Hawaii : l’océan et le volcan // The ocean and the volcano

Des phénomènes de houle sont observés en permanence sur tous les océans du globe. En effectuant des ondulations accompagnées de mouvements ascendants et descendants, les houles agissent sur le plancher océanique et délivrent un signal constant. Ces microséismes océaniques traversent la terre et apparaissent en surface sur les sismomètres. Le HVO a mis en place un certain nombre de sismomètres sur le Kilauea pour contrôler les processus volcaniques et les mouvements de failles actives. Lorsque le magma ne se déplace pas à l’intérieur du Kilauea et lorsque le volcan n’est pas en éruption, les microséismes océaniques apparaissent sur les sismomètres où ils laissent un signal répétitif constant.

Les signaux microsismiques présentent de grandes variations au cours des périodes où le Kilauea  traverse des épisodes d’inflation et déflation en raison du déplacement du magma sous la surface. Des variations similaires se produisent lorsque le volcan est en éruption, comme c’est le cas actuellement. Les scientifiques mesurent les différences entre les microséismes observés pendant les périodes d’activité volcanique et ceux enregistrés pendant les périodes de calme. Le but est d’identifier quand, où et pendant combien de temps le magma a migré et est resté stocké sous le Kilauea.

Les scientifiques du HVO ont récemment utilisé cette technique pour essayer de comprendre les événements qui ont conduit à l’effondrement du sommet du volcan et à l’éruption dans la Lower East Rift Zone en 2018. Les données microsismiques associées à des schémas sismiques et de déformation plus traditionnels donnent des indications sur l’augmentation de la pression dans la partie superficielle du réservoir magmatique au sommet du Kilauea. Le sommet et l’East Rift Zone ont immédiatement commencé réagir et à montrer une inflation, signe que le magma se déplaçait dans ces parties du volcan.

Les variations microsismiques ont également révélé qu’un séisme d’une magnitude de M 5,3 un an auparavant avait considérablement affaibli la croûte à la surface du volcan sous le  Pu’uO’o. Les scientifiques du HVO ont émis l’hypothèse que la hausse de pression au sommet du Kilauea s’ajoutant à l’affaiblissement de la croûte peu profonde sous le Pu’uO’o avait créé des conditions favorables au déplacement du magma le long de la zone de rift et le déclenchement de l’éruption en 2018.

Les scientifiques du HVO ont récemment installé huit sismomètres temporaires supplémentaires autour du cratère de l’Halema’uma’u au sommet du Kilauea, pour suivre les mouvements du magma sous le nouveau lac de lave. Ces sismomètres temporaires, en même temps que le réseau sismique permanent, permettent un échantillonnage spatial plus large des microséismes océaniques qui traversent le réservoir magmatique du Kilauea. Cela permet une étude plus précise de l’endroit où des changements physiques se produisent sous le cratère.

Le fait que l’éruption actuelle soit confinée à l’intérieur du cratère de l’Halema’uma’u au sommet du Kilauea est idéal pour étudier les mécanismes physiques associés à cette éruption. En analysant ces données, les scientifiques du HVO espèrent répondre à plusieurs questions: 1) Où se situent la source magmatique et les conduits empruntés par ce même magma pendant cette éruption ? 2) Cette technique peut-elle aider à comprendre les petites variations de l’activité volcanique observées à certains moments au cours de cette éruption ? 3) Cette technique peut-elle fournir des indices sur la fin de l’éruption ? 4) Dans quelle mesure peut-on appliquer les leçons de cette étude à la compréhension et à la prévision des futures éruptions du Kilauea?

Source: USGS / HVO

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Ocean swells occur continuously around the world. As these swells rise and fall, they couple with the ocean floor below them creating a constant signal. These oceanic microseisms, travel through the solid earth and are observed at the surface using  seismometers.

HVO has a number of seismometers in place across Kilauea Volcano for monitoring volcanic processes and active fault movements. When magma is not moving within or erupting from Kilauea, the oceanic microseisms appear on seismometers as a repeating and unchanged signal.

The microseismic signals display large variations during periods when Kilauea is inflating or deflating due to magma moving beneath its surface. Similar variations occur when the volcano is actively erupting, such as now. Scientists measure differences in these observed microseisms during periods of volcanic activity relative to times of quiet, in an effort to identify when, where, and for how long magma is migrating and being stored within Kilauea.

HVO scientists recently applied this technique to better understand the events leading up to the 2018 Lower East Rift Zone eruption and summit collapse. Microseism data combined with more traditional seismic and deformation patterns document the increase of pressure within the shallow region of the magma storage reservoir at Kilauea’s summit. Both the summit and the East Rift Zone immediately began expanding rapidly, suggesting that magma was moving into these regions.

Variations in microseisms also revealed that an M 5.3 earthquake a year earlier had significantly weakened the volcanic crust directly beneath Pu’uO’o. HVO scientists hypothesized that the combination of increased pressure at Kilauea’s summit and the weakening of the shallow crust beneath Pu’uO’o, created conditions favourable for magma to move downrift and erupt in 2018.

HVO scientists recently deployed eight additional temporary seismometers around Halema’uma’u Crater, at the summit of Kilauea, to track magma movements beneath the new lava lake. These temporary seismometers, along with HVO’s permanent seismic network, allow for a larger spatial sampling of the oceanic microseisms travelling through Kilauea’s magma reservoir. This, in turn, means a denser sampling of where physical changes are occurring beneath the crater.

Confinement of the ongoing eruption within Halema’uma’u Crater at Kilauea’s summit is ideal for surveying the physical mechanisms associated with this eruption. With analysis of these data, scientists at HVO hope to answer several questions: 1) where is the magma source and pathways for this eruption?; 2) can this technique help us understand small increases and decreases in volcanic activity observed at times during this eruption?; 3) can this technique provide clues for when the eruption will end?; and 4) how can we apply what we have learned in this study to assist in better understanding and forecasting volcanic activity associated with future eruptions at Kīlauea?

Source : USGS / HVO

Crédit photo : USGS / HVO

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