Lors des derniers épisodes de l’éruption du Kilauea dans le cratère de l’Halema’uma’u, j’ai souvent évoqué le flux et le reflux de la lave dans la bouche nord ; son niveau fluctuait en fonction de la pression exercée par les gaz. Ce phénomène est appelé « gas pistoning» – autrement dit ‘effet de piston provoqué par les gaz’ – par les scientifiques de l’Observatoire volcanologique d’Hawaï (HVO). Cette expression a également été utilisée à d’autres occasions. Par exemple, le phénomène a été observé dans le lac de lave de 2008-2018 ainsi que dans les bouches du Pu’uO’o entre 1983 et 2018.
Le « gas pistoning » peut être défini comme une montée et une descente de la surface de la lave, provoquées par le dégazage. Cet effet de piston se produit souvent dans des conduits étroits, bien qu’il puisse également être observé dans des lacs de lave plus grands, voire dans des chenaux de lave.
Lorsque se déclenche un effet de piston provoqué par les gaz, la lave à la surface devient plus visqueuse, généralement par refroidissement. Les gaz ont alors plus de difficulté à s’échapper de cette lave plus froide et plus visqueuse. Ils commencent à s’accumuler et à former une couche de bulles sous la surface de lave plus froide. Cette couche de bulles finit par trouver suffisamment d’énergie pour propulser toute la couche de lave visqueuse située au-dessus et la faire s’élever dans le conduit éruptif, à la manière d’un piston qui remonte dans un moteur.
Si la lave atteint le sommet du conduit éruptif et est prête à s’écouler, la couche de lave supérieure s’amincit si bien que la couche de gaz située en dessous peut être libérée, ce qui donne souvent naissance à une activité de spattering et d’éclatements de bulles. La lave qui ne s’est pas écoulée du conduit peut alors refluer et participer ou non à un autre cycle de « gas pistoning ».
Différents types de « gas pistoning » ont été observés lors de l’éruption sommitale actuelle du Kīlauea. Ils ont commencé à apparaître en mars, dans le cadre d’une activité précurseur qui a précédé les épisodes 14 et 15 de fontaines de lave. Depuis, certains épisodes ont présenté des phases de « gas pistoning » évidentes, d’autres non. Certains ont montré une montée de lave suffisamment importante pour que des débordements aient lieu au niveau des deux bouches du cratère de l’Halemaʻumaʻu. Une telle situation peut provoquer la libération de gaz et le reflux de lave. Dans d’autres phases, la lave n’atteint pas tout à fait le sommet du conduit éruptif et il ne se produit pas de débordements.
Les scientifiques du HVO ne comprennent pas encore parfaitement pourquoi les phases de « gas pistoning » précèdent souvent les épisodes spectaculaires de fontaines de lave, ni pourquoi ils peuvent se comporter différemment d’un épisode à l’autre. Cependant, le personnel de l’Observatoire continue de collecter des données géophysiques et de chimie des gaz. Il effectue également d’autres observations géologiques, afin de mieux comprendre le phénomène de « gas pistoning » et son rôle dans l’éruption sommitale en cours.
Source : USGS, HVO.
Dans l’image du haut, on voit la lave s’élever le 19 mars 2025 dans la bouche éruptive nord, avant l’Épisode 14 de l’éruption. On remarquera que seul un léger panache de gaz est visible près du bord droit de la surface de lave. Dans l’image centrale, la surface de lave s’est élevée au point de déborder de la bouche. Une activité de spattering a débuté, ce qui permet de libérer plus facilement les gaz emprisonnés, avec un panache plus visible que précédemment. Dans l’image du bas, la lave s’écoule plus facilement au niveau du centre de la bouche, tandis que sa surface s’abaisse et que le panache devient plus volumineux au fur et à mesure que les gaz s’échappent. (Photos : USGS)
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During the last episodes of the Kilauea eruption in Halema’uma’u Crater, I have often mentioned the ebb and flow of lava in the north vent, with its level fluctuating according to the pressure exerted by the gases. This phenomenon is called ‘gas pistoning’ by the scientists at the Hawaiian Volcano Observatory (HVO). The expression may also be used on other occasions during volcanic activity. For instance, the phenomenon was observed in the 2008-18 lava lake as well as vents at Puʻuʻōʻō between 1983 and 2018.
Gas pistoning can be defined as a shallow, degassing-driven rise and fall of a lava surface. These pistons often occur in narrow conduits, although they can happen in larger lava lakes and even in lava channels.
To start a piston, or one cycle of pistoning, lava at the surface becomes more viscous, usually by cooling. Then, it is more difficult than usual for gases to escape from that cooler, more viscous lava.
Gases that would otherwise escape easily into the atmosphere instead begin to accumulate and build up a bubbly layer beneath that surface of cooler lava. Eventually, the bubbly layer becomes buoyant enough to push the whole layer of viscous lava above it up to higher levels in the volcanic conduit, just like a piston moving up inside an engine.
If the lava reaches the top of the conduit so that it can spill out, the top lava layer thins out to the point that the gas layer beneath can be released, which is often accompanied by lava spattering and bubble bursts. Any lava that did not spill out of the conduit can then drain back deeper, where it might or might not become part of another gas piston cycle.
Different gas piston types has been observed during this ongoing episodic summit eruption at Kīlauea. They began to become obvious in March as part of precursory activity ahead of sustained lava fountaining Episodes 14 and 15. Since then, some episodes have had obvious precursory gas pistons and others have not.
Some gas pistons during the current eruption involve lava rising high enough that overflows spilled out of both vents in Halemaʻumaʻu Crater, which can help initiate gas release and lava drainback.
Others don’t quite reach the top of the magma conduit in the vents and instead drain without having lava overflows.
HVO scientists do not yet have a full understanding of why the gas pistons are often a precursor to the high fountaining episodes or why they might behave differently from episode to episode.
However, they continue to collect geophysical and gas chemistry data, and make other geological observations, in order to better understand the gas pistoning phenomenon and the role it plays in the ongoing summit eruption.
Source : USGS, HVO.
In the top image above, lava rises on March 19, 2025, in the north vent prior to Episode 14 of the Kilauea eruption. Note that only a faint gas plume is visible near the right edge of the lava surface. In the middle image, the lava surface has risen to the point of lava spilling out of the vent and the molten rock has begun to spatter releasing more trapped gas, with a more obvious plume. In the bottom image, the lava is more clearly draining down in the center of the vent, with its surface dropping and even more of a plume visible as more gas escapes. (Photos : USGS)
Claude Grandpey : Volcans et Glaciers 