Le Mauna Loa et le Kilauea sont les deux volcans les plus actifs de la Grande Ile d’Hawaï et leurs histoires éruptives se chevauchent. Ils sont situés à faible distance d’un de l’autre; leurs cratères sommitaux ne sont éloignés que d’environ 34 kilomètres.De plus, une partie du Kilauea s’est édifiée sur le flanc sud-est du Mauna Loa, le plus ancien des deux volcans.
Le Mauna Loa et le Kilauea produisent des coulées de lave qui peuvent parcourir plusieurs kilomètres depuis la source. De plus, ils émettent des panaches de tephra qui peut monter haut dans l’atmosphère et parcourir de longues distances en étant poussés par le vent. C’est pourquoi il peut parfois être difficile de déterminer quel volcan est responsable d’une coulée de lave ou d’un dépôt de tephra.
Connaître la source des matériaux émis, qu’il s’agisse du Mauna Loa ou du Kilauea, est important pour évaluer les risques volcaniques sur la Grande Ile d’Hawaï. Les géologues se tournent vers les événements du passé, qu’ils soient effusifs ou explosifs, pour comprendre la fréquence des éruptions volcaniques. Le calcul des intervalles de récurrence permet de déterminer la fréquence à laquelle des événements effusifs ou explosifs se produisent, et cela peut aider à prévoir quand ils sont susceptibles de se produire à l’avenir.
Par exemple, si les géologues observent un affleurement dans lequel six couches de tephra sont prises en sandwich entre une coulée de lave supérieure datée d’il y a 800 ans et une coulée de lave inférieure datée d’il y a 2 000 ans – donc avec une période de temps de 1 200 ans entre les deux coulées – ils peuvent conclure que l’intervalle de récurrence minimum serait de 200 ans (1 200 ans divisés par six éruptions explosives). Cela signifie qu’un événement éruptif explosif s’est produit, en moyenne, tous les 200 ans au cours de cette période de 1 200 ans. Si on sait qu’il y a six couches de tephra, mais si on ne sait pas si elles proviennent du Mauna Loa ou du Kilauea, il est difficile de comprendre à quelle fréquence les éruptions se sont produites à partir de chacun de ces volcans.
Par exemple, si une seule des couches de tephra provient du Mauna Loa, l’intervalle de récurrence minimum est de 240 ans pour le Kilauea et de plus de 1 200 ans pour le Mauna Loa. Mais si trois des couches de tephra proviennent du Mauna Loa, l’intervalle de récurrence minimum est de 400 ans pour le Kilauea et de 400 ans pour le Mauna Loa.
Afin de déterminer quel volcan a produit telle coulée ou tel couche de tephra, les géologues ont recours à plusieurs méthodes. Ils utilisent souvent une cartographie détaillée. En effet, une éruption explosive laisse généralement des dépôts plus épais près de la source et ils s’amincissent en s’éloignant de cette même source.
Les géologues peuvent également avoir recours à la géochimie pour déterminer si un produit éruptif particulier provient du Mauna Loa ou du Kilauea. Des études ont montré que les deux volcans ont des signatures géochimiques différentes. Par exemple, les laves du Mauna Loa contiennent généralement plus de silice (Si) et moins de calcium (Ca), de titane (Ti) et de potassium (K) à une teneur donnée en magnésium (Mg) que les laves du Kilauea.
Par ailleurs, les deux volcans et leurs prédécesseurs plus anciens ont généralement des concentrations d’éléments traces et des signatures isotopiques différentes. Les géochimies définissent deux familles différentes le long de l’archipel hawaiien. Sur la Grande Ile d’Hawaï, le Mauna Loa et le Hualalai forment une famille, tandis que le Kilauea, le Mauna Kea et le Kohala en forment une autre. On pense que les différences chimiques proviennent du panache du point chaud et démontrent que les systèmes magmatiques des deux volcans ne sont pas interconnectés.
Une nouvelle étude a appliqué ces différences chimiques entre le Mauna Loa et le Kilauea pour comprendre la source volcanique des couches dans un dépôt de tephra de deux mètres d’épaisseur sur le flanc sud-est du Mauna Loa. Le dépôt de tephra se trouve à environ 19 kilomètres au sud de Moku’āweoweo, la caldeira sommitale du Mauna Loa, et à 35 kilomètres au sud-ouest de l’Halema’uma’u, le cratère sommital du Kilauea. En raison de la variation des directions du vent, l’un ou l’autre des volcans pourrait potentiellement être la source du dépôt de tephra. Les premières analyses chimiques d’éclats de verre volcanique prélevés dans les couches de tephra laissent supposer que des tephra du Kilauea et du Mauna Loa sont présents sur le site. Les tephra de l’ancienne éruption du Keanakākoʻi et de celle du Kulanaokuaiki, émis par le Kilauea, semblent être présents, ainsi qu’au moins une couche de tephra en provenance du Mauna Loa.
Les nouvelles données ainsi obtenues seront importantes pour déterminer les calculs d’intervalle de récurrence pour les événements explosifs sur le Mauna Loa et le Kilauea et permettront aux scientifiques du HVO de fournir des évaluations des risques plus fiables pour la Grande Ile d’Hawaï.
Source : USGS, HVO.
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Mauna Loa and Kilauea are the two most active volcanoes on the Island of Hawaii, and they have overlapping eruption histories. They are located in close proximity, with their summit craters only about about 34 kilometers apart. In fact, part of Kilauea is built on the southeast flank of Mauna Loa, which is the older of the two volcanoes.
Both volcanoes produce lava flows that can travel many kilometers from the volcanic vent. Additionally, they produce tephra that can rise high into the atmosphere and travel long distances by wind. With this in mind, it can sometimes be difficult to determine which volcano is responsible for a specific lava flow or tephra layer.
Knowing the source of the erupted material, whether from Mauna Loa or Kilauea, is important for assessing volcanic hazards on Hawaii Big Island. Geologists look to past eruptions, both effusive and explosive, to understand the frequency of volcanic eruptions. Recurrence intervals can be calculated to determine how often effusive or explosive events occur, which can help forecast when they may occur in the future.
For example, if geologists observe an outcrop with six tephra layers sandwiched between an upper lava flow dated at 800 years ago and a lower lava flow dated at 2,000 years ago – a time period of 1,200 years preserved between the two flows – the minimum recurrence interval would be 200 years (1,200 years divided by six explosive eruptions). This means that an explosive eruptive event occurred, on average, every 200 years within that 1,200 year time period. If we know that there are six tephra layers, but we don’t know if they erupted from Mauna Loa or Kilauea, it is difficult to understand how often eruptions occurred from the individual volcanoes.
For example, if only one of the tephra layers were from Mauna Loa, the minimum recurrence interval would be 240 years for Kilauea and over 1,200 years for Mauna Loa. But if three of the tephra layers were from Mauna Loa, the minimum recurrence interval would be 400 years for Kilauea and 400 years for Mauna Loa.
In order to determine which volcano produced a certain flow or tephra, geologists resort to several methods. They often use detailed mapping. An explosive eruption, for example, will generally have thicker deposits near the source and thin out away from the source.
Geologists can also use geochemistry to determine if a particular eruptive product is from Mauna Loa or Kilauea. Studies have shown that the two volcanoes have different geochemical signatures. For example, Mauna Loa lavas generally have higher silica (Si) and lower calcium (Ca), titanium (Ti), and potassium (K) at a given magnesium (Mg) content than Kilauea lavas.
The two volcanoes and their older predecessors generally have different trace element concentrations and isotope signatures as well, with the geochemistries defining two different families along the island chain. On the Island of Hawaii, Mauna Loa and Hualalai form one family, while Kilauea, Mauna Kea, and Kohala form another. The chemical differences are thought to originate in the hotspot plume and demonstrate that the magma systems for the two volcanoes are not interconnected.
A new study is applying these geochemical differences between Mauna Loa and Kilauea to understand the volcanic source of individual layers within a two-meter-thick tephra exposure on the southeast flank of Mauna Loa. The exposure is located approximately 19 kilometers south of Moku‘āweoweo, the summit caldera of Mauna Loa, and 35 kilometers southwest of Halema’uma’u, the summit crater of Kilauea. Due to varying wind directions, either volcano could potentially be the source of the tephra.
Initial geochemistry obtained from fresh glass shards found in the tephra layers suggests that tephra from both Kilauea and Mauna Loa are present at the field site. Tephras from both the Keanakākoʻi Ash (circa 1500–1820 CE) and the Kulanaokuaiki Tephra (circa 400–1000 CE), which erupted from Kilauea, appear to be present, as well as at least one tephra layer from Mauna Loa.
The new data will be important for constraining recurrence interval calculations for explosive events on Mauna Loa and Kilauea and will help the USGS Hawaiian Volcano Observatory provide more robust hazard assessments for the Island of Hawaii.
Source : USGS, HVO.
Sommet du Mauna Loa (Crédit photo : USGS)
Caldeira sommitale du Mauna Loa (Photo : C. Grandpey)
Caldeira sommitale du Kilauea en 2006 (Photo: C. Grandpey)
Caldeita sommitale du Kilauea après l’éruption de 2018 (Crédit photo: HVO)
Claude Grandpey : Volcans et Glaciers 