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CARNET DE CAMPAGNE : PALEOX2, mission de prélèvements au Pérou (juillet 2018)

La campagne PaleOx2 (3-15 juillet 2018) a pour objectif de prélever des dépôts volcaniques vieux de plusieurs millions d’années dans différents sites autour d’Arequipa. Cette campagne s’effectue dans le cadre du projet ANR JCJC PaleOx qui vise à comprendre l’évolution des interactions entre chimie atmosphérique, biosphère et climat sur les derniers 65 millions d’années.


Sophie Szopa, chercheure CEA au Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE-IPSL) et responsable de cette campagne, nous la fait vivre au jour le jour à travers textes et illustrations. Dépaysez-vous et immergez-vous avec nous au Pérou pendant quelques jours !


Interactions chimie atmosphérique, biosphère, géosphère au Cénozoïque


La région d’ Arequipa est une région qui a subi un volcanisme explosif sur les derniers 30 millions d’années. Différents phases éruptives ont été datées ce qui est essentiel pour replacer nos échantillons dans leur contexte et mettre en place des simulations pour les interpréter. Ce que nous recherchons dans ces échantillons ce sont les sulfates qui se sont formés dans l’atmosphère par oxydation du dioxyde de soufre émis par les volcans. La relative aridité de cette partie du Pérou doit avoir permis une bonne conservation de ces sulfates, point essentiel pour nos analyses. Ces sulfates seront ensuite extraits et purifiés pour permettre une quantification des isotopes d’oxygène et de soufre. Ces analyses isotopiques doivent nous permettre de savoir si l’oxydation atmosphérique procédait de manière similaire ou non dans des atmosphères au climat très chaud afin d’éliminer les grandes quantités de composés réactifs émis par la végétation.


Eruption volcanique, régions d’interéts pour les sulfates volcaniques dans Paleox (Cappadoce en haut, Canyon du Pérou en bas), filtration des échantillons pour analyse ultérieure au spectromètre de masse


 

Cette campagne se déroule du 3 au 15 juillet 2018 et fait suite à une première campagne en 2017 en Cappadoce (Turquie). Cinq chercheurs sont impliqués dans cette mission de terrain :


     - Sophie SZOPA, modélisatrice des interactions chimie-climat au LSCE-IPSL (chercheuse au CEA)

     - Hervé GUILLOU, géochronologue au LSCE-IPSL (chercheur au CEA)

     - Erwan MARTIN, géochimiste volcanologue à l’ISTEP (maître de conférence à Sorbonne Université)

     - Adeline AROSKAY, géochimiste volcanologue à l’ISTEP (doctorante à Sorbonne Université)

     - Jean-Luc LE PENNEC, volcanologue (chercheur à l' IRD )


Sur place, l’équipe bénéficie du support de collègues péruviens de l’ INGEMMET (Instituto Geológico Minero y Metalúrgico).


 

 

Mardi 3 juillet 2018

Mercredi 4 juillet 2018

Jeudi 5 juillet 2018

Vendredi 6 juillet 2018

Samedi 7 juillet 2018

Dimanche 8 juillet 2018

Lundi 9 juillet 2018

Mardi 10 juillet 2018

Mercredi 11 juillet 2018

Jeudi 12 juillet 2018

Vendredi 13 juillet 2018

Samedi 14 juillet 2018





Mardi 3 juillet 2018 : Voyage de Paris à Arequipa

Départ tôt ce matin pour un long, long voyage en avion, avec escale à Lima, avant d’arriver, enfin, à Arequipa, dans le sud du Pérou. L’occasion durant notre escale à Lima de prendre conscience que le soleil se couche vers 17h30 (c’est le début de l’hiver ici) et qu’il nous faudra donc débuter tôt le matin pour profiter pleinement des journées de terrain. Arrivée à Arequipa à 22h (5h GMT), on ne traine pas, pour pouvoir récupérer avant de nous rendre à 8h demain matin à l’INGEMMET pour faire connaissance avec nos collègues péruviens.



Mercredi 4 juillet 2018 : Visite de l’INGEMMET et premiers échantillonnages

Apres une nuit un peu trop courte, et la rencontre avec notre chauffeur qui nous conduira tout au long de la campagne dans notre pick-up, nous arrivons au centre de l’INGEMMET à Arequipa pour y rencontrer Marco Rivera Porras, qui dirige le centre, et Nelida Victoria Manrique et Rigoberto Aguilar Contreras, qui nous guident sur la recherche des ignimbrites (les dépôts volcaniques que nous recherchons) autour d’Arequipa. Ils nous font tout d’abord visiter leur centre qui est notamment en charge de la surveillance opérationnelle des volcans actifs qui entourent Arequipa (Ticsani, Misti, Ubinsa et Sabancaya). On comprendra vite pourquoi, avec le dégazage du Sabancaya, visible de l’un des points d’échantillonnages.


Dégazage du Sabancaya



Nous sommes ensuite allés sur le terrain pour échantillonner l’ignimbrite de l’aeropuerto qui est immense et a servi de carrière pour la construction des édifices en pierre dans le centre d’Arequipa (en fait on aurait tout aussi bien pu échantillonner le mur de notre chambre qui en est constitué !). Nous avons pu échantillonner 4 sites aujourd’hui correspondants à 3 éruptions : l’ignimbrite de Rio Chili datée à 13 Ma (Ma : million d'années), l’ignimbrite de La Roya datée à 4 Ma et celle de l’aeropuerto datée de 1,65 Ma. L'un des sites d’échantillonnage se trouve au delà de 4 000 m d’altitude. On l’a bien senti à la fois par la fraicheur mais aussi par le souffle court quand on a du remonter de la faille où il se trouvait.


Premiére ignimbrite échantillonnée (Aeropuerto) avec H. Guillou et E. Martin en contrebas




Pour une chimiste de l’atmosphère comme moi, partir en mission avec des volcanologues s’avère extrêmement instructifs, ils lisent le paysage avec leur point de vue de géologues et peuvent en raconter le façonnement au cours du temps, toujours impressionnant. Pour aller d’un site à l’autre nous avons emprunté la route Panamericana sur laquelle circulent les camions qui acheminent des marchandises du Nord au Sud de l’Amérique du Sud. C’est on ne peut plus dépaysant, tout comme la conduite qui demande une certaine « technique » pour dépasser les camions. Nous ne regrettons pas d’avoir un chauffeur pour nous épargner un gros stress !



L’équipe en train de descendre sur un lit de vieilles cendres très meubles jusqu’à l’ignimbrite visible en contrebas (site à 4 000 m d’altitude)

Un site en contrebas de la Panamericana

Bord de route de la Panamericana

E. Martin fait un croquis du dernier site de prélèvement pour permettre son interprétation ultérieure.



Retour à notre hôtel dans le centre vers 18h30, bien après la tombée de la nuit.



Jeudi 5 juillet 2018

Départ de l’INGEMMET dès 8h30 pour aller échantillonner près de la vallée de la Joya. Le paysage avec cette vallée verdoyante fait plaisir à voir après les paysages exclusivement arides de la veille. Néanmoins l’échantillonnage de cette ignimbrite se mérite, avec beaucoup de pistes en bordure du ravin, le passage d’un pont un peu impressionnant et la traversée de voie de chemin de fer.



Le petit pont à traverser



Nous filons ensuite rejoindre la Panamericana pour nous rendre sur un plateau désertique où nous attendent quelques condors. Nouvel échantillonnage. Pause déjeuner sur le bord de la route : une soupe de légumes et de viande maison et un plat de viande poêlée avec pommes de terre ou haricots. La cuisine est simple mais excellente. Quelques chiens nous tournent gentiment autour pour avoir quelques restes.


Retour relativement tôt aujourd’hui (16h30) car Rigoberto et Nelida, nos collègues de l’INGEMMET qui nous guident sur chaque site et nous font gagner un temps précieux par leur connaissance de l’histoire volcanique de la région et des affleurements d’ignimbrites, doivent préparer un exposé pour le lendemain.



Vendredi 6 juillet 2018

Aujourd’hui, c’est relâche pour l’échantillonnage. Ce matin, nous nous rendons à l’université technologique du Pérou pour participer à un séminaire de présentation d’un nouveau projet de l’INGEMMETsur le suivi des risques volcaniques liés aux Misti et Chachani autour d’Arequipa. Au final, ce n’est pas complètement relâche pour Hervé et Erwan qui sont invités à prendre place à la table d’honneur sur l’estrade... [et pendant ce temps l’équipe de France se qualifie en demi-finale de coupe du monde mais il nous faudra attendre midi (19hGMT) pour le savoir]... Rigoberto fait un exposé sur l’activité passée du complexe volcanique du Chachani qui se trouve être à l’origine des ignimbrites que nous échantillonnons autour d’Arequipa. Cette grande zone volcanique autour d’Arequipa (et l’ensemble des Andes) est due à la zone de subduction voisine entre la plaque de Nazca et la plaque sud-américaine. Cette zone induit une activité sismique et volcanique d’autant plus à surveiller que la population dans cette région n’a cessé de croître ces trente dernières années. Nelida expose d’ailleurs ensuite les risques liés au volcan explosif du Misti.


Après un passage au « marché » pour nous procurer du matériel pour nos échantillons, nous retournons à La Casa (notre hébergement) où nous retrouvons Jean-Luc Le Pennec (IRD) qui arrive de Quito (Equateur). Il va nous accompagner pour le reste de la campagne afin de nous faire bénéficier de son expertise des dépôts volcaniques, notamment péruviens.


Après déjeuner, nous préparons les échantillons pour les poster pour la France, néanmoins le colis est trop lourd et, après un bon moment à essayer de se faire comprendre à la poste, nous renonçons et décidons de ré-empaqueter différemment.



J’en profite pour vous en dire un peu plus sur nos échantillons...


Echantillons empaquetés une première fois sur le site de prélèvement



Détail du carnet de terrain d’Erwan où il consigne les éléments de contexte de l’échantillonage (Adeline et Hervé tiennent également le leur).




Eléments d'un spectromètre de masse

Les échantillons que nous prélevons ont des signatures isotopiques (schématisés par les différentes couleurs ci-dessus) qui reflètent les voies chimiques par lesquelles le SO2 (gaz émis par le volcan) a été oxydé. Cette oxydation l’a transformé en particules de sulfates qui se trouvent piégées dans les dépôts que nous collectons. Elle peut se faire en phase gazeuse ou au sein de gouttelettes. L’un des enjeux du prélèvement est le repérage d’ignimbrites correspondant effectivement à du matériel ayant voyagé quelques kilomètres dans l’atmosphère avant de se déposer (c’est là que l’expertise des volcanologues de terrain est essentielle) et que les affleurements que l’on échantillonne aient déjà été datés. Lorsque ce n’est pas le cas, nous prélevons également des échantillons pour effectuer ces datations. L’ensemble des analyses (datations ou signatures isotopiques des sulfates) est effectué par spectrométrie de masse après une fastidieuse étape de préparation des échantillons.

 



Ré-empaquettage d'échantillons avant leur expédition

La rue où se trouve une enfilade de petits commerces très spécialisés



Résultat : nous devons retourner au marché trouver des cartons puis faire quelques courses car, demain, une très longue route nous attend jusqu'à l’Altiplano. Départ très matinal, bien avant le petit déjeuner de notre Casa, et déjeuner en route.



Samedi 7 juillet 2018




Une vigogne de l’Altiplano

Réveil très tôt car il y a une longue route jusqu’à l’Altiplano où nous allons recueillir des ignimbrites qui, cette fois, se sont déposées assez près du volcan. Nos chambres étant très agréables mais non chauffées, la douche du matin est toujours vivifiante ! Pas mal de route qui se finit en piste pour arriver à plus de 4 000 m d'altitude. Beaucoup de vigognes au passage.


Le site de prélèvement est magnifique près d’une faille au fond de laquelle coule un petit ruisseau au milieu d’un immense plateau d’altitude.





Après un retour en longeant la voie ferrée à pied, on reprend les pick-up pour se rendre à un site un peu plus éloigné du volcan avec une vue imprenable sur le Misti où nous déjeunons au bord de la falaise. On en profite pour fêter de manière symbolique l’anniversaire de Nelida.


Toute l’équipe derrière le gâteau d’anniversaire (et devant le volcan Misti).



Retour à 16h30, ce qui nous permet d’empaqueter à nouveau les échantillons et de mettre les points d’échantillonnage sur la carte. Nouvel échantillonnage avant un trajet retour vers Arequipa de deux heures dont 1h45 d’une piste très chaotique, digne du Paris-Dakar !



Dimanche 8 juillet 2018


Nous partons tôt le matin pour une journée d'échantillonnage sur deux sites principaux : une très grosse ignimbrite qui affleure après l’érosion du Rio Chili (13 Ma) tout près d’Arequipa, puis dans la vallée de La Roya.


Affleurements causés par le Rio Chili

Vallée de la Roya (volcan Misti en arrière plan à droite et Chachani à gauche)


Jean-Luc Le Pennec (IRD)

Adeline Aroskay (Sorbonne Université) et Rigoberto Aguilar Contreras (INGEMMET)



Nous déjeunons ensuite dans une picanteria, restaurant de quartier populaire, typique d’Arequipa. La cuisine y est excellente et copieusement servie !


Dejeuner avec nos collègues de l’INGEMMET à la Picanteria



L'après-midi se passe à l'hôtel où nous sommes rentrés travailler.


Télétravail de fin de journée pour Adeline et Sophie



Le soir, nous retrouvons une dernière fois nos collègues de l’INGEMMET pour un dîner dans le centre d’Arequipa…. Cochon d'Inde au menu pour les plus motivés, plat de fête au Pérou.


Cochon d’Inde bien cuit !



Lundi 9 juillet 2018

Aujourd’hui, nous quittons Arequipa. Une journée de route qui nous attend pour aller dans la montagne, au nord-ouest d’Arequipa, dans la ville de Chuquibamba où nous comptons échantillonner des ignimbrites plus anciennes. La première bonne surprise est que la route a été entièrement refaite, nous mettons donc moins de temps que prévu et pouvons finalement échantillonner une ignimbrite dès cet après-midi. La seconde surprise, bien meilleure encore, réside dans le panorama magnifique de cette vallée creusée par un rio dans les contreforts du massif andin, qui sont admirables tant du point de vue esthétique que géologique.



Sur la route entre Arequipa et Cotahuasi...




Discordance angulaire visible entre Arequipa et Chuquibamba (changement d’inclinaison entre les dépôts sédimentaires soulevés par la surrection Andine sur laquelle se sont ensuite accumulés d’autres sédiments à l’horizontal)



Nous trouvons de quoi nous loger dans un petit hôtel à Chuquibamba, confort et accueil plus que sommaires... Puis nous filons faire un prélèvement avant la nuit et décidons de ne rester qu’une nuit et de coupler nos prélèvements du lendemain au trajet vers Cotahuasi.




Mardi 10 juillet 2018


Nous effectuons deux prélèvements à proximité de Chuquibamba puis nous prenons la route du col qui passe entre deux volcans pour nous amener dans la vallée suivante.



Ramassage d’obsidienne pour dater l’affleurement


Obsidienne prélevée



Les panoramas sont à nouveau superbes. Au col, à 4 700 m, se trouve un petit lac avec un volcan enneigé en arrière plan et des lamas sur la route avant d'arriver au Cotahuasi dans l’un des (à moins que ce ne soit le) canyons les plus profonds du monde, pas mal !! Dommage que des nuages nous cachent un peu le soleil.

Vallée de Cotahuasi


A notre arrivée, les chauffeurs nous donnent le résultat du match France-Belgique de la coupe du monde FIFA 2018. Bizarrement, Hervé a passé sa soirée à sourire comme un gamin...


Jean-Luc Le Pennec nous donne de très nombreuses indications sur la formation de telle ou telle ignimbrites et nous aide a identifier leur base et sommet et nous donne des indications pour prélever des échantillons les plus à même de témoigner d’un passage dans l’atmosphère, ceci est très précieux pour la réussite du projet. Au-delà de sa connaissance des volcans, il nous fait profiter de son expérience de la culture sud américaine.



Mercredi 11 juillet 2018

Un premier prélèvement de dépôt plinien non prévu au programme, puis une ignimbrite. Le site de prélèvement suivant n’est pas accessible à cause d’un gros glissement de terrain qui a détruit la route.


Le glissement de terrain



Nous déjeunons tardivement car nous regardons la deuxième mi-temps de Croatie-Angleterre mais pas le temps pour la victoire de nos futurs adversaires durant les prolongations ! Qu’a cela ne tienne, nous nous rattrapons sur le dernier prélèvement avec un superbe point de vue....


Le dernier point de prélevement se trouve en haut de la crète à droite de l’éperon rocheux au centre du cliché


Erwan et Jean Luc en train de prélever.



Alors que la nuit tombe, nous redescendons, un peu fatigués par la montée.


La vue depuis l’un des sites de prélèvement





Jeudi 12 juillet 2018

Aujourd’hui c'est notre dernière grosse journée de prélèvements, il n’en restera plus qu’un a faire en partant demain de Cotahuasi pour Arequipa.


Après une douche froide dans une salle de bain à moins de 10°C, une longue marche nous attend. Nous rejoignons d’abord le village voisin de Pampamarca, qui semble tout près de notre village sur la carte, mais à une heure de piste en bordure de ravin. Surtout ne pas repenser au glissement de terrain rencontré la veille ! Au point de départ de notre sentier, 800 m de dénivelés nous attendent, entre 3 300 et 4 100 m d'altitude. Après 1h30 de marche, nous arrivons un peu fatigués (par le dénivelé et surtout par le manque d’oxygène) mais suffisamment en forme pour pratiquer quelques prélèvements en surplomb des cheminées de fées. A nouveau, un extraordinaire panorama s'offre à nous.


Vue vers la vallée de Cotahuasi à droite depuis le site d’échantillonnage avec au premier plan, les cheminées de fée, à droite le village de Pampamarca.


Vue vers la vallée du Rio Cotahuasi à gauche du site d’échantillonnage


Erwan en train d’échantillonner à 4 100 m d’altitude


Les cultures en terrasses en contrebas du site de prélèvement





Nous redescendons très lentement en nous chargeant de pierres à chaque affleurement. Six heures se sont écoulées depuis le début de notre ascension. Nous rentrons à l'hôtel, fatigués.



Vendredi 13 juillet 2018

Cette fois la douche est vraiment trop froide…


Aujourd’hui, nous prenons la route de retour vers Arequipa par le chemin inverse. Un dernier prélèvement à la sortie de Cotahuasi puis, à nouveau, le col à 4 700 mètres d'altitude. Il y a beaucoup de vent et de poussières, il est très difficile de respirer. Nous descendons ensuite de 4 400 mètres en seulement 1h30…


Une dernière ignimbrite pour la route…



A nouveau la vallée, un déjeuner d’écrevisses. Puis, rien que le désert... Douze heures après notre départ, nous arrivons enfin à Arequipa. Il est 21h, il nous faut emballer les nouveaux échantillons.



Samedi 14 juillet 2018

Le moment d’envoyer nos précieux échantillons est arrivé : 70 kg de dépôts volcaniques en petits sachets. Leur expédition par la Poste péruvienne est presque aussi complexe que les prélèvements eux-mêmes.. Après 3h30 passées à la Poste, les 6 cartons sont expédiés. Il nous reste à attendre quelques semaines pour les retrouver à Paris.


Avec tout cela, nous arrivons à l’aéroport juste à l'heure et nous sommes de retour à Paris  dimanche 15, à temps pour voir la France remporter la coupe du monde de football contre la Croatie, histoire de clore en beauté cette mission !


Nous avons pu collecter des échantillons dans tous les affleurements que nous avions identifiés au préalable, la mission est donc un succès. Il n'y a plus qu’à faire parler tous ces cailloux mais ça, c'est une autre affaire….

 



Texte et photos : Sophie Szopa (LSCE-IPSL)

Mise en page : Isabelle Genau (ICoM - Service de communication IPSL)