Alors que l’éruption sommitale du Kilauea se poursuit dans le cratère de l’Halema’uma’u, les géologues du HVO sont impliqués dans deux projets qui devraient leur permettre de mieux comprendre comment fonctionne le volcan, ainsi que le déroulement de l’éruption et l’effondrement du sommet du Kīlauea en 2018.
Les deux projets qui débuteront cet été mettent en jeu le transport aérien d’une boucle de fil oblongue d’une part, et l’enfouissement de bobines de fil d’autre part. La zone cible est l’ensemble du Kilauea, depuis la pointe orientale de Kumukahi au sud-ouest, jusqu’à Punaluʻu. Les deux projets détermineront la distribution des résistivités électriques sous la surface, ce qui peut être utilisé pour cartographier le magma. Le projet aéroporté cartographiera également les variations du champ magnétique pour déterminer dans quelle mesure le champ terrestre est présent dans les minéraux magnétiques du Kilauea.
Le premier projet consistera à enfouir des électrodes et des bobines de fil à faible profondeur pour mesurer l’énergie électromagnétique (EM) générée par la foudre autour de l’équateur. Les orages accompagnés de foudre sont courants dans les régions équatoriales. Ils produisent un bruit électromagnétique constant qui se déplace autour du globe dans l’atmosphère entre la surface de la Terre et l’ionosphère. La réponse de la Terre à cette stimulation EM distante peut indiquer aux géologues les propriétés électriques de la Terre sous les bobines à des profondeurs d’environ 10 km. Le système, d’une surface d’un mètre carré, sera déplacé vers quelque 125 emplacements au sol sur le volcan. Les données obtenues serviront à mettre au point une image détaillée du fonctionnement interne de Kilauea. Cette étude s’étalera sur deux saisons : la première en 2022 durant les mois de mai et juin; la deuxième à l’été 2023.
La deuxième partie du projet utilisera une boucle de fil de forme ovale de 15 m par 25 m suspendue à 30 m sous un hélicoptère survolant la majeure partie du volcan.
Source: USGS
La boucle transmettra et recevra de l’énergie EM à très basse fréquence et devra voler à 35–50 m au-dessus du sol ou de la cime des arbres. Un petit capteur mesurera également l’intensité du champ magnétique. Il s’agit de cartographie électromagnétique et magnétique aéroportée (AEM).
Les données AEM permettront d’obtenir une image de la structure peu profonde (600 m de profondeur) du volcan, y compris les eaux souterraines et les schémas d’altération causés par les fluides hydrothermaux comme ceux qui se sont infiltrés dans le lac d’eau de l’Halema’uma’u en 2019-2020. Le champ magnétique terrestre le long de la trajectoire de vol permettra de cartographier également la signature du dyke qui a acheminé le magma vers le district de Puna en 2018. Cette partie du projet est également prévue au cours des mois de juin et juillet 2022.
Les survols actuels ne concernent aucune zone résidentielle ni aucune autre région interdite par la Federal Aviation Administration (FAA) ou le Parc national des volcans d’Hawaï. En revanche, les prochains vols auront lieu de jour et seront coordonnés avec la FAA. Des pilotes expérimentés spécialement formés pour le vol à basse altitude piloteront l’hélicoptère. Aucun des instruments utilisés pendant le projet ne présente de risque pour la santé des personnes ou des animaux.
L’AEM et le champ magnétique terrestre ont été cartographiés pour la dernière fois en 1978 sur le Kilauea et le Mauna Loa. Les résultats ont montré que l’East Rift Zone du Kilauea présentait une forte aberration de champ magnétique typique des dykes verticaux qui alimentent d’innombrables éruptions latérales à partir de la zone sommitale.
L’équipement et le logiciel utilisés pour ces projets ont été beaucoup améliorés au cours des 20 dernières années et les géophysiciens qui supervisent le projet actuel ont utilisé avec succès les nouvelles techniques pour cartographier d’autres volcans aux Etats Unis. La finalité du projet en cours est de produire une image de l’ensemble du système magmatique du Kilauea.
Source : USGS, HVO.
A noter que l’étude aéroportée du volcan a déjà été mise en oeuvre sur le Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion). Voir ma note du 22 décembre 2019:
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While the summit eruption of Kilauea is continuing within Halema’uma’u Crater, HVO geologists are involved in two projects that will help scientists better understand how the volcano works and how the 2018 eruption and collapse of Kīlauea summit happened.
The two projects that will start this summer employ flying an oblong wire loop and burying wire coils. The target area is the entire volcano of Kilauea, from the eastern point of Kumukahi southwest almost to Punaluʻu. Both project will determine the distribution of electrical resistivities below the surface, which can be used to map magma. The airborne project will also map variations in the magnetic field to determine how well the Earth’s field is frozen into Kīlauea’s magnetic minerals.
The first project will deploy electrodes and wire coils buried at shallow depths to passively measure the electromagnetic (EM) energy generated by lightning strikes around the equator.. Lightning storms are common in equatorial regions and those storms produce surprisingly constant electromagnetic noise that travels around the globe in the atmosphere between the Earth’s surface and the ionosphere. The response of the earth to this distant EM stimulation can tell geologists the electrical properties of the earth below the coils to depths of about 10 km. The one-square-meter setup will be moved to about 125 ground locations on the volcano. The resulting data will be used to develop a detailed picture of Kilauea’s inner workings. This study will be done over two field seasons with the first season in 2022 during the months of May and June. The second season will be in the summer of 2023.
The second part of the project will use a 15 by 25 m oval-shaped wire loop suspended 30 m beneath a helicopter flying over most of the volcano. (see image above) The loop assembly will transmit and receive very low frequency EM energy and will need to be flown 35–50 m above the ground or treetops. A small sensor will also be measuring magnetic field strength. The technique is called airborne electromagnetic and magnetic (AEM) mapping.
AEM data will allow imaging of the shallow (upper 600 m) structure of the volcano including groundwater and patterns of alteration caused by hydrothermal fluids like those that seeped into Halemaʻumaʻu water lake in 2019–2020. Earth’s magnetic field along the flight path will also map the signature of the cooling dike that transported magma to lower Puna in 2018. This part of the project is also scheduled for 2022 in the months of June and July.
Currently planned flight lines do not fly over any residential areas or other regions excluded by the Federal Aviation Administration (FAA) or Hawaiʻi Volcanoes National Park. Flights will occur during daylight hours and be coordinated with the FAA. Experienced pilots specially trained and approved for low-level flying will operate the helicopter. None of the instruments in either part of the project pose a health risk to people or animals.
AEM and Earth’s magnetic field were last mapped in 1978 over both Kilauea and Mauna Loa. The 1978 results showed that Kilauea’s East Rift Zone was clearly outlined by a strong magnetic field aberration typical of vertical dikes that fed countless eruptions laterally from the summit area.
The equipment and software have been much improved in the past 20 years and the geophysicists overseeing the current project have successfully used the technique to map other US volcanoes. Their hope is now to produce a picture of the entire magmatic system of Kilauea.
Source: USGS, HVO.
It should be noted that the airborne technology was already used on Piton de la Fournaise (Reunion Island). See my post of December 22nd, 2019:
Vue de la zone couverte par la campagne de mesures ‘Source: HVO)
Claude Grandpey : Volcans et Glaciers 