Le lac d’eau du Kilauea (Hawaï) // Kilauea’s water lake (Hawaii)

Bien que le Kilauea ne soit pas actuellement en éruption à Hawaï, le volcan est célèbre pour les lacs de lave qui bouillonnent souvent dans le cratère sommital. Cependant, fin juillet 2019, une pièce d’eau verte a remplacé le lac de lave dans l’Halema’uma’u et elle pu être observée pendant environ 18 mois. Voir les notes que j’ai écrites à propos de ce lac le 6 août et le 12 octobre 2019, ainsi que le 18 août 2020.

Au début, la mare d’eau était relativement petite, d’une dizaine de mètres de diamètre, et peu profond. (Crédit photo : HVO)

Dans un article de la série Volcano Watch, les scientifiques de l’Observatoire Volcanologique d’Hawaï (HVO) expliquent que la surveillance et l’étude du lac étaient importantes car la présence d’eau augmentait le risque d’explosions phréatiques violentes, en sachant que de telles éruptions avaient été observées sur le Kilauea par le passé.
Pendant tout le temps de la présence du lac dans le cratère de l’Halema’uma’u, le HVO a surveillé de près sa couleur, son niveau et sa température. En effet, des phénomènes comme un changement soudain de couleur ou un bouillonnement à la surface peuvent être des précurseurs d’éruptions.

Crédit photo: HVO

Les mesures du niveau de l’eau effectuées par le personnel du HVO ont révélé qu’il montait régulièrement et n’était pas affecté par les précipitations. Cela signifie qu’il était alimenté par les eaux souterraines. Les mesures effectuées par caméra thermique ont également montré que l’eau était très chaude (jusqu’à environ 80 °C), de sorte qu’au moins la moitié des eaux souterraines qui entraient dans le lac s’évacuait par évaporation.

Crédit photo: HVO

Le lac était inaccessible à pied et l’utilisation d’un hélicoptère pour échantillonner l’eau a été jugée trop dangereuse. Le HVO a obtenu des échantillons d’eau du lac à l’aide de drones, la première fois le 26 octobre 2019, puis le 17 janvier 2020. Un troisième échantillonnage a été effectué le 26 octobre 2020. Les échantillons ont révélé que la composition chimique du lac avait très peu changé entre la première et la troisième campagne d’échantillonnage.

 

(Crédit photo : HVO)

L’eau du lac était acide (pH d’environ 4), mais pas aussi acide que la plupart des lacs volcaniques acides dans monde qui présentent souvent un pH d’environ 1, voire moins pour le Kawah Ijen en Indonésie. L’eau du lac du Kilauea contenait de grandes quantités de fer, de magnésium et de soufre dissous. Les géochimistes du HVO ont conclu que le fer et le magnésium provenaient des roches basaltiques du Kilauea. Le fer était également responsable des différentes couleurs du lac. La couleur verdâtre initiale était due à la forme de fer présente dans les basaltes du Kilauea. Au fur et à mesure que le fer séjournait de plus en plus longtemps dans l’eau et entrait en contact avec l’oxygène de l’atmosphère, il se transformait en une autre forme de fer, avec des minéraux de couleur orange et marron, semblables à la rouille qui se forme sur les objets métalliques. Cela explique pourquoi la couleur du lac est passée du vert au marron au fil du temps. L’eau verte visible fréquemment sur les bords du lac était la preuve que le lac était constamment alimenté par les eaux souterraines avec la forme verte du fer. Au début, les scientifiques du HVO ont pensé que le soufre détecté dans l’eau pouvait être dû à la dissolution de gaz sulfureux, comme le SO2, émis par le magma situé sous le lac. Cependant, une étude du type de soufre dans l’eau, ainsi que du niveau d’acidité (pH 4) de cette eau, ont révélé que le soufre du lac provenait plutôt de minéraux d’altération sulfatés, déposés sur les roches voisines pendant de nombreuses années, qui s’étaient dissous dans l’eau.
Le lac n’a montré aucun changement significatif avant l’éruption de décembre 2020. Heureusement, la lave a percé la surface à côté du lac, de sorte qu’aucune explosion phréatique majeure ne s’est produite. Au lieu de cela, en un peu plus d’une heure, toute l’eau qui s’était accumulée au fond du cratère a été vaporisée par la chaleur de la lave.
L’Halemaʻumaʻu a ensuite retrouvé sa lave. Les eaux souterraines au sommet du Kilauea sont nettement plus profondes que le plancher actuel du cratère. En conséquence, si l’apparition d’une nouvelle pièce d’eau ne peut être exclue, le HVO ne s’attend pas à en voir une de sitôt dans le cratère de l’Halema’uma’u.

Source : USGS / HVO.

 

Au mois de décembre 2020, le lac de lave avait fait son retour sur le plancher de l’Halema’uma’u (Crédit photo : HVO)

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Although Kilauea is currently not eruptiing in Hawaii, the volcano is famous for the lava lakes that bubble in the summi crater. However, in late July 2019, a puddle of green water had replaced the lava lake in Halema’uma’u and stayed there for about 18 months. See the posts I wrote about this lake on August 6^th, October 12^th 2029, and August 18^th, 2020.

In a Volcano Watch article, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) scientists explain that monitoring and understanding the lake was important because the presence of water increased the possibility of violent phreatic explosions, without forgetting that such eruptions had been observed at Kilauea in the past.

During the lake’s lifetime, the HVO kept a close eye on the color, level, and temperature of the lake. Indeed, phenomena like a sudden color change or boiling can be precursors to eruptions.

The water level measurements made by HVO staff revealed that the lake rose steadily and was not affected by rainfall, which meant that it was fed by groundwater. Measurements made by thermal camera also showed that the water was so warm (up to about 80°C) that at least half the groundwater flowing into the lake evaporated away rather than remaining in the lake itself.

The lake was inaccessible on foot, and using a helicopter to sample the water was deemed too hazardous. HVO obtained water samples from the lake using drones, first on October 26^th, 2019, next on January 17^th, 2020. A third sampling was conducted on October 26^th, 2020. The samples revealed that the chemical composition of the lake changed very little in the year between the first and third sampling campaigns.

The lake water was acidic (pH of approximately 4), but not as acidic as most acid volcanic lakes around the world (pH of about 1), and it contained large amounts of dissolved iron, magnesium, and sulfur. HVO geochemists concluded that the iron and magnesium were leached from Kilauea’s basaltic rocks. The iron also was responsible for the lake’s many colors. The initial greenish color was due to the form of iron that exists in Kilauea basalts. As that iron in the water spent more and more time in the lake and in contact with oxygen in the atmosphere, it transformed to another form of iron that creates orange- and brown-colored minerals, similar to rust that forms on metal objects. That explains why the lake changed color from green to brown over time. The green water that frequently reappeared at the lake’s edges was a proof that the lake was consistently being fed by groundwater with the green form of iron.

Initially, HVO scientists thought that the sulfur that was detected in the water might be the result of the lake dissolving sulfur gases, like SO2, being released from magma below. However, careful study of the type of sulfur in the water, along with the pH 4 acidic level of this water, revealed that the lake’s sulfur was instead derived from sulfate alteration minerals,deposited on the nearby rocks for years and years, that had dissolved into the water.

The lake didn’t show any changes before the December 2020 eruption. Fortunately, lava erupted adjacent to the lake rather than through it, so no large phreatic explosions occurred. Instead, in just over an hour, all the water accumulated over the past year and a half was boiled away by lava flows.

Halemaʻumaʻu has since been filled by lava, and groundwater in the Kilauea summit is significantly deeper than the current crater floor, well beneath the surface. So, though another water lake is not out of the question in Kilauea’s future, HVO is not expecting one any time soon.

Source : USGS / HVO.