Identification d'évènements extrêmes passés à partir de l'analyse et de corrélations terre-mer de téphras déposés au large de l'Équateur et du sud de la Colombie

Description

L'arc volcanique nord andin, induit par le plongement de la plaque océanique Nazca sous le continent sud-américain, s'étend de la zone centrale de l'Équateur à la zone centrale de la cordillère colombienne. En Équateur, l'arc est composé de plus de 80 édifices volcaniques actifs durant le Quaternaire, ce qui correspond à la plus forte densité volcanique de la Cordillère des Andes. Le risque volcanique est donc particulièrement élevé pour les populations et les infrastructures, et il est nécessaire de documenter les éruptions passées pour mieux anticiper les crises volcaniques futures.Les carottes marines collectées lors des campagnes océanographiques Amadeus (2005) et Atacames (2012) ont mis en évidence la présence de niveaux de cendres volcaniques (téphras) enregistrés dans les séquences sédimentaires marines au large de l'Équateur et du sud de la Colombie. Ces téphras, émis lors d'éruptions volcaniques majeures et transportés par les courants atmosphériques, se sont déposés au cours de l'Holocène (depuis moins de 12 000 ans). Leur préservation dans les sédiments marins constitue une archive unique des éruptions majeures récentes de l'arc volcanique des Andes du nord dont les produits ont atteint l'Océan Pacifique. Afin de déterminer la source volcanique de ces téphras, nous avons estimé leur âge (datations 14C sur des coquilles de foraminifères planctoniques situées au-dessus et/ou en dessous des cendres), caractérisé l'assemblage minéralogique des niveaux de cendres, la morphologie des échardes de verre (Microscope Electronique à Balayage), leur teneur en éléments majeurs et traces (microsonde électronique, LA-ICP-MS, ICP-AES), ainsi que leurs rapports isotopiques du Sr et du Pb (MC-ICP-MS), que nous avons ensuite comparé aux produits volcaniques des éruptions documentées dans la Cordillère. Cette étude a permis d'établir une première corrélation terre-mer des dépôts volcaniques, ce qui n'avait jamais été fait dans cette région. Elle permet de montrer que (1) malgré une densité de volcan exceptionnelle en Équateur, il est possible de retrouver la source de retombées distales à partir de leur signature géochimique, (2) au moins 12 éruptions majeures d'Indice d'Explosivité Volcanique ≥5 se sont produites au cours des derniers 8 ka, et ont été associées à l'activité des volcans Guagua Pichincha, Atacazo-Ninahuilca, Cotopaxi et Cerro Machín, et (3) les épaisseurs des retombées distales, bien que probablement biaisées par les courants marins, la compaction, la bioturbation et les déstabilisations gravitaires, améliorent les modèles de distribution spatiale des dépôts et les estimations des volumes de produits émis. Nous obtenons des volumes de téphras variant entre 1,3 et 6,0 km3. Ces données permettent une meilleure évaluation des VEI et de l'impact des éruptions majeures passées, et participent ainsi à une meilleure connaissance des risques volcaniques actuels en Équateur. Par ailleurs, les niveaux de téphras les plus épais sont associés à des réflecteurs sur les enregistrements sismiques, et de nombreux téphras sont intercalés avec des séquences turbiditiques mises en place lors de séismes anciens. Le travail que nous avons réalisé sur les téphras constitue donc une étude prometteuse qui pourrait permettre à terme d'établir précisément l'âge et la récurrence des séismes majeurs qui ont affecté la côte équatorienne au cours de l'Holocène, ainsi que la distribution spatiale des dépôts turbiditiques associés.

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