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Geochemical imprint of volcanism in corals - GEOVOLCO

Applicant Sheldrake Thomas
Number 194204
Funding scheme Eccellenza
Research institution Department of Earth Sciences University of Geneva
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Geochemistry
Start/End 01.06.2021 - 31.05.2026
Approved amount 1'770'498.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Geochemistry
Other disciplines of Environmental Sciences

Keywords (10)

Hydrothermal activity; Volcanic tephra; LA-ICP-MS; Volcanic eruption record; Abiogenic experiments; Magmatic unrest; Biogenic experiments; Coral geochemistry; Bayesian statistics; Eruption duration

Lay Summary (French)

Lead
Les coraux croissent dans les eaux peu profondes autour des îles volcaniques des tropiques. Ils sont susceptibles d'enregistrer les changements et les perturbations de l'environnement qui les entoure, descellés sous forme de signaux géochimiques dans leur squelette. Ces squelettes se développent avec le temps, en formant des bandes de croissance. L’analyse géochimique à haute résolution de ces bandes de croissance permet une reconstruction détaillée des changements locaux. Les produits des éruptions (connus sous le nom de téphra) et les gaz émis par les volcans peuvent perturber la composition chimique de l'océan. Le but de ce projet est de comprendre comment ces perturbations volcaniques s'expriment dans le squelette d'un corail, et de développer une méthodologie pour reconstruire le volcanisme dans le passé.
Lay summary
Contenu et objectifs du travail de recherche 

Le principe de ce projet est de comprendre l'empreinte géochimique de l'activité volcanique dans le squelette des coraux, dans le but de reconstruire l'activité volcanique du passé. Cela impliquera deux aspects principaux : (i) comprendre quelles signatures géochimiques des volcans sont enregistrées dans les coraux ; et (ii) comprendre les mécanismes et les voies par lesquelles la géochimie volcanique est incorporée dans le squelette du corail. Ces questions seront comprises grâce à une intégration d’études expérimentales et de prélèvement sur le terrain.

Contexte scientifique et social du projet de recherché

Ce projet permettra de développer une méthode pour reconstruire l'activité volcanique passée à une résolution sans précédent. Cela aidera à la fois à la prévision et à la gestion à long terme des futures éruptions volcaniques, qui peuvent durer plusieurs années, voire plusieurs décennies.

Direct link to Lay Summary Last update: 27.11.2020

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Abstract

Corals grow in shallow waters around volcanic islands in the tropics, recording changes in the physico-chemical properties of the seawater. Carbonate skeletons precipitated by corals record environmental changes at sub-annual resolutions and have been used to reconstruct climatic changes. Volcanism influences the chemical properties of seawater via the emission of hydrothermal fluids from underwater vents and the deposition in the ocean of volcanic tephra from eruptions. These chemical changes can be recorded using coral skeletons and can thus be used to reconstruct magmatic unrest, including volcanic eruptions. This project is the first ever attempt to apply a structured methodology to reconstruct the volcanic and hydrothermal processes recorded in coral skeletons at a regional scale. The primary target of GEOVOLCO is to assess and identify the imprint of volcanism in corals and to understand the mechanisms by which volcanic processes are geochemically recorded in the coral skeleton.In regions like the Eastern Caribbean, where the modern eruption record is limited to a few events, little is known about the duration and evolution of eruptions over timescales of months to years. Because of their growth rates, corals can record timescales appropriate to address these open questions with much higher resolution (monthly) compared to classic chronometers in volcanic deposits (yearly to decadal). Corals have been shown to record hydrothermal fluids, which can give insights into the timescales of magmatic unrest prior to a volcanic eruption. Using corals as a geochemical recorder of the hydrothermal system, GEOVOLCO will also provide an unparalleled long-term record of the temporal evolution of magmatic unrest on volcanic islands. Importantly, because of their capacity to record hydrothermal activity, corals will provide the only proxy tracing the behaviour of volcanic systems during periods of non-eruptive activity, for which historical and geological records are generally absent.The causal link between volcanism and coral geochemistry that this project will investigate is novel. Corals present an opportunity to forensically examine volcanic records at a temporal resolution that is unparalleled geologically, during periods of eruptive activity, and importantly, also non-eruptive activity. GEOVOLCO will improve knowledge about the timescales of eruptive activity and associated magmatic unrest, which are important to inform long-term volcanic hazard assessments for island communities and to forecast volcanic eruptions.
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