très mince d'e seulement huit et dix kilomètres alors qu'elle est en moyenne de trente kilomètres, provoque les circulations hydrothermales dans les fractures du socle, à l'origine des geysers et sources chaudes et souleve toute la zone de 1 cm par an, de quoi lui donner la hauteur de l’Himalaya en 600 000 ans !

alors que les deux canyons Yellowstone River Canyon et Lewis Canyon ont été progressivement creusés depuis par les cours d'eau qui traversent le plateau du Yellowstone dont le volcanisme reste donc très actif

Dans la région, six autres caldeiras ont été découvertes : elles sont toutes alignées suivant une direction sud-ouest nord-est, ce qui indique que la plaque tectonique de l'Amérique du Nord se déplace vers le sud-ouest au-dessus du point chaud qui est actif depuis 16 millions d'années. Ceci indiquerait que la nouvelle caldeira prendra naissance dans la région située entre Red Lodge et Billings, au Montana

Relief , stigmates du volcanisme ancien et manifestations volcaniques actuelles:

                                                                                                            Erosion

Les Upper et Lower Falls (Les chutes supérieures et inférieures) Le parc compte 290 chutes d'eau mesurant plus de 4,5 mètres de hauteur et coulant toute l'année.
Les eaux pluviales qui sont rassemblées dans un grand lac au fond de la caldeira, s'échappent par la rivière " Yellowstone ". Elle a trouvé son chemin en taillant un canyon de 23 Km de long parcouru par des rapides et plusieurs chutes, dont les Lower Falls de 100m de haut ,et des cascades dont les Upper Falls de 30m de haut. Ces chutes sont liées à la différence relative des roches. La rivière coule sur les roches dures (coulées de rhyolites, datée à 275 000 ans) et érode plus facilement les roches tendres (cendres et débris volcaniques plus ou moins consolidés) interstratifiées entre les coulées.

Les roches jaunes

Les roches jaunes Ce nom de " Yellowstone " provient de la couleur des roches qui apparaissent sur les flancs du canyon de la rivière du même nom. Elle est due à l'altération des roches volcaniques initialement grises qui ont été blanchies par les eaux acides et les gaz sulfurés. L'altération des minéraux ferrifères donne une coloration qui va du jaune, à l'ocre puis au brun selon la quantité de fer des minéraux.. Cette couleur est plus particulièrement développée aux endroits où il y avait un champ hydrothermal, aujourd'hui inactif. Les traces des fractures empruntées par les eaux et les gaz dessinent un réseau réticulé sur les parois du canyon.

les arbres pétrifiés

A l'ère Tertiaire, il y a plusieurs dizaines de millions d'années, une très ancienne manifestation volcanique avait déjà affecté la région, avec ses éruptions de cendres, ses coulées volcaniques et aussi ses coulées de boues sur les flancs de l'ancien volcan liées à la fonte des neiges qui se sont accumulées dans les fonds de vallées, noyant toute la végétation qui recouvrait le sol. Il y avait en particulier de très grands arbres, les célèbres " red trees " de Californie (qu'on appelle en Europe " wellingtonia ") dont les troncs ont été fossilisés en position de vie. Les eaux acides et siliceuses de la boue volcanique ont provoqué la pétrification des troncs. Très récemment, l'érosion des pentes a mis à jour ces troncs silicifiés, les uns sont tombés et d'autres sont restés droits. Il n'en reste plus qu'un qui a été protégé du pillage des vandales par de solides grilles.

                                                                Le volcanisme actif d'aujourd'hui

L’activité sismique à Yellowstone est la plus intense de toute la région des Rocheuses, plus de 1 500 séismes s’y sont produit de 1960 à 1985. Mais les phénomènes les plus spectaculaires de cette intense activité volcanique latente sont évidemment les fumerolles ,les sources chaudes, les geysers, et les marmites de boue ; on en dénombre plus de 10 000 dans la zone !Toute cette activité thermale est due à de l’eau de pluie qui percole dans le sol, descend parfois jusqu’à 1000-1500 m de profondeur, est chauffée jusqu’à plus de 200°c par les roches chaudes situées au-dessus du réservoir de magma et remonte brûlante à la surface. L’eau reste sous terre pendant des centaines d’années avant de réapparaître, ce qui lui laisse le temps de dissoudre partiellement les roches qu’elle traverse pour se charger d’éléments minéraux.

Les fumerolles

  Le mot "fumerolles" recouvre tout phénomène paravolcanique actif d'où s'échappent des gaz ou des vapeurs.

Une fumerolle est une source chaude qui manque d’eau. Le peu qui circule subit une vaporisation et sort du conduit sous forme de volutes de vapeur d’eau parfois mêlée de gaz sulfureux et carbonique. Les fumerolles donnent, par l’altération hydrothermale des roches volcaniques, des dépôts très colorés où dominent le jaune, le rose, le violet, le rouge, le brun orangé, le vert et le blanc. Ce sont elles qui ont coloré les roches du Grand Canyon de Yellowstone d’où son nom : « pierre jaune ».
La température des fumerolles va de 100 °C à plus de 500 °C. Plus le volcan est actif, plus la température de ses fumerolles augmente, ainsi que leur acidité et leurs émissions de composés soufrés dont les dépots solides les font alors appeler "solfatares"   

L'un et l'autre sont très répandus dans le parc 

            Sources chaudes: On appelle « source chaude » toute source thermale dont la température est au-dessus de la température du corps humain, le parc en contient environ 10.000

*Mammoth hot spring

Parfois l’eau chaude souterraine se charge, au contact des sédiments, en bicarbonate de calcium. Lorsqu’elle arrive en surface à 73°c, la pression baissant, le gaz carbonique s’échappe et le carbonate de calcium se dépose en terrasses de calcaire ou travertin. C’est le cas à Mammoth hot spring dans le nord de Yellowstone. Les sources, au nombre d’une centaine, ont un débit de 2500 litres à la minute et déposent deux tonnes de calcaire par jour.

Près des Mammoth Hot Springs se trouve le Liberty cap, une curieuse formation de pierre en forme conique de 3 mètres de hauteur. Il s'agit en fait du dépôt calcaire qui a obturé la cheminée et tari une ancienne source chaude il y a plus d'un siècle ........Il n'est d'ailleurs pas exclu que la source ne soit qu'endormie et que l'activité de la formation puisse refaire surface dans un futur proche.

*Grand prismatic spring à l'amont de la Firehole river

Les sources chaudes sont souvent multicolores. Leurs couleurs vives ont essentiellement trois origines. Si l'eau séjourne dans des roches volcaniques contenant du quartz, elle devient riche en silicepresque toujours blanche, immaculée, qui devient noire si elle contient des oxydes de manganèse, rouge sombre avec des oxydes de fer, rouge orangé avec des composés de l’arsenic, jaune clair avec des sulfates d’aluminium, de sodium et de potassium.
L’eau des sources est souvent d’un bleu azur intense car elle absorbe toutes les couleurs de l’arc-en-ciel sauf le bleu qu’elle renvoie. Si le fond de la source est tapissé de dépôts jaunes, associés au bleu, la couleur obtenue est un vert d’une incroyable intensité. Mais les couleurs les plus irréelles proviennent des algues et des bactéries dont certaines vivent dans des sources chaudes ayant jusqu’à 82°C ! Chaque espèce, d’une couleur spécifique, s’épanouit à une certaine température. Si des algues ou bactéries sont blanches on peut en conclure que l’eau a environ 80°C, jaunes 70°C, orange vif 60°C, brun sombre 55°C, vertes 50°C et noires moins de 40°C. A la seule vue de la coloration du fond d’une source chaude on peut donc en estimer sérieusement la température.

                                                 Au sud ouest du parc, la firehole reçoit des eaux chaudes issues des sources chaudes qui la surplombent

                       geysers:. Un geyser –source chaude intermittente crachant des jets d’eau- est un phénomène rare ; il a un système de canalisation beaucoup plus compliqué avec des coudes et des constrictions empêchant une circulation facile de l’eau et donc la dissipation de la chaleur en surface, surtout lorsqu’elle est chargée de bulles de gaz. Yellowstone possède la plus grande concentration de geysers au monde : 300, autant que sur tout le reste du globe ,dont

*Old Faithful (Vieux Fidèle) un peu au sud du grand prismatic spring !
Ce geyser a été nommé ainsi par l'expédition Washburn en 1870, pour ses performances régulières et prédictibles, qui durent entre 55 et 107 minutes, avec une durée d'éruption de 3 à 4 minutes. Le volume expulsé d'eau bouillante surperchaude, varie entre 18 400 litres et 36 800 litres et disparaît en vapeur pour l'essentiel. Au cours de la première minute de l'éruption, la colonne d'eau monte à plus de 30 mètres de hauteur.

*Le parc abrite également le plus grand geyser au monde dont le nom Steamboat Geyser peut se traduire par « geyser bateau à vapeur ».
Mammoth hot spring terraces

C'est la chaleur du magma qui chauffe une énorme poche d'eau souterraine qui permet la création périodique du geyser, quand la pression de la vapeur permet l'ascension de l'eau dans un conduit très étroit qui régule le débit et la durée du jet. L'image de ce phénomène pourrait être celle de la soupape qui tourne lors que la pression de vapeur arrive à faire tourner la soupape.

                            mares de boues :sulfure Caldron

Une marmite de boue naît quand de l’hydrogène sulfuré montant des profondeurs, se transforme en acide au contact de l’eau souterraine chaude. L’acide dissout alors partiellement les roches alentours donnant des boues grises riches en sulfures, les boues bouillantes des marmites que l'on trouve à Sulfure Caldron au centre du parc au bord de la Yellowstone

et en vidéo

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