Le soufre du Kilauea (Hawaii) // The sulfur of Kilauea Volcano (Hawaii)

Le soufre est un élément chimique très répandu sur les volcans actifs où on peut le trouver sous différentes formes.
Pour de nombreux Hawaiiens, le premier contact avec les éruptions du Kilauea se fait par le « vog », raccourci pour « volcanic fog », autrement dit « brouillard volcanique », un mélange de dioxyde de soufre et de particules de sulfates. Cependant, sur le Kilauea, le soufre ne se limite pas aux composants du « vog ».

Le dioxyde de soufre (SO2) et le «vog»: Le «vog» affecte les îles hawaïennes depuis la nuit des temps, depuis que les masses des îles ont percé la surface de l’océan, ce qui a permis aux gaz volcaniques de se répandre directement dans l’atmosphère. Lorsque le magma monte vers la surface, la diminution de la pression sur la roche fondue entraîne la dissolution de soufre et d’autres éléments volatils qui vont former divers gaz. Lorsque le magma atteint une faible profondeur, le soufre dissous forme principalement du SO2. Une fois émis dans l’air, le SO2 réagit avec l’oxygène, l’humidité atmosphérique, la lumière du soleil et d’autres gaz et particules pour créer le «vog» qui est emporté par les alizés.

Le dioxyde de soufre (SO2) et l’éruption: Avec l’éruption dans la Lower East Rift Zone (LERZ) et l’affaissement du sommet du Kilauea, les émissions de SO2 ont considérablement augmenté. Leurs niveaux sont maintenant trois à sept fois plus élevés qu’avant le début de l’éruption en cours. La plus grande partie du SO2 émis sur la LERZ est émise lorsque la lave sort des fractures actives, bien qu’une partie du SO2 soit également émise par les coulées de lave et l’entrée de cette dernière dans l’océan.
Les fortes émissions de gaz dans la LERZ, principalement au niveau de la Fracture n° 8, ont entraîné une augmentation du «vog» et une mauvaise qualité de l’air en aval des bouches actives. Lorsque soufflent les alizés, le ‘vog’ est envoyé vers le sud et l’ouest, d’abord à travers le district de Puna, puis vers le district de Ka’u et le long de la côte de Kona, avant d’être emporté vers le large. Sous certaines conditions de vent, le ‘vog’ peut atteindre le sommet du Mauna Kea et traverser l’Océan Pacifique jusqu’à Guam, à environ 6 500 kilomètres du Kilauea.

Le sulfure d’hydrogène (H2S): Lorsque SO2 provenant du magma peu profond interagit avec les eaux souterraines, le SO2 se dissout et peut être réémis sous forme de sulfure d’hydrogène (H2S). Ce processus produit l’odeur d’œuf pourri observée sur les sites hydrothermaux tels que les Sulfur Banks dans le Parc National des Volcans. Le nez de l’Homme est très sensible au H2S, et la plupart des gens détectent son odeur d’œuf pourri à des concentrations dix mille fois plus faibles que les niveaux considérés comme dangereux pour la santé.

Le soufre natif: Le soufre est également stable sous sa forme élémentaire, connue sous le nom de «soufre natif». Cette forme de soufre présente une structure cristalline de couleur jaune. Sur le Kilauea, on trouve du soufre natif auprès des fumerolles volcaniques, telles que les Sulfur Banks, où sont émis aussi bien du SO2 et que du H2S.
Le soufre natif, formé à partir d’une réaction chimique (SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O), n’est stable à l’état solide qu’à des températures relativement basses en milieu volcanique et inférieures à 115° C. Au-dessus de cette température, le soufre fond, formant un liquide de couleur orange vif. Un bon endroit pour observer ce liquide orange est le cratère du volcan Kawah Ijen sur l’île de Java en Indonésie. À l’intérieur du cratère, le soufre natif est extrait dans des conditions très difficiles et malsaines. À des températures plus élevées (près de 200° C), le soufre fondu prend des nuances de rouge très spectaculaires. Si la température approche les 450° C et que l’oxygène atmosphérique est présent, le soufre natif brûle et forme du dioxyde de soufre (S + O2 = SO2).
Source: HVO.

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Sulfur is a widespread chemical element on active volcanoes where it can be found in different forms.

For many Hawaii residents, interaction with Kilauea Volcano’s eruptions is through “vog” short for “volcanic fog” a hazy mixture of sulfur dioxide gas and sulfate particles. However, sulfur on Kilauea is not limited to vog components.

Sulfur is an exceptional element in that its atoms have a range of electron configurations (commonly referred to as oxidation states). This results in spectacularly diverse forms of sulfur, many of which are found on Kilauea, some of which are described here below.

Sulfur dioxide (SO2) and ‘vog’: ‘Vog’ has impacted the Hawaiian Islands ever since island landmasses rose above the ocean’s surface, which allowed volcanic gases to be released directly into the atmosphere. As magma rises toward the surface, decreasing pressure on the molten rock causes dissolved sulfur and other volatile elements to form various gases. When magma reaches shallow depths, dissolved sulfur primarily forms SO2 gas. Once emitted into the air, SO2 reacts with oxygen, atmospheric moisture, sunlight, and other gases and particles to create the ‘vog’ that is blown by thr trade winds.

Sulfur dioxide (SO2) and the eruption: With Kilauea’s ongoing eruption in the Lower East Rift Zone (LERZ) and continued summit subsidence, SO2 emissions from the volcano have increased substantially. Their levels are now three to seven times higher than before the current activity began. Most of the SO2 released on the LERZ is produced as lava is erupted from the active fissures, although some SO2 is also emitted from the lava flows and ocean entry.

High gas emissions from the LERZ, primarily Fissure 8, have resulted in increased ‘vog’ and poor air quality downwind of the active vents. During typical trade winds, ‘vog’ is carried south and west across the Puna District, then on toward Ka’u and along the Kona coast, before being blown farther offshore. During certain wind conditions, ‘vog’ has reached the summit of Mauna Kea and stretched across the Pacific as far away as Guam, about 6,500 kilometres from Kilauea.

Hydrogen sulfide (H2S): When SO2 gas from shallow magma interacts with groundwater, the SO2 dissolves and can be re-emitted as hydrogen sulfide gas (H2S). This process produces the rotten egg scent noted at hydrothermal features such as Sulphur Banks in Hawai‘i Volcanoes National Park. Human noses are highly sensitive to H2S, and most people can detect its rotten egg smell at concentrations about ten thousand times lower than levels considered to be hazardous to health.

Native Sulfur: Sulfur is also stable in its elemental form, known as “native sulfur.” This form of sulfur is a yellow crystalline solid. At Kīlauea, native sulfur is found at volcanic fumaroles, such as Sulphur Banks, where both SO2 and H2S gases are emitted.

Native sulfur, formed from a chemical reaction (SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O), is stable in solid form only at relatively low volcanic temperatures of less than 115°C. Above this temperature, sulfur melts, forming a vivid orange liquid. A typical place to observe this orange liquid is the crater of Kawah Ijen Volcano on the island of Java in Indonesia. Inside the crater, native sulfur is extracted in very difficult and unhealthy conditions. At hotter temperatures (near 200°C), molten sulfur turns dramatic shades of red. If temperatures approach 450° C and atmospheric oxygen is present, native sulfur burns, forming sulfur dioxide (S + O2 = SO2).

Source: HVO.

Naissance du « vog » dans le cratère de l’Halema’uma’u

Soufre des Sulfur Banks dans le Parc National des Volcans d’Hawaii

Concrétion de soufre sur l’île de Vulcano (Sicile)

Draperie de soufre sur le Kawah Ijen (Indonésie)

Photos: C. Grandpey

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