Catégorie : Etna

Histoire de gaz : des puits de pétrole à l’activité de l’Etna // A story of gas : from oil wells to activity on Mt Etna

Suite à ma note du 27 mars 2021 sur l’importance des gaz volcaniques dans le processus éruptif de l’Etna, un fidèle visiteur de mon blog a apporté des éclaircissements supplémentaires extrêmement intéressants.

Dans le courrier qu’il m’a obligeamment envoyé ces derniers jours, il fait référence « à la lointaine époque où il apprenait son métier dans une entreprise d’exploitation pétrolière. » Il a alors eu accès à un document décrivant diverses techniques d’extraction du pétrole et, parmi celles-ci, la technique dite du « gas-lift », ou « bubble-pump », qui consiste à rendre artificiellement éruptif un puits de pétrole qui ne l’est pas, ou qui ne l’est plus. Il « suffit » pour cela d’injecter au fond du puits, à la base de la colonne de remontée du pétrole, des bulles de gaz sous pression…
Le document fait toutefois remarquer qu’il ne faut pas voir dans cette technique le fait que les bulles, qui ont tendance à remonter spontanément vers la surface, entraînent dans leur remontée le pétrole dans lequel elles « baignent.» C’est leur présence au sein de la colonne de pétrole qui permet de l’alléger et facilite sa remontée.

Intuitivement, on comprend facilement que, pour faire remonter le liquide contenu dans une colonne verticale, il est nécessaire de vaincre le poids total du liquide contenu dans cette colonne ; or, si l’on parvient à y ajouter du gaz en quantité importante, sous forme de bulles, le poids total du liquide contenu dans la colonne diminue, et le liquide peut remonter sous l’action d’une poussée beaucoup plus faible. C’est ce qui permet l’extraction du pétrole d’un puits où la pression est insuffisante, ou bien de faire remonter l’eau d’une nappe captive dont la pression est trop faible.

On peut aussi voir le phénomène d’un point de vue différent, en considérant la pression. Si la colonne « allégée » par la présence de gaz est bloquée à son sommet, même partiellement, on observe que la pression intérieure au sommet de la colonne est beaucoup plus élevée qu’à l’extérieur. Pour faire le calcul intuitivement, on peut s’appuyer sur le fait que l’on aura la même différence de pression si toutes les bulles sont regroupées en une ou plusieurs poches de gaz de grande extension ; or on observe que la pression à l’intérieur d’une poche de gaz – à peu près immobile – est la même partout, et que si la poche a une grande extension verticale, la pression dans la partie supérieure est extrêmement proche de celle qui règne dans la partie inférieure ; on dit alors que le gaz transmet intégralement les pressions. En conséquence, si l’on a dans la colonne une succession de poches de gaz, la pression à la base de chaque poche est transmise à son sommet, et de proche en proche, cela peut conduire à une pression extrêmement élevée au sommet de la colonne.

A partir de ces constations dans l’univers du pétrole, on peut extrapoler et penser que l’ascension du magma dans la cheminée d’un volcan  peut être facilitée par un phénomène analogue, du fait de la présence de gaz dissous ou de vapeur d’eau sous forte pression. Une pression colossale en provenance des profondeurs expliquerait sur l’Etna l’apparition de ces fontaines de lave de plusieurs centaines de mètres de hauteur. Cela expliquerait sur d’autres volcans le risque d’explosion catastrophique d’un dôme formant un bouchon dans un cratère obstrué.

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Following my post of March 27th, 2021 on the importance of volcanic gases in Mt Etna’s eruptive process, a visitor to my blog has sent me some extremely interesting additional insight. In his kind letter to me over the past few days, he refers to « the distant days when he was learning his trade in an oil company. He then “had access to a document describing various oil extraction techniques and, among these, the technique known as » gas-lift « , or » bubble-pump « , which consists in artificially giving a new life to an oi well which was not, or no longer active. To reach this goal, it “suffices” to inject pressurized gas bubbles at the bottom of the well, at the base of the oil column.

The document points out, however, that this technique should not be understood as the fact that the bubbles, which tend to rise spontaneously to the surface, carry along as they rise the oil in which they « bathe. » It is their presence in the oil column that lightens it and facilitates its ascent.

Intuitively, it is easy to understand that, in order to bring up the liquid contained in a vertical column, it is necessary to overcome the total weight of the liquid contained in this column; however, if gas is successfully added to it in large quantities, in the form of bubbles, the total weight of the liquid in the column decreases, and the liquid can rise again under the action of a much lower thrust. This is what allows oil to be extracted from a well where the pressure is insufficient, or to raise water from a captive aquifer whose pressure is too low …

One can also see the phenomenon from a different point of view, looking at the pressure. If the column that is « lightened » by the presence of gas is blocked at its top, even partially, one can observe that the internal pressure at the top of the column is much higher than at the outside. To do the calculation intuitively, one can rely on the fact that there will be the same pressure difference if all the bubbles are grouped together in one or more large gas pockets; however, one can observe that the pressure inside a gas pocket – almost motionless – is the same everywhere, and that if the pocket has a large vertical extension, the pressure in the upper part is extremely close to that in the lower part; one can then say that the gas fully transmits the pressure. Consequently, if there is a succession of gas pockets in the column, the pressure at the base of each pocket is transmitted to its top, and step by step, this can lead to an extremely high pressure at the top of the column..

From these observations in the world of oil, one can extrapolate and think that the ascent of magma in the conduit of a volcano can be facilitated by a similar phenomenon, due to the presence of dissolved gas or vapour submitted to high pressure. A huge pressure from the depths would account for the lava fountains several hundred metres high on Mt Etna. This would also explain on other volcanoes the risk of a catastrophic explosion when a dome forming a plug is obstructing a crater.

Photo : C. Grandpey

Les Salinelle di Paternò et leur relation avec l’activité de l’Etna // The Salinelle di Paternò and their connection with Mt Etna’s activity

Un article récemment publié sur le site Focus Sicilia aborde le comportement des Salinelle di Paternò sur le flanc sud de l’Etna et leur relation avec l’activité éruptive du volcan. C’est un sujet qui a également été abordé avec Boris Behncke et Rosario Faraci lors de la conversation « Mamma mia » sur YouTube samedi.

Il y a quelques années, j’ai effectué des observations sur ce site où l’eau bouillonne et d’où s’échappent des gaz. Mon étude est intitulée « Les émanations gazeuses sur les basses pentes de l’Etna. » Vous pourrez en lire le résumé en cliquant sur ce lien :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/les-emanations-gazeuses-sur-les-basses-pentes-de-letna/

Avant que je m’attarde sur le site – à l’époque très boueux – plusieurs études avaient déjà établi un lien entre le comportement des salinelle et l’activité éruptive sur l’Etna. On avait observé que lorsque les Salinelle di Paternò augmentaient leur bouillonnement, l’activité de l’Etna s’intensifiait généralement quelques semaines ou quelques mois plus tard, avec des éruptions, des explosions et des paroxysmes.

Cette relation entre les salinelle et le volcan a encore été observée ces derniers temps, comme l’a confirmé un géochimiste de l’INGV de Catane, spécialiste de l’étude géochimique des fluides, en particulier sur le site de Paterno. Le scientifique explique que la corrélation entre la Salinelle di Paternò et l’Etna est indirecte. Il explique que «le cratère le plus actif des Salinelle est entré dans une phase très dynamique en novembre 2020. Il montre un bouillonnement résultant principalement du dioxyde de carbone provenant du réservoir magmatique profond situé presque au niveau du manteau terrestre. Actuellement l’eau, très salée, présente en surface une température d’environ 40 degrés Celsius. Elle a même atteint 50°C dans le passé. On estime que la nappe phréatique qui alimente le site de Paterno se trouve à environ un kilomètre de profondeur, avec une température d’environ 120 degrés». Cette eau a un réel potentiel géothermique qui pourrait être exploité pour la production d’énergie. On parle depuis des décennies de l’utilisation de ce site unique au monde, mais ces dernières années, il a été abandonné et envahi par des déchets de toutes sortes. Les Salinelle di Paternò ont enfin été nettoyées et sont désormais protégées. Il existe un projet d’intensification de la surveillance scientifique par l’INGV et, une fois réhabilité, le site pourrait être ouvert au public en 2022.

Source: Focus Sicilia.

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An article recently published on the Focus Sicilia website deals with the behaviour of the Salinelle di Paternò on the southern flank of Mt Etna and their relationship to the eruptive activity of the volcano. A few years ago, I made observations on this site where the water is boiling and where gases are escaping. My study is entitled « Gaseous Emanations on the Low Slopes of M Etna. »You can read the summary by clicking on this link:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/les-emanations-gazeuses-sur-les-basses-pentes-de-letna/

 Before I went to work on the site – at the time very muddy – several studies had already established a link between the behaviour of salt marshes and eruptive activity on Mt Etna. Observations showed that when the Salinelle di Paternò increased their bubbling, activity at Mt Etna usually intensified a few weeks or months later, with eruptions, explosions and paroxysms.

This relationship between the salinelle and the volcano has been observed again recently, as confirmed by a geochemist at the INGV of Catania, a specialist in the geochemical study of fluids, in particular at the Paterno site. The scientist explains that the correlation between the Salinelle di Paternò and Mt Etna is indirect. He explains that “the most active crater of the Salinelle entered a very dynamic phase in November 2020. It shows a bubbling resulting mainly from carbon dioxide coming from the deep magma reservoir located almost at the level of the Earth’s mantle. Currently the water, very salty, has a surface temperature of around 40 degrees Celsius. It even reached 50°C in the past. It is estimated that the water table that feeds the Paterno site is about one kilometre deep, with a temperature of around 120 degrees Celsius”. This water has a real geothermal potential which could be exploited for energy production. There has been talk for decades about the use of this unique site in the world, but in recent years it has been abandoned and invaded by waste of all kinds. The Salinelle di Paternò have finally been cleaned and are now protected. There is a plan to intensify scientific monitoring by INGV and, once rehabilitated, the site could be open to the public in 2022.

Source: Focus Sicilia.

Photos : C. Grandpey

La cendre et les lapilli de l’Etna // Mt Etna’s ash and lapilli

Le 17ème paroxysme de l’Etna est maintenant complètement terminé. Il a été particulièrement long. C’est d’ailleurs le plus long de la série qui a débuté le 16 février 2021. L’INGV précise que les coulées de lave apparues lors de cet événement sont maintenant inactives et en cours de refroidissement. Comme lors des paroxysmes précédents, l’Etna a vomi de volumineux panaches de cendre qui ont entraîné la fermeture momentanée de l’aéroport de Catane. Une couche de lapilli d’environ 1 cm d’épaisseur a été observée dans le secteur du Refuge Sapienza et les balais ont repris du service dans la région de Catane.

Le journal La Sicilia s’attarde sur une étude publiée dans Nature Geoscience.sur la formation des cendres et des lapilli de l’Etna. Des chercheurs appartenant à plusieurs organismes de recherche dont l’INGV de Catane expliquent que « le magma fluide de volcans basaltiques comme l’Etna et le Stromboli se fragmente tel un verre qui tombe à terre. Comme ce magma est fluide, de nombreuses fractures se recomposent, ce qui réduit la quantité de cendre émise et donc son impact sur les populations qui vivent autour des volcans. »

En étudiant les échantillons de matériaux émis par un grand nombre d’éruptions basaltiques, les scientifiques ont découvert que dans tous les échantillons il y avait des cristaux microscopiques brisés par la fragmentation du magma. La morphologie de ces cristaux révèle que le magma basaltique, apparemment fluide, est en fait fragile et se fragmente comme un verre qui se brise en tombant. Il est aussi très intéressant de remarquer que le magma est encore à l’état de fusion lors de sa fragmentation, de sorte que la plupart des fractures parviennent à se « recomposer », ce qui réduit la quantité de cendres émise par le volcan. Selon les auteurs de l’étude, les résultats obtenus permettront d’estimer le nombre et la taille des particules émises lors des futures éruptions. De plus, ces nouvelles observations aideront à mieux comprendre la dynamique des éruptions passées.

Source : La Sicilia, INGV.

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Etna’s 17th paroxysm is now completely over. It was particularly long. It was the longest in the series which began on February 16th, 2021. INGV specifies that the lava flows that appeared during this event are now inactive and in the process of cooling. As in previous paroxysms, Mt Etna emitted voluminous plumes of ash which caused the temporary closure of Catania airport. A layer of lapilli about 1 cm thick was observed in the Refuge Sapienza area and brooms are back in service in the Catania region.

The local newspaper La Sicilia tells about a study published in Nature Geoscience on the formation of ash and lapilli from Mt Etna. Researchers from several research organizations including the INGV of Catania explain that “the fluid magma of basaltic volcanoes like Etna and Stromboli shatters like falling glass. As this magma is fluid, many fractures recompose, which reduces the amount of ash emitted and therefore its impact on the populations living around volcanoes.”

By studying samples of materials emitted by a large number of basalt eruptions, scientists found that in all samples there were microscopic crystals shattered by the fragmentation of magma. The morphology of these crystals reveals that the basaltic magma, apparently fluid, is in fact brittle and shatters like glass when falling. It is also very interesting to note that the magma is still in the state of fusion during its fragmentation, so that most of the fractures manage to « recompose », which reduces the amount of ash emitted by the volcano. According to the study’s authors, the results obtained will make it possible to estimate the number and size of particles emitted during future eruptions. In addition, these new observations will help to better understand the dynamics of past eruptions.

Source: La Sicilia, INGV.

Panache de cendre émis lors du 16ème paroxysme

Emissions de cendre de la Voragine (Photo : C. Grandpey)

Etna (Sicile) : 17ème paroxysme ! // 17th paroxysm !

31 mars 2021 – 23 heures (heure locale) : Depuis 20 heures (heure locale), on observe aune augmentation de l’activité strombolienne dans le Cratère SE  de l’Etna. Dans le même temps, la coulée de lave mentionnée précédemment qui se dirige vers le SSE reste bien alimentée. Son front se trouve en bordure de la Valle del Bove.

La situation a encore évolué au cours des dernières heures avec une hausse du tremor qui semble annoncer le 17ème paroxysme. Malheureusement il est tard et le sommeil se fait sentir après une longue journée de travaux campagnards… On verra donc la suite des événements demain matin!

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1er avril 2021- 7 heures : A partir d’une heure du matin le 1er avril (heure locale), l’activité strombolienne au Cratère SE s’est progressivement commuée en fontaine de lave. Dans le même temps, le panache de cendres atteignait une altitude d’environ 7000 m et se dirigeait vers le SSO. A partir de 02h18 (heure locale) le 1er avril, l’INGV indique qu’un débordement de lave était observé sur la lèvre orientale du Cratère SE avec un écoulement dans la partie supérieure de la Valle del Bove. En outre, l’activité effusive signalée précédemment continue à la base sud du cratère. L’activité éruptive des autres cratères sommitaux reste inchangée. Ce matin le tremor se maintient à un niveau très élevé et l’Etna émet de volumineux panaches de cendre.

8 heures : Les  fontaines de lave sont en déclin mais le Cratère SE continue d’émettre de volumineux panaches de cendre. Le tremor reste à un niveau élevé. La pression est encore très forte dans le conduit éruptif. Les explosions projettent d’impressionnantes bombes sur les flancs du Cratère SE.

Les impacts des bombes sur le flanc du Cratère SE sont impressionnants. Il n’y a pas intérêt à se trouver à cet endroit! N’hésitez pas à regarder en plein écran la webcam des Guide de l’Etna :

https://www.guidetna.it/webcam-etna/

L’éruption islandaise semble bien gentille à côté de cette démonstration de force de l’Etna!

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9h30 : Le tremor vient d’amorcer son déclin. L’activité éruptive va donc perdre de son intensité, même siei de volumineux panaches de cendre continuent à s’échapper du Cratère SE. Les balais vont reprendre du service sur les pentes de l’Etna sous le vent!

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11 heures : L’INGV donne des informations complémentaires sur le 17ème paroxysme de l’Etna. Le panache éruptif a atteint une altitude de plus de 9000 mètres avant de s’étirer vers le SSO. L’Institut confirme que la lave continue à avancer dans la partie supérieure de la Valle del Bove, avec e front de coulée à environ 2600 m d’altitude. La coulée apparue à la base du Cratère SE reste également alimentée et avance dans la partie ouest de la Valle del Bove ; son front a été localisé à environ 2000 m d’altitude. La coulée de lave en direction du SO semble s’être stabilisée à une altitude d’environ 2600 m au dessus du niveau de la mer.

Le tremor continue à décroître mais reste à un niveau encore élevé, confirmé par la vigueur des émissions de cendre au sommet du Cratère SE.

Source : INGV.

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13 heures : Le tremor met beaucoup de temps à décroître. Deux coulées de lave restent actives sur le versant SO du volcan.

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17 heures : Dans son dernier rapport publié en cours d’après-midi, l’INGV confirme la baisse d’intensité du tremor. On remarquera toutefois que le retour à un niveau normal a pris plus de temps qu’à l’accoutumée, preuve de l’énergie qui réside en ce moment à l’intérieur de l’édifice volcanique.

En dépit de la couverture nuageuse, l’INGV a pu constater que le premier débordement de lave qui s’est dirigé vers la Valle del Bove, et le second débordement qui a atteint la base orientale du Cratère SE, semblent moins alimentés que précédemment. S’agissant des coulées de lave qui ont pris la direction du SSE et du SO durant le paroxysme, leur front s’est stabilisé à environ 2600 m d’altitude.

Le panache éruptif était chargé en cendre. Il est fait état d’une couche de lapilli d’environ 1 cm au Refuge Sapienza en fin de matinée et d’une fine couche de cendres à Nicolosi et Catane.

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20 heures : L’INGV indique ce soir que la coulée de lave orientée SSE a atteint et traversé le rebord ouest de la Valle del Bove. Pour le moment, le front se trouve à une altitude d’environ 2300 m au dessus du niveau de la mer. De plus,  la coulée de lave du SE semble encore alimentée ; son front se trouve à environ 1900 m d’altitude. En revanche, les deux coulées issues des débordements de la lèvre E du cratère SE, sont en cours de refroidissement.

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March 31st, 2021 – 11 p.m. (local time): Since 8 p.m. (local time), there has been an increase in Strombolian activity at Lt Etna’s SE Crater. At the same time, the previously mentioned lava flow heading towards SSE remains well fed. Its front is on the edge of the Valle del Bove.

The situation has further evolved over the last few hours with an increase in the tremor which seems to announce the 17th paroxysm.

Unfortunately it is late and I feel sleepy after a long day of country work … See you tomorrow!

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April 1st, 2021 – 7 am : From 1 a.m. on April 1st (local time), Strombolian activity at the SE Crater gradually turned into a lava fountain. At the same time, the ash plume reached an altitude of around 7,000 m and was moving SSW. As of 02:18 (local time) on April 1st, INGV reported that a lava overflow was observed on the eastern rim of the SE Crater with a lava flow in the upper part of the Valle del Bove. In addition, the previously reported effusive activity continues at the southern base of the crater. The eruptive activity of the other summit craters remains unchanged. This morning the tremor remains at a very high level and Mt Etna emits voluminous ash plumes.

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8 am: Lava fountains are declining but the SE Crater continues to emit huge ash plumes. The tremor remains at a high level. The pressure is still very high in the eruptive conduit. The explosions eject impressive bombs on the flanks of the SE Crater.

The impacts of the bombs on the flank of the SE Crater are impressive. There is no point in staying there! Do not hesitate to watch the Etna Guides’ webcam in full screen:

https://www.guidetna.it/webcam-etna/

The Icelandic eruption seems very quiet compared with this show of force from Mt Etna!

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9:30 am: The tremor has just started to decline. The eruptive activity will therefore lose its intensity, even if large plumes of ash continue to come out of the SE Crater. The brooms will resume service on the downwind slopes of Mt Etna!

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11 am: INGV has provided additional information about Mt Etna’s 17th paroxysm. The eruptive plume reached an altitude of more than 9,000 metres before drifting SSW. The Institute confirms that lava continues to advance in the upper part of the Valle del Bove, with the flow front at about 2600 m above sea level. The flow that appeared at the base of the SE Crater also remains fed and advances in the western part of the Valle del Bove; its front was located at an altitude of about 2,000 m. The SW lava flow appears to have stabilized at an elevation of about 2,600 m above sea level. The tremor continues to decrease but remains at a high level, confirmed by the vigour of the ash emissions at the summit of the SE Crater. Source: INGV.

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1 pm : The eruptive tremor is decreasing very slowly. Two lava flows are still active on the SW flank of the volcano.

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5 p.m .: In its latest report published in the afternoon, INGV confirms the decrease in the intensity of the tremor. One should note, however, that the return to normal values took longer than usual, proof of the energy inside the volcanic edifice.

Despite the cloud cover, INGV was able to observe that the first lava overflow which headed towards the Valle del Bove, and the second overflow which reached the eastern base of the SE Crater, appear to be less fed than previously.

With regard to the lava flows which travelled SSE and the SW during the paroxysm, their front stabilized at about 2600 m a.s.l..

The eruptive plume was laden with ash. A layer of lapilli about 1 cm thick was reported at Refiugio Sapienza in the late morning and a thin layer of ash was observed at Nicolosi and Catania.

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8 p.m .: INGV indicates tonight that the SSE trending lava flow has reached and crossed the western edge of the Valle del Bove. For the moment, the front lies about 2300 m above sea level. In addition, the SE lava flow still seems to be fed; its front is about 1900 m above sea level. However, the two flows resulting from the overflows on the E rim of the SE crater, are in the process of cooling.