Mois : mars 2022

Nouvelle approche du processus éruptif au Kamchatka // New approach to the eruptive process in Kamchatka

Quoiqu’en disent certains, la prévision éruptive reste à un niveau très bas, comme le montrent les bilans humains des dernières éruptions majeures. La mise en place du principe de précaution permet aujourd’hui d’éviter le pire. Il est préférable d’évacuer les populations menacées, parfois pour rien, plutôt que de déplorer des centaines, voire des milliers, de victimes.

Malgré des progrès techniques significatifs, nous ne savons que très peu de choses sur le processus éruptif, autrement dit comment fonctionne un volcan. La classification élémentaire en volcans rouges et volcans gris montre que tous les volcans ne se manifestent pas de la même façon Aucune éruption ne ressemble à une autre. Un article publié sur le site Futura nous explique qu’une nouvelle étude montre la complexité du réseau de conduits d’alimentation sous les volcans du Kamchatka (Russie).

Tous les volcans ont un point commun : c’est l’ascension du magma issu de la fusion partielle du manteau supérieur qui gère le processus éruptif, mais la suite est plus complexe. Le style et la fréquence des éruptions peuvent être très variables, non seulement entre les différents volcans du globe, mais également sur un même édifice volcanique. Cette variabilité est avant tout due à la façon dont le magma progresse vers la surface. Le processus d’ascension du magma dépend notamment de l’épaisseur et de la composition de la croûte, facteurs qui vont influencer la capacité de stockage du magma à des niveaux intermédiaires, sa cristallisation, son dégazage, sa différenciation ainsi que les interactions chimiques avec les roches encaissantes.

Auparavant, on considérait généralement que le magma était stocké dans des réservoirs stables situés à faible profondeur. Toutefois, de plus en plus d’études expliquent que l’on a affaire à des mécanismes plus complexes. Les réservoirs magmatiques sembleraient plutôt échelonnés sur toute l’épaisseur de la croûte, avec une distribution du magma hétérogène. Ces différents réservoirs seraient reliés entre eux de manière intermittente. La variabilité des éruptions dépendrait donc de l’évolution et de l’interaction avec le temps de ces différentes zones de stockage du magma au sein de la croûte terrestre. Le conditionnel est de rigueur car il s’agit d’une hypothèse avec de nombreuses inconnues

Des scientifiques de l’Institut des Sciences de la Terre de Grenoble, ainsi que leurs collègues russes viennent de caractériser le système magmatique profond du groupe volcanique Klyuchevskov au Kamchatka. Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé l’activité sismique – en particulier les trémors – générée par les volcans.

La pression exercée par le magma au sein du système magmatique varie avec le temps. Ces variations de contrainte engendrent une activité sismique qui peut être mesurée. Il peut s’agir de signaux transitoires ou de petites secousses, les trémors, qui durent sur de longues périodes de temps. Leur analyse permet de définir la dynamique du système volcanique dans l’espace, mais également de suivre son évolution dans le temps.

Les chercheurs ont analysé l’évolution de l’activité sismique sur certains volcans situés sur la péninsule du Kamchatka. Le volcanisme de la région est le résultat de la subduction de la plaque Pacifique sous la péninsule. Les résultats de l’étude, publiée dans la revue Science Advances, montrent que le système magmatique s’étage sur toute l’épaisseur de la croûte. Il prendrait sa source à la base de la croûte, au niveau du Moho (environ 30 kilomètres de profondeur) et se ramifierait vers le haut pour alimenter plusieurs volcans par le biais de différents conduits. Le système magmatique pourrait ainsi s’étendre horizontalement sur de grandes distances. Grâce à l’analyse des trémors, les chercheurs ont pu définir les zones actives du système et suivre leur évolution dans le temps. L’existence de « bouchons » pourrait empêcher temporairement le magma de progresser, faisant localement augmenter la pression jusqu’à la rupture. Ce processus mènerait à l’activation transitoire des différentes zones. Là encore, le conditionnel est de rigueur.

Cette étude montre que nous progressons dans notre approche du processus éruptif, mais que de nombreuses questions restent aussi sans réponse.

Source: Futura (autrefois Futura-Sciences).

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Despite what some people say, eruptive prediction remains at a very low level, as shown by the human tolls of the last major eruptions. The implementation of the precautionary principle now makes it possible to avoid the worst. It is better to evacuate threatened populations, sometimes for nothing, than to deplore hundreds, even thousands, of victims.
Despite significant technical progress, we know very little about the eruptive process, in other words how a volcano works. The basic classification into red volcanoes and grey volcanoes shows that all volcanoes do not work in the same way No eruption looks like another. An article published on the Futura website explains that a new study shows the complexity of the network of supply conduits beneath the volcanoes of Kamchatka (Russia).
All volcanoes have one thing in common: it is the ascent of magma resulting from the partial melting of the upper mantle that manages the eruptive process, but what follows is more complex. The style and frequency of eruptions can vary greatly, not only between different volcanoes around the globe, but also on the same volcanic edifice. This variability is mainly due to the way magma is transported from the depth to the surface. The characteristics of magma ascent depend, among others, on the thickness and composition of the continental crust, which will influence the storage capacity of magma at intermediate levels, its crystallization, its degassing, its differentiation as well as the chemical interactions with the surrounding rocks.
Previously, magma was generally considered to be stored in stable reservoirs located at shallow depths. However, more and more studies explain that we are dealing with more complex mechanisms. The magmatic reservoirs would seem rather staggered over the entire thickness of the crust, with a heterogeneous distribution of magma. These different reservoirs would be interconnected intermittently. The variability of eruptions would therefore depend on the evolution and interaction over time of these different magma storage zones within the Earth’s crust. The conditional is required because it is a hypothesis with many unknowns
Scientists from the Institute of Earth Sciences in Grenoble, together with their Russian colleagues, have just characterized the deep magmatic system of the Klyuchevskov volcanic group in Kamchatka. The researchers used the seismic activity – in particular the tremors – produced by the volcanoes.
The pressure exerted by magma within the magma system varies with time. These stress variations generate seismic activity that can be measured. These can be transient signals or tremors that last over long periods of time. Their analysis makes it possible to define the dynamics of the volcanic system in space, but also to follow its evolution over time.
The researchers analyzed the evolution of seismic activity on some volcanoes located on the Kamchatka Peninsula, a result of the subduction of the Pacific plate which plunges under the peninsula. The results of the study, published in the journal Science Advances, show that the magmatic system is staggering through the entire thickness of the crust. The system would take its source at the base of the crust, at the level of the Moho (about 30 kilometers deep) and would branch upwards to feed several volcanoes through different conduits. The magmatic system could thus extend horizontally over large distances. Thanks to the analysis of tremors, the researchers were able to define the active zones of the system and follow their evolution over time. The existence of « plugs » could temporarily prevent magma from progressing, locally increasing the pressure until rupture. This process would lead to the transient activation of the different zones. Again, the conditional is required.
This study shows that we are progressing in our approach to the eruptive process, but that many questions also remain unanswered.
Source: Futura (formerly Futura-Sciences).

Carte montrant la fosse Kourile-Kamchatka, résultat de la subduction de la plaque Pacifique sous la péninsule. On notera, dans la partie septentrionale de la zone, la jonction avec l’arc aléoutien (Source: Wikipedia)

Volcan Klyuchevskoy (Source : KVERT)

La fonte des glaciers de montagne // The melting of mountain glaciers

Selon une nouvelle étude réalisée par des chercheurs britanniques et publiée en février 2022 dans la revue Nature Geoscience, les glaciers de montagne continuent de reculer en raison du changement climatique et sont moins volumineux qu’on ne le pensait auparavant. Cette situation met en danger des millions de personnes qui dépendent des glaciers pour leur approvisionnement en eau.
Par exemple, les chercheurs ont découvert que les glaciers des Andes stockent 23 % d’eau douce en moins par rapport aux estimations précédentes. La plus grande ville de Bolivie, La Paz, avec plus de deux millions d’habitants, dépend fortement des eaux de ruissellement des glaciers pour l’agriculture et pour lutter contre contre la sécheresse.

De la même manière, les autorités péruviennes s’inquiètent de la fonte des glaciers dans leurs montagnes. La disparition de la glace signifierait plus d’eau pour la population, pour l’irrigation et pour l’hydroélectricité. Les agriculteurs devraient quitter les campagnes pour aller vivre à Lima, la capitale, qui dépend également des glaciers pour son approvisionnement en eau.

Comme les glaciers perdent plus de masse en fondant qu’ils n’en gagnent par accumulation de neige en amont, le débit des rivières qui y prennent leur source devient irrégulier, avec parfois des périodes d’inondation, et ces cours d’eau finissent par se tarir, d’abord à basse altitude, puis à des niveaux plus élevés.
La découverte de cette perte de glace est importante et aura des conséquences pour des millions de personnes dans le monde. Cependant, certaines montagnes comme l’Himalaya, ont plus de glace – jusqu’à un tiers – que prévu, ce qui réduira la pression sur les ressources en eau dans la région. À l’échelle mondiale, cependant, l’étude de données satellitaires couvrant 98% des glaciers a révélé que le volume de l’ensemble des glaciers était inférieur de 11% aux estimations précédentes.

Un point positif concerne l’élévation du niveau de la mer, considéré comme l’une des conséquences les plus inquiétantes du réchauffement climatique. Tout au long du 20ème siècle, la fonte des glaciers a été l’une des principales causes de la montée du niveau des océans, sans oublier leur dilatation avec la hausse des températures. La nouvelle étude réduit la contribution potentielle des glaciers à l’élévation du niveau de la mer d’environ 33 à 26 centimètres.
Cette réduction, bien que non négligeable, reste peu de chose par rapport à l’impact de la fonte des calottes glaciaires qui reste la principale cause de l’élévation du niveau de la mer au 21ème siècle. Les étendues de glace de plusieurs kilomètres d’épaisseur qui recouvrent l’Antarctique occidental et le Groenland contiennent suffisamment d’eau pour faire monter le niveau des océans d’environ 13 mètres.

Malgré leur immobilité apparente, les glaciers sont constamment en mouvement; ce sont des rivières de glace qui avancent par gravité. Grâce à l’imagerie satellitaire, les chercheurs ont pu suivre le mouvement de l’ensemble des glaciers de la planète depuis l’espace. Pour créer une base de données à propos de leur écoulement, ils ont étudié plus de 800 000 couples d’images satellites montrant les glaciers avant et après un moment donné, y compris de grandes calottes glaciaires, des glaciers alpins avançant plus rapidement dans des vallées étroites, d’autres à la progression plus lente dans des vallées plus larges, et des glaciers venant vêler dans la mer.
L’analyse des images haute résolution fournies par les satellites de la NASA et de l’Agence spatiale européenne a nécessité plus d’un million d’heures de calculs sur les superordinateurs de Grenoble.

Dans la mesure où il y a moins de glace dans les glaciers sur Terre, ils disparaîtront plus tôt que prévu de sorte que les zones habitées qui dépendent de leur glace et de leur eau subiront plus tôt les effets du changement climatique. Dans sa conclusion, l’étude explique que « dans tous les coins de la planète, la saisonnalité des niveaux d’eau des rivières changera de façon spectaculaire en fonction de la vitesse de fonte des glaciers ».
Source : France 24.

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According to a new study by British researchers released in February 2022 in the journal Nature Geoscience , mountain glaciers shrinking due to climate change are less voluminous than previously understood, putting millions who depend on them for water supply at risk.

For instance, the researchers found that glaciers in the Andes store 23 percent less fresh water compared to earlier estimates. Bolivia’s largest city La Paz, with more than two million inhabitants, is highly dependent on glacier runoff for agriculture and as a buffer against drought. In the same way, Peruvian authorities worry about the melting of glaciers in the country’s mountains. No more ice would mean no water fot the population, for irrigation and for hydroelectricity. Farmers would have to move to Lima, the capital, which also depe,ds on the glaciers for its water supply.

As glaciers lose more mass through melt-off than they gain with fresh snow, water flows become irregular — including periods of flooding — and eventually dry up, first in low altitude mountains, and eventually in higher ones.

The finding of less ice is important and will have implications for millions of people living around the world. Some regions, however, including the Himalayan mountains, were found to have up to a third more ice than thought, which will reduce the pressure on water resources. Globally, however, the satellite-based survey covering 98 percent of the world’s glaciers found that the volume of all glaciers combined was 11 percent smaller than earlier calculations.

One silver lining is the implications for sea level rise, projected to be among the most devastating consequences of global warming. Throughout the 20th century, melting glaciers was one of the main causes of rising ocean levels, along with the expansion of sea water as it warms. The new estimate lowers the potential contribution of glaciers to sea level rise from about 33 to 26 centimetres.

That reduction, while not insignificant, is incidental compared to the impact of melting ice sheets, which have become the main cause of rising sea levels in the 21st century. The kilometres-thick blankets of ice atop West Antarctica and Greenland hold enough frozen water to lift oceans some 13 metres.

Despite their apparent immobility, glaciers are constantly on the move, pushed by gravity. Using satellite imagery, the researchers were able to track the motion of glaciers from space at the global scale. To create an ice flow database, they studied more than 800,000 pairs of before-and-after satellite images of glaciers, including large ice caps, narrow alpine glaciers, slow valley glaciers and fast tidewater glaciers.

The high-resolution images, captured by NASA and European Space Agency satellites, required more than one million hours of computational time on super-computers in Grenoble.

Because there is less ice stored in the world’s glaciers than previously thought, they will disappear earlier than expected, and so the communities that depend on their ice and water will experience the worst effects of climate change sooner. In its conclusion, the study explains that « in every corner of the planet, the seasonality of river water levels will change dramatically as glaciers melt away. »

Source : France 24.

Photos : C. Grandpey

La musique du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s music (Hawaii)

Différentes sortes de perturbations peuvent affecter le réservoir magmatique ou le lac de lave au sommet du Kilauea : arrivée de poches de gaz, effondrements des parois du cratère dans le lac de lave, etc. Lorsqu’un réservoir magmatique ou un lac de lave est perturbé, le fluide qu’il contient peut réagir de diverses manières. Dans un lac de lave, comme celui qui existait de 2008 à 2018 dans le cratère de l’Halema’uma’u, ces mouvements de fluides peuvent parfois être observés sous forme d’ondulations ou de clapotis à la surface du lac.
Il est possible de détecter des mouvements de magma en profondeur en utilisant des sismomètres pour mesurer les vibrations du sol. Toutefois, les signaux sismiques générés par le mouvement du magma sont souvent différents des autres types de signaux sismiques. Comparé aux séismes conventionnels, le magma en mouvement génère habituellement des vibrations relativement lentes au moment où le sol monte et descend pendant un laps de temps de plusieurs secondes ou dizaines de secondes.
Pendant des décennies, les scientifiques ont interprété ces signaux sismiques comme des preuves de migration ou d’accumulation du magma en profondeur, susceptibles d’annoncer une éruption imminente. Ces dernières années, toutefois, ils ont acquis de nouvelles méthodes pour interpréter ces signaux sismiques et pour résoudre les propriétés des systèmes magmatiques.
Un réservoir magmatique ou un lac de lave vibrent plus fortement à certaines fréquences – les fréquences de résonance – qui dépendent de la géométrie du réservoir magmatique ou du lac de lave, mais aussi des propriétés du magma ou de la lave qui s’y trouve, comme la température et la teneur en gaz. Ces vibrations ressemblent à la façon dont les notes de musique produites par un instrument comme une flûte de pan sont liées à la forme de l’instrument et aux propriétés de l’air qu’il contient.
Si un magma ou une lave est très fluide, une seule perturbation peut faire résonner le corps magmatique pendant des dizaines de minutes (voir figure ci-dessous).
Les variations dans les fréquences de résonance peuvent indiquer des changements dans la quantité de gaz contenue dans le magma ou la lave, facteur important pour comprendre son potentiel éruptif. De plus, des fluctuations dans la durée de résonance peuvent indiquer des changements dans la température du magma ou de la lave, ce qui indique aux scientifiques une possible arrivée de magma juvénile à haute température.
Une telle résonance a permis de déterminer la géométrie du système magmatique sommital peu profond du Kilauea. Les scientifiques ont constaté que le conduit reliant le réservoir sommital peu profond au lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u de 2008 à 2018 mesurait plus de 15 mètres de large. Cette résonance a également révélé la dynamique complexe du magma au cours de la dernière décennie, ce qui explique le niveau d’activité élevé du volcan Kilauea.
Source : HVO.
L’article ne précise pas si le Kilauea vibre ces jours-ci, mais l’activité dans le cratère de l’Halena’uma’u est relativement faible. La lave alterne apparitions et disparitions sur le plancher du cratère.

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Different types of disturbances may affect Kilauea’s summit magma reservoir or the lava lake : rising gas pockets, the fall of wall rocks into a lava lake, and so on. When a body of magma or lava is disturbed, the fluid in it can respond in a variety of ways. In a lava lake, such as the one that existed from 2008–2018 in Halema‘uma‘u crater, these fluid motions can sometimes be observed as ripples or sloshing of the surface.

One can also detect deeper magma motion by using seismometers to measure ground vibrations. The seismic signals generated by magma motion are often distinct from other types of seismic signals. Compared to normal earthquakes, magma motion usually produces relatively slow vibrations, where the ground rises and falls over several seconds or tens of seconds.

For decades scientists have been interpreting these seismic signals as evidence of underground magma migration or accumulation, which can be used to look for signs that might indicate an impending eruption. In recent years, scientists have been learning new methods to use these seismic signals to resolve properties of underground magma systems.

Magma or lava bodies vibrate most strongly at certain frequencies – resonant frequencies – that depend on the body’s geometry and the properties of the magma or lava it contains, such as temperature and gas content. This is similar to how the musical notes produced by an instrument like a pan flute depend on the instrument’s shape and the properties of the air in it.

If a magma or lava is very fluid, then a single perturbation can cause the magma body to resonate for tens of minutes (see figure below).

Changes in the resonance frequencies can indicate changes in the amount of gas contained within the magma or lava, which is important for understanding its eruptive potential. Additionally, changes in the resonance duration can indicate changes in the magma or lava temperature, which tells scientists if fresh hot magma is being brought up from deeper in the earth.

Such resonance has helped to reveal Kilauea’s shallow summit magma system geometry, for example suggesting that the conduit connecting its shallow summit magma reservoir with the overlying lava lake in Halema‘uma‘u from 2008–2018 was more than 15 meters wide. It has also revealed complex magma dynamics over the past decade which inform the restless nature of Kilauea Volcano.

Source : HVO.

The article does not specify whether Kilauea is vibrating these days, but activity within Halena’uma’u Crater is quite low, with lava appearing or disappearing on the crater floor.

Le graphique du haut montre le tracé d’un séisme classique peu profond, de magnitude M 2,0 enregistré en 2013 à quelques kilomètres au sud du sommet du Kilauea.

Le tracé du bas montre un enregistrement sismique, effectué en 2013, de la résonance du magma lors de l’impact produit par un rocher qui s’était détaché d’une paroi du cratère de l’Halema’uma’u. On notera les différentes échelles de temps; le séisme classique n’a duré qu’une vingtaine de secondes alors que chaque cycle d’oscillation du magma dans le graphique du bas a duré 40 secondes et les vibrations ont continué pendant plus de 20 minutes.

Quand un rêve se réalise….

C’est l’histoire de Maël, un petit Français de 10 ans, atteint d’une forme sévère de leucémie, une maladie dont le seul nom fait peur. Le gamin avait deux rêves : « admirer des dauphins en Méditerranée et voir un volcan de près ». Après avoir vu les dauphins, il a débarqué dans les îles Éoliennes pour visiter le cratère de Vulcano.

La réalisation de ce rêve a été possible grâce au Rotary Club Eolien et à son homologue de Bourgoin La Tour du Pin (France) qui ont suivi le parcours de Maël et de maman qui ont été invités à passer deux journées dans l’archipel éolien.
Maël a pu observé le cratère de Vulcano, avec « les yeux brillants et pleins d’émotion » grâce à la collaboration du maire de Lipari, et de la section INGV de Palerme dirigée par Franco Italiano que je salue ici. Grâce à cet élan de solidarité, l’enfant a pu réaliser son rêve de voir de près un volcan et ses phénomènes. Rappelons que l’accès au cratère de la Fossa est actuellement interdit, mais tout avait été prévu pour assurer la sécurité du jeune visiteur qui était encadré par des volcanologues.
En fin de journée, Maël et sa mère ont remercié tous ceux qui ont permis la réalisation d’un rêve d’enfant.

Crédit photo: Eolie News