L’eau de l’Halema’uma’u (Hawaii) // The water of Halema’uma’u (Hawaii)

La dernière éruption du Kilauea a pris fin en août 2018 et il n’y a actuellement aucune coulée de lave sur le volcan….mais il y a de l’eau au fond du cratère de l’Halema’uma’u, au sommet du Kilauea ! Le lac de lave qui a persisté pendant l’éruption a maintenant été remplacé par des mares d’eau. .
L’apparition récente d’eau au fond du cratère a provoqué de nombreuses interrogations. Comme on peut le voir sur les photos mises en ligne par le HVO (voir ci-dessous), cette eau est de couleur turquoise, laiteuse ou verdâtre, ce qui trahit la présence de soufre dissous et de métaux provenant du mélange avec l’eau des gaz magmatiques ou des roches environnantes. Les caméras thermiques révèlent une température de surface d’environ 70°C.
L’eau au fond de l’Halema’uma’u n’est pas visible depuis les zones du parc national ouvertes au public, mais le HVO a déplacé l’une de ses webcams vers un site offrant une vue directe sur le fond du cratère.
Pour mesurer le niveau de cette eau, les scientifiques du HVO utilisent un télémètre laser à longue portée. Les mesures quotidiennes montrent que le niveau s’est lentement élevé. Les prochains survols en hélicoptère permettront de cartographier et de mesurer avec précision la superficie et le volume des mares. À l’aide de photographies obliques, il est possible de créer des modèles tridimensionnels du fond du cratère. La comparaison de ces modèles mis à jour régulièrement avec les données LIDAR (système de mesure par détection laser) collectées en juillet 2019 permettra d’estimer le volume d’eau. Les images satellites haute résolution compléteront ces informations. Des drones pourront également fournir des images aériennes et des mesures précises de la superficie et du volume de l’eau accumulée.
L’échantillonnage direct et les analyses chimiques permettront enfin de savoir s’il s’agit d’une accumulation d’eau de pluie en surface ou d’une eau souterraine plus profonde. Il se peut aussi qu’une partie de l’eau provienne de la condensation de la vapeur produite directement par le magma.

Une meilleure connaissance de la source de cette eau permettra de mieux comprendre les dangers possibles qui y sont associés. Par exemple, si elle est une émergence de la vaste zone d’eaux souterraines autour du cratère, elle risque d’interagir avec une montée éventuelle du magma et provoquer une activité explosive.
A cause de la dangerosité du site, l’échantillonnage direct est problématique. Il est déconseillé de se rendre auprès des mares en raison de l’accumulation possible de dioxyde de carbone au fond du cratère. Les effondrements fréquents des pentes instables du cratère sont un autre danger. Les prélèvements se feront probablement par la voie aérienne, avec un récipient de captage accroché au bout d’un filin.
À l’heure actuelle, les instruments ne révèlent aucun signe d’activité à court terme au sommet du Kilauea. Le réservoir magmatique sommital continue à se recharger lentement. Le niveau d’alerte volcanique est maintenu à « Normal ». En conséquence, le HVO n’émet plus que des bulletins mensuels.
Source: USGS / HVO.

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The last eruption of Kilauea ended in August 2018 and there is currently no active lava on the volcano….but there is water at the bottom of Halema’uma’u Crater. The lava lake that persisted during the eruption has now been replaced by water ponds.   .

The recent appearance of water at the bottom of Halema‘uma‘u Crater at the summit of Kilauea, has attracted wide attention and generated many questions. As shown in HVO’s website photos, the ponds are milky turquoise, or greenish, in colour, indicative of dissolved sulphur and metals from magmatic gases or surrounding rock mixing into the water. Thermal images show water surface temperatures of approximately 70°C.

The water in Halema‘uma‘u is not visible from publicly accessible areas of the national park but HVO has moved one of its existing webcams to a site that provides a direct view of the ponds.

To measure the level of water in the ponds, HVO scientists use a long-range laser rangefinder. These daily measurements show that the water level has slowly risen. Future helicopter overflights will allow for the mapping and precise measuring of the area and volume of the changing ponds. Using oblique photographs, 3-dimensional models of the crater floor can be created. Comparing these updated models with the LIDAR (light detection and ranging) data collected in July 2019 will help estimate water volume. High-resolution satellite images can fill in observational gaps between HVO’s overflights. Drones could also provide aerial imagery and precise measurements of pond area and volume.

Direct sampling and chemical analyses of the water in Halema‘uma‘u would provide insight into its source, and know if it is a shallow accumulation of rainwater or the surface expression of a deeper-seated layer of groundwater. Some of the water could also be from condensed water vapour directly released by the magma. Knowing the water’s source will offer a better understanding of the possible hazards associated with it. For instance, if the water is from the extensive zone of groundwater around the crater, it could be more likely to interact with rising magma and result in explosive activity.

Given the hazardous location of the water, however, direct sampling is tricky. Walking down to the ponds is not advised due to the possible accumulation of carbon dioxide on the crater floor. Other dangers include frequent rockfalls from the steep, unstable slopes.

At the current time, monitoring data do not indicate any signs of imminent unrest at Kilauea’s summit. Magma continues to quietly recharge the summit magma reservoir.

The alert level for Kilauea remains at Normal. Reflecting this alert level, HVO is now only issuing monthly updates.

Source: USGS / HVO.

Vue générale du cratère de l’Halema’uma’u avec la petite mare d’eau au fond de la cavité (Crédit photo: USGS / HVO)

Vue rapprochée de l’eau au fond de l’Halema’uma’u le 8 août 2019 (Crédit photo: USGS / HVO)

De l’eau dans le cratère de l’Halema’uma’u (Kilauea / Hawaii) // Water in Halema’uma’u Crater (Kilauea / Hawaii)

Pour la première fois dans l’histoire du Kilauea, une mare d’eau a été découverte au cours de la dernière semaine de juillet 2019 au fond de l’Halema’uma’u, le cratère sommital du volcan. Le HVO a confirmé cette présence d’eau qui pourrait marquer la transition vers une phase plus explosive des futures éruptions.

Les scientifiques ne savent pas comment va évoluer la situation, mais on sait que lorsque la lave interagit avec l’eau, elle peut provoquer de violentes explosions. Une première possibilité est que le magma chauffe et vaporise lentement cette eau pour donner naissance à un nouveau lac de lave. Il se pourrait aussi que la lave interagisse avec la nappe phréatique et déclenche de petites explosions. Une troisième hypothèse est que le magma monte rapidement, et provoque une explosion majeure.

Les scientifiques de l’USGS ont expliqué qu’il n’y a actuellement « aucune raison de penser que les dangers présents au sommet ont augmenté ou diminué » suite à la découverte de cette eau. Toutefois, « la présence d’eau pourrait provoquer un changement important dans l’activité à long terme du volcan.»
Bien que le Kilauea soit surtout connu pour son activité effusive et ses somptueuses coulées de lave, le volcan a une histoire d’alternance de longues périodes d’éruptions explosives et de périodes de phases effusives. Il ne faudrait pas oublier que plusieurs événements explosifs se sont produits sur le volcan dans le passé. Ces éruptions ont le plus souvent généré des déferlantes pyroclastiques.

En 1790, l’une d’elles a tué plus de 400 personnes dans la caldeira du Kilauea. Ce fut l’éruption volcanique la plus meurtrière jamais observée aux États-Unis. Ces déferlantes pyroclastiques, qui peuvent se déplacer à la vitesse d’un ouragan, comptent parmi les éruptions les plus dangereuses. Les géologues du HVO pensent qu’une telle activité ne se produirait pas du jour au lendemain et que les techniques de surveillance modernes permettraient probablement d’alerter le public.

Une autre éruption majeure s’est produite en 1924. Des explosions ont commencé le 10 mai et expédié des blocs pesant jusqu’à 45 kg à 60 mètres de distance, ainsi que des fragments plus petits pesant environ 9 kg jusqu’à 270 mètres. Après une brève pause, l’activité s’est intensifiée le 18 mai et a culminé avec une explosion majeure qui a fait un mort.
Source: USGS / HVO.

Note personnelle: La petite mare que l’on peut observer en ce moment et dont la température est d’environ 70°C a probablement été formée par l’accumulation d’eau de pluie au fond du cratère de l’Halema’uma’uu. Si du magma devait remonter vers la surface, il y a de fortes chances pour que sa chaleur vaporise rapidement cette eau de surface qui n’a rien à voir avec l’eau d’une nappe phréatique en profondeur. Si une explosion se produisait, ce ne serait certainement pas un événement majeur.

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For the first time in Kilauea’s recorded history, a pond of water was discovered – and confirmed by HVO – during the last week of July 2019 at the bottom of Halema’uma’u, the summit crater of Kilauea volcano. Scientists say this development could signal a shift to a more explosive phase of future eruptions.

Scientists do not know what will happen next, but is is well known that when lava interacts with water, it might cause explosive eruptions. One possibility is that lava could slowly heat up and vaporize the water and eventually create a new lava lake. Lava could also interact with the water table and create small explosions. Another possibility is that magma rises rapidly, which could produce a larger explosion.

USGS officials stressed that there is currently “no reason to think hazards at the summit have increased or decreased” because of the discovery of water. But “the presence of water could be a significant switch in the long-term activity of the volcano.”

Although Kilaeua is well known for its effusive activity ansd its sumptuous lava flows, the volcano has a history of alternating between long periods of explosive eruptions and times of effusive phases. Indeed, there have been several explosive events on Kilauea in the past. These eruptions commonly produce pyroclastic surges. In 1790, one of them killed more than 400 people at Kilauea’s caldera, making it the deadliest volcanic eruption in what is now the United States. These surges can move at hurricane velocity across the landscape and they are among the most dangerous kinds of eruptions. HVO geologists think none of this will happen overnight, and modern monitoring techniques will probably give the public plenty of warning. Another major eruption occurred in 1924. Explosive activity began on May 10th of that year, blowing rock chunks weighing as much as 45 kg 60 metres out, and smaller fragments weighing about 9 kg out as far as 270 metres. After a brief reprieve, activity intensified through a major blast on May 18th, when an enormous explosive event caused the eruption’s only fatality.

Source: USGS / HVO.

Personal note: As far as the current small pond (temperature of about 70°C) is concerned, it was probably formed by the accumulation of rain water at the bottom of Halema’uma’u Crater. Should there be some magma ascent to the surface the magma’s heat would probably rapidly vaporize this surface water which has nothing to do with the water of a deep aquifer. If an explosion occurred it would certainly not be a major event.

Vue du cratère de l’Halema’uma’u et de la petite mare au fond de la cavité d’effondrement laissée par la dernière éruption. Il fallait avoir un puissant téléobjectif pour réaliser une photo lisible de cette eau ! (Source : USGS / HVO)

Image thermique de l’accumulation de l’eau au fond du cratère de l’Halema’uma’. Comme indiqué précédemment, la température de cette eau est d’environ 70°C (Source: USGS)

Kilauea (Hawaii) : Dans le sillage de l’éruption de 2018…// Kilauea (Hawaii): In the wake of the 2018 eruption…

Aujourd’hui, pour la première fois depuis plus de trois décennies, le Kilauea n’est pas en éruption. Au sommet du volcan, l’activité sismique est faible et la majeure partie du Parc National fonctionne normalement. La lave ne coule plus et la pollution atmosphérique causée par le volcan – le célèbre vog – est à son niveau le plus bas depuis le début des années 1980.
Cependant, comme je l’écrivais dans une note précédente, le danger n’a pas totalement disparu de certaines zones à proximité des fissures éruptives de 2018. Bien que la lave ne coule plus, de la chaleur résiduelle et de petites quantités de gaz continuent de s’échapper des fissures au fur et à mesure que la roche encore très chaude en profondeur continue de se refroidir. Lorsque de nouvelles fissures s’ouvrent suite au refroidissement du magma, l’eau de pluie s’infiltre dans les zones de chaleur résiduelle et génère des panaches de vapeur ainsi que de petites quantités de gaz. À l’heure actuelle, les zones situées immédiatement à proximité et à l’ouest de la Highway 130 sont particulièrement affectées par cette chaleur et cette vapeur résiduelles. Ces zones de température élevée peuvent migrer tandis que se poursuivent le refroidissement et le mouvement des eaux souterraines.
Dans les zones où se forme la vapeur, à proximité et en amont des fissures désormais inactives, on enregistre des niveaux légèrement élevés de sulfure d’hydrogène (H2S) et de dioxyde de carbone (CO2). Ces gaz sont le plus souvent libérés par le magma en cours de refroidissement, mais ils sont aussi produits par la décomposition de matières organiques ou, dans le cas du CO2, par la végétation qui se consume lentement.
Ainsi, une partie du H2S et du CO2 est probablement générée par les températures plus élevées qui affectent les plantes dans la Lower East Rift Zone. Il est important de noter que les concentrations actuelles de H2S sont inférieures au seuil minimum de détection des instruments qui est de 0,5 partie par million (ppm). On peut généralement percevoir l’odeur d’œuf pourri du H2S à des concentrations beaucoup plus faibles, allant de 0,0005 à 0,3 ppm.
Sur la base du seuil olfactif, le niveau de nuisance du H2S à Hawaii a été fixé à 0,025 ppm. Les symptômes négatifs de l’exposition au H2S ne surviennent que lorsque les concentrations sont bien supérieures à ce niveau. Selon les services de santé, une exposition prolongée à 2-5 ppm de H2S peut provoquer des maux de tête, une irritation des yeux, des nausées ou des problèmes respiratoires chez certaines personnes asthmatiques. C’est plusieurs fois les concentrations actuellement mesurées près des sources de H2S dans la LERZ.
Les concentrations de dioxyde de carbone dans certaines zones de panaches de vapeur dans la LERZ sont supérieures à la concentration atmosphérique de base qui est de 412 ppm. L’air dans une salle de réunion avec beaucoup de monde peut souvent dépasser 1 000 ppm de CO2. En revanche, les concentrations maximales de CO2 mesurées dans la LERZ sont bien inférieures à ce niveau. Les services de santé ont établi une limite d’exposition au CO2 de 5 000 ppm en moyenne pour une journée de travail de 8 heures.
En se basant sur l’historique d’éruptions précédentes, les températures élevées et les panaches de vapeur devraient persister dans la LERZ pendant de nombreuses années. L’éruption de 1955 dans cette zone continue à générer des phénomènes externes depuis plus de 60 ans. Certaines sources de vapeur sont utilisées comme saunas naturels. Au début des années 1990, une température de 51°C avait été enregistrée dans une ancienne bouche éruptive de 1955, mais aucun gaz volcanique chargé de soufre tel que le H2S n’avait été détecté.
Les éruptions dans la LERZ en 1955 et 2018 montrent certains points communs, mais il est impossible de déterminer exactement où et pendant combien de temps la chaleur persistera et les émissions de vapeur se poursuivront. Quoi qu’il en soit, l’activité de surface liée à l’intrusion magmatique de 2018 va commencer son long et lent déclin.
Source: USGS / HVO.

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Today, for the first time in over three decades, Kilauea is not erupting. At the summit of the volcano, earthquake activity is low, and most of the National Park is open for business. No lava is flowing anywhere on Kilauea, and volcanic air pollution on the island is the lowest it has been since the early 1980s.

However, as I put it in a previous post, there are lingering dangers in some areas near the 2018 eruptive fissures. Although lava is no longer erupting, residual heat and small amounts of gas continue to escape from ground cracks and vents as subsurface molten rock continues to cool. As small new cracks open in response to magma cooling, groundwater infiltrates areas of remaining heat, releasing steam and small amounts of gases. Currently, areas adjacent to and west of Highway 130 are particularly impacted by this residual heat and steam. These areas of elevated temperature may migrate, as cooling and groundwater movement continue.

In steaming areas near and uprift of the now inactive fissures, slightly elevated levels of hydrogen sulfide (H2S) and carbon dioxide (CO2) gases have been detected. While these gases may be released from cooling magma, they are also generated by decaying organic matter, or, in the case of CO2, from burning or smoldering vegetation.

Thus, some portion of the H2S and CO2 is likely generated from the increased temperatures affecting plants in the area. Importantly, current H2S concentrations are below the minimum detection level of volcanic gas monitoring instruments, which is 0.5 parts per million (ppm). People can usually smell the rotten egg odour of H2S at much lower concentrations, ranging from 0.0005 to 0.3 ppm.

Based on the odour threshold, Hawaii has set a nuisance level for H2S at 0.025 ppm. However, negative symptoms of H2S exposure do not occur until concentrations are well above this level. According to the health services, prolonged exposure to 2-5 ppm H2S may cause headaches, eye irritation, nausea or breathing problems in some asthmatics. This is many times the concentrations currently measured near the LERZ thermal features.

Carbon dioxide concentrations in some LERZ steaming areas are elevated above the background atmospheric concentration of 412 ppm. While the air in a crowded meeting room can frequently exceed 1,000 ppm CO2, maximum concentrations measured in the LERZ are well below this level. Health services have established an exposure limit for CO2 of 5,000 ppm averaged over an 8-hour work day.

Based on the history of previous eruptions, elevated temperatures and steam are likely to persist in the area for many years. The 1955 LERZ eruption produced thermal features that have been active for over 60 years, some of which are used as natural saunas. Even in the early 1990s, a temperature of 51°C was measured in a 1955 vent, but no volcanic sulfur gases such as H2S were detected.

The 1955 and 2018 LERZ eruptions share some similarities, but exactly where and how long heating and steaming will continue for any area is impossible to determine. Eventually, however, lingering surface activity related to the 2018 intrusion will begin its long, slow decline.

Source : USGS / HVO.

Les bouches de vapeur [steam vents] font partie des attractions touristiques du Kilauea (Photos: C. Grandpey)

Nouvelles du Kilauea et du Mauna Loa (Hawaii) // News of Kilauea and Mauna Loa (Hawaii)

Voici les dernières nouvelles du Kilauea et du Mauna Loa diffusées par le HVO :

Tout est calme sur la Grande Ile d’Hawaii en ce moment. Le Kilauea n’est pas en éruption et le niveau d’alerte est maintenu à NORMAL. Les déformations de l’édifice volcanique ainsi que les émissions de gaz et la sismicité n’ont pas beaucoup changé au cours de la semaine écoulée. La déformation du sommet du Kilauea traduit une lente accumulation du magma dans la partie superficielle du système magmatique sommital. Toutefois, les mesures de gaz n’indiquent pas que le magma est en train de monter vers la surface. La déformation de l’East Rift Zone du Kilauea entre le Pu’O’o et la Highway130 montre une inflation correspondant au lent  remplissage du réservoir magmatique profond. Le flanc sud de Kilauea continue de glisser lentement vers l’océan suite au séisme de M 6,9 qui s’est produit le 4 mai 2018 près de Kalapana.
Les émissions de SO2 sont faibles au sommet et inférieures aux limites de détection sur le Pu’uO’o et dans la  Lower East Rift Zone (LERZ).
Des dangers restent toutefois présents le long de la LERZ et au sommet du Kilauea. Les habitants et les touristes qui s’approchent des fractures ouvertes lors de l’éruption de 2018, des coulées de lave et de la zone d’effondrement du sommet doivent respecter les interdictions d’accès et les panneaux de mise en garde. Les coulées de lave de 2018 sont pour la plupart sur des propriétés privées, et les visiteurs sont priés de ne pas entrer ou se garer sur celles-ci.

Le niveau d’alerte du Mauna Loa est passé à ADVISORY (surveillance recommandée) le 2 juillet 2019, car depuis plusieurs mois, la sismicité et les niveaux de déformation du sol sur le volcan se situent au-dessus de la normale. Cette élévation du niveau d’alerte ne signifie pas qu’une éruption est imminente. Une augmentation semblable de l’activité a été observée entre 2014 et 2018 et aucune éruption n’est survenue. Au cours de la semaine écoulée, environ 43 séismes de faible magnitude (moins de M 2.0) ont été enregistrés sous le sommet et dans la partie supérieure de la zone de rift sud-ouest, contre environ 80 secousses dans ce secteur la semaine précédente. Les mesures de déformation montrent une inflation continue du sommet, révélatrice du lent remplissage de la chambre magmatique superficielle.  Aucun changement significatif n’a été détecté dans les émissions de gaz de la zone de Rift Sud-Ouest. La température des fumerolles dans ce secteur et au sommet reste inchangée.
Source: USGS / HVO.

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Here is the latest news of Kilauea and Mauna Loa released by HVO:

Everything is quiet at Hawaii Big Island these days. Kilauea is not erupting and the alert level remains at NORMAL. Rates of deformation, gas release and seismicity have not changed significantly over the past week. Kilauea summit deformation has been consistent with slow magma accumulation within the shallow portion of the summit magma system, but gas measurements have not indicated significant shallowing of magma. Kilauea’s East Rift Zone deformation continues to show motions consistent with slowed refilling of the deep magmatic reservoir in the broad region between Pu’O’o and Highway 130. The south flank of Kilauea continues to creep seaward following the May 4th, 2018  M 6.9 earthquake near Kalapana.

SO2 emission rates are low at the summit and below detection limits at Pu’uO’o and the Lower East Rift Zone (LERZ).

Hazards remain at the LERZ and summit of Kilauea. Residents and visitors near the 2018 fissures, lava flows and summit collapse area should respect closures and warnings. The 2018 lava flows are primarily on private property, and people are asked not yo enter or park on private property.

The alert level for Mauna Loa was changed to ADVISORY on July 2nd, 2019, because, for the past several months, earthquake and ground deformation rates at the volcano have exceeded long-term background levels. This increase in alert level does not mean that an eruption is imminent. A similar increase in activity was observed between 2014 and 2018 and no eruption occurred. During the past week, approximately 43 small-magnitude earthquakes ( (less than M2.0) were recorded beneath the summit and upper Southwest Rift Zone, compared to about 80 earthquakes in this region the week before. Deformation measurements show continued summit inflation, suggestive of recharge of the volcano’s shallow magma storage system. No significant changes in volcanic gas release on the Southwest Rift Zone were measured, and fumarole temperatures there and at the summit remain unchanged.

Source: USGS / HVO.

Sommet du Mauna Loa (Photos: USGS, C. Grandpey)

 

Les zones de rift du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s rift zones (Hawaii)

De nombreuses éruptions, que ce soit sur le Mauna Loa ou le Kilauea, se produisent dans des zones de rift, autrement dit de fractures à la surface du sol. C’est ce qui s’est passé en 2018 lorsque la lave est sortie dans la zone de rift est (East Rift Zone – ERZ) du Kilauea.
Ce volcan possède deux zones de rift. La zone de rift Est est longue ; elle s’étire sur une cinquantaine de kilomètres sur terre et environ 70 km sous le niveau de la mer. La zone de rift Sud-Ouest, qui est historiquement moins active, mesure environ 35 km de long et seule une petite partie se prolonge dans l’océan.

Les zones de rift sont des zones de faiblesse du volcan qui se forment dès le début de sa formation, probablement en raison de l’étirement de l’édifice au fur et à mesure de sa mise en place. Les zones de rift permettent au magma de migrer plus facilement depuis la région de stockage au sommet. Ce sont les éruptions successives des zones de rift qui mettent en place les flancs du volcan.
Les jeunes volcans hawaïens ont généralement deux ou trois zones de rift, selon qu’ils s’édifient ou non contre un volcan à proximité immédiate. Dans le cas du Kilauea, il n’y a que deux zones de rift, car le volcan s’appuie contre le flanc sud-est du Mauna Loa. Les deux zones de rift du Kilauea sont presque parallèles aux zones de rift du Mauna Loa, ce qui confirme l’appui du Kilauea contre son voisin. Les zones de rift séparent le flanc nord – relativement stable – du flanc sud qui est  plus mobile. Lorsque le magma pénètre dans la zone de rift, le flanc nord reste stable contre le Mauna Loa au nord tandis que le flanc sud du Kilauea est poussé vers le sud pour recevoir le nouveau magma.
À mesure que la pression augmente dans le système d’alimentation magmatique au sommet, des intrusions se produisent souvent dans la zone de rift, comme ce fut le cas en 2018 dans la partie inférieure de la zone de rift est, la Lower East Rift Zone (LERZ). Les intrusions s’accompagnent généralement d’une hausse de la sismicité lorsque le magma fracture le sol le long de son trajet. Les séismes ont leurs hypocentres à des profondeurs d’environ 2 à 4 km sous la surface et les périodes de forte sismicité peuvent durer plusieurs heures, voire plusieurs jours, en fonction de la progression de l’intrusion. En plus de la sismicité, on observe aussi des déformations du sol lors d’une intrusion magmatique dans une zone de rift. L’inflation au-dessus de l’intrusion est mesurée par des tiltmètres et des stations GPS qui révèlent un mouvement à la fois vertical et latéral au fur et à mesure que les stations s’éloignent de la zone de rift en phase d’inflation.
Tandis que le magma s’élève des profondeurs et se fraye un chemin à travers la roche, la fracturation se traduit à la surface du sol par de nombreuses fissures parallèles au-dessus de l’intrusion. Ces fissures continuent de s’élargir sous la pression du magma. Si l’intrusion atteint la surface, une ou plusieurs fissures vont s’ouvrir et laisser échapper la lave. Des rideaux de fontaines de lave et/ou des phénomènes de spatter apparaissent lorsque la lave jaillit des fissures. Lorsqu’une fissure évolue, on passe généralement d’une éruption linéaire à une éruption à partir d’une ou plusieurs bouches. Cela peut entraîner une augmentation de la pression dans le système éruptif, avec intensification des fontaines de lave.
Les fontaines de lave sont provoquées par la formation rapide de bulles de gaz lorsque le magma monte à de faibles profondeurs ; elles éclatent ensuite et projettent la lave sous pression vers la surface. Les bulles se forment parce que la pression à faible profondeur est suffisamment basse pour permettre au gaz dissous dans le magma de s’échapper, un peu comme des bulles qui se forment lorsqu’on ouvre une bouteille d’eau gazeuse. En plus des coulées, les fontaines qui jaillissent des fissures peuvent entraîner des accumulations de projections près de la bouche éruptive, ce qui donne naissance à des formations linéaires ou coniques. Les spatter cones que l’on rencontre souvent le long des zones de rift du Kilauea se forment de préférence lorsque l’activité éruptive persiste.

Quand l’éruption se termine, le magma de l’intrusion qui n’a pas atteint la surface redescend à l’intérieur de la zone de rift où il peut demeurer en fusion pendant des décennies. C’est ainsi qu’une lave de composition chimique semblable à celle de l’éruption de 1955 a été émise au cours de la première semaine de l’éruption de 2018 dans la Lower East Rift Zone, ce qui laisse supposer que la lave sortie des premières fissures était un magma résiduel de l’éruption de 1955.

Cela montre que les zones de rift jouent un rôle essentiel dans l’acheminement du magma dans l’édifice volcanique, mais elles peuvent aussi stocker du magma susceptible d’alimenter de futures éruptions.
Source: USGS / HVO.

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Many eruptions on both Mauna Loa and Kilauea occur alon rift zones . This is what happened in 2018 when lava eruped along Kilauea’s East Rift Zone.

Kilauea has two rift zones. The East Rift Zone is longer, with about 50 kilometres on land, plus approximately 70 kilometres below sea level. The Southwest Rift Zone, which is historically less active, is about 35 kilometres long with only a small portion underwater.

Rift zones are areas of weakness in the volcano which form early in its lifetime, likely due to spreading of the volcano as it settles. Volcanic rift zones provide the easiest pathways for magma to travel underground from the summit storage region, with successive eruptions from the rift zones building up the volcano’s flanks.

The youngest Hawaiian volcanoes typically have two or three rift zones depending on whether they are built up against a neighbouring volcano. In the case of Kilauea, there are only two rift zones because the volcano is buttressed against the southeastern slope of Mauna Loa. Kilauea’s two rift zones are nearly parallel to Mauna Loa’s rift zones reflecting this buttressing and the rift zones separate the relatively stable northern flank from the more mobile southern flank of the volcano. When magma intrudes into the rift, the northern flank remains stable against Mauna Loa to the north, and Kilauea’s southern flank is forced southward to accommodate the additional magma.

As pressure builds within the summit magma plumbing system, rift zone intrusions, like the 2018 intrusion into the lower East Rift Zone (LERZ), can occur. Intrusions are typically accompanied by increasing numbers of earthquakes as the magma fractures the ground along its path. The earthquakes are concentrated at depths of about 2 to 4 kilometres below the ground surface, and periods of increased seismicity can last several hours to days as the intrusion progresses. In addition to seismicity, ground deformation also occurs during a rift zone intrusion. Inflation above the intrusion is measured by tilt and GPS stations showing upward and outward motion as the stations move away from the swelling rift zone.

As the magma ascends and forces its way through the rock, fracturing is mirrored on the ground surface with many parallel cracks above the intrusion. These cracks continue to widen as the rift is forced open. If the intrusion reaches the surface, one or more fissures will open and erupt lava. Long curtains of lava fountains or spatter form as the lava erupts through cracks in the ground. As a fissure evolves, it typically transitions from erupting along a line to focusing at a single or several vents. This in turn can cause increased pressurization within the erupting system resulting in higher lava fountains.

Lava fountains are driven by the rapid formation of gas bubbles as magma rises to shallow depths, which then burst to create the pressurized lava at the surface. The bubbles form because pressure at shallow depths is low enough for the gas dissolved within the magma to escape, like bubbles forming when you open a carbonated drink. Beside lava flows, fissure fountains can produce spatter build-up adjacent to the vent in linear or conical formations. Spatter cones which are common along Kilauea’s rift zones, are likely to build when eruptive activity persists.

When an eruption ends, the intrusion’s un-erupted magma drains back into the rift zone where it can remain molten for decades. In fact, lava with a chemical composition similar to the 1955 eruption was produced during the first week of the 2018 LERZ eruption, suggesting that the early fissures were supplied by stored magma. This illustrates that rift zones are not only essential for the transportation of magma within the volcano, but are also storing magma that could feed future eruptions.

Source : USGS / HVO.

Zone de rift Est du Kilauea

Zone de rift Sud-Ouest du Kilauea

(Photos: C. Grandpey)

Comment lire un interférogramme // How to read an interferogram

Depuis le début des années 1990, les scientifiques utilisent des satellites radar pour cartographier les mouvements ou les déformations de la surface de la Terre. Le radar à synthèse d’ouverture interférométrique (InSAR) calcule la différence entre deux images radar acquises par un satellite en orbite, prises à des moments différents, mais concernant un même endroit sur Terre. Cette différence s’appelle un interférogramme; il s’agit d’une carte présentant une certaine ressemblance avec un arc-en-ciel sur laquelle apparaît la déformation de surface.
La déformation est un paramètre important pour surveiller l’activité des volcans hawaïens. En effet, la morphologie d’un volcan peut se modifier au gré des mouvements du magma dans leurs systèmes d’alimentation. Cela peut entraîner des déplacements de leurs pentes à cause de failles ou à cause de la gravité, en particulier lorsqu’ils subissent des changements internes de pression. Les interférogrammes, associés au GPS et aux tiltmètres, permettent aux scientifiques du HVO d’étudier le comportement d’un volcan lorsque sa morphologie est en train de changer.
Les interférogrammes couvrent de vastes étendues – l’ensemble de Big Island peut apparaître dans une seule scène radar! – et fournissent une précision centimétrique du mouvement du sol. Cependant, l’interprétation des interférogrammes est parfois compliquée. Voici quelques conseils pour les comprendre.
La différence de distance au sol entre deux passages d’un satellite, appelée phase interférométrique, est représentée par des franges ou des bandes de couleur dans un interférogramme. Cette différence inclut les déformations de la surface qui se sont produites entre les passages, mais elle est également influencée par l’incertitude des orbites des satellites, les ambiguïtés topographiques, les conditions atmosphériques et d’autres sources d’erreur. Tous ces paramètres contribuent à la phase interférométrique. Pour obtenir le vrai mouvement du sol, il faut compenser ces sources d’erreur.
La première étape de la lecture d’un interférogramme consiste à déterminer à quel moment la déformation s’est produite. Différents satellites utilisent différentes longueurs d’onde et permettent de contrôler l’ampleur de la déformation du sol représentée par frange colorée. Dans l’interférogramme présenté ci-dessous, le satellite utilisé est le système COSMO-SkyMed (CSK) de l’Agence spatiale italienne. La longueur d’onde du radar pour le CSK est la bande X (environ 3,3 centimètres de longueur totale). Étant donné qu’un interférogramme est créé à l’aide d’ondes radar qui se déplacent entre le satellite et la Terre, la déformation est calculée en fonction de la moitié de la longueur d’onde. Cela signifie que lors de la lecture d’un interférogramme CSK, une frange équivaut à 1,65 centimètre de changement entre les deux dates.
La deuxième étape consiste à compter les franges colorées afin de déterminer l’ampleur de la déformation indiquée dans un interférogramme. La déformation volcanique ayant souvent une forme concentrique, il faut donc commencer par l’extérieur du motif de franges et compter le nombre de cycles de couleur allant du bord de la zone déformée au centre. Il faut ensuite multiplier le nombre de franges colorées par la demi-longueur d’onde pour déterminer l’ampleur de la déformation.
La troisième étape consiste à déterminer si la surface s’est déplacée vers le haut ou le bas. Pour ce faire, lorsque l’on compte les franges de l’extérieur vers l’intérieur d’un motif concentrique, il faut noter le sens des changements de couleur. On regarde si le motif passe du bleu au violet et au jaune en allant vers le centre, ou du bleu au jaune et au violet. L’échelle de couleur au bas de l’image révèle que la tendance bleu-jaune-violet montre une hausse, ce qui signifie que, dans cet interférogramme, le sol se déplace vers le satellite; il y a donc une inflation. La séquence de couleurs doit toujours être définie sur une barre d’échelle dans l’interférogramme, ainsi que la demi-longueur d’onde, car tous les interférogrammes n’utilisent pas la même séquence de couleurs et tous les satellites radar n’ont pas la même longueur d’onde.
La dernière étape consiste à interpréter les informations collectées. Sur l’interférogramme CSK ci-dessous, il y a 3 franges colorées à l’intérieur de la caldeira du Kilauea, ce qui signifie que la surface dans cette région s’est déplacée vers le satellite; elle a gonflé d’environ 4,95 centimètres entre le 6 avril et le 2 juin 2019. Il faut se rappeler que les franges colorées incluent non seulement le déplacement, mais également d’autres influences, telles que les erreurs orbitales et les anomalies atmosphériques. Ce type d’anomalie est particulièrement répandu autour de hautes montagnes, comme le Mauna Loa et le Mauna Kea, et dans les zones de forte topographie, comme le flanc sud du Kilauea. Dans ce cas, les anomalies atmosphériques ne sont probablement pas un problème, car la zone de déformation est plus petite que la plupart des situations météorologiques. Les scientifiques compensent également les erreurs orbitales car ils connaissent très précisément les orbites des satellites. Cependant, des erreurs topographiques dues aux importants changements intervenus au sommet de Kilauea en 2018 pourraient introduire une certaine erreur dans la mesure. De plus, comme les satellites radar ne sont pas orientés directement vers la Terre, la déformation dans les interférogrammes est un ensemble de déplacements verticaux et horizontaux, bien que les changements verticaux soient généralement dominants.
Source: USGS, HVO.

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Since the early 1990s, scientists have used radar satellites to map movement or deformation of Earth’s surface. Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) calculates the difference between two radar images acquired by an orbiting satellite taken at different times but looking at the same place on Earth. This difference is called an interferogram and is essentially a ainbow-like map of surface deformation.
Deformation is an important parameter to monitor activity of Hawaiian volcanoes. Indeed, volcanoes can change their shape as magma moves in and out of their plumbing systems, as their slopes shift on faults or because of gravity, and when they have internal changes in pressure. Interferograms, together with GPS and tilt, help HVO scientists study the behaviour of a volcano when its morphology is changing.
Interferograms cover large areas of land – the whole Big Island can fit into a single radar scene! – and provide centimetre-scale accuracy of ground motion. However, interferograms can be tricky to read. Here are a few tips to understand them.
The difference in the distance to the ground between two satellite passes, known as the interferometric phase, is shown as fringes or bands of colour in an interferogram. This difference includes deformation of the surface that occurred between passes, but it is also influenced by uncertainty in satellite orbits, topographic ambiguities, atmospheric conditions, and other sources of error. These all contribute to the interferometric phase. To get at the true movement of the ground, you have to compensate for these sources of error.
The first step in reading an interferogram is to determine when the deformation occurred. Different satellites use different wavelengths, and that controls the amount of ground deformation represented per coloured fringe. In the interferogram shown here below, the satellite used is the Italian Space Agency’s COSMO-SkyMed (CSK) system. The radar wavelength for CSK is X-band (approximately 3.3 centimetres in total length). Because an interferogram is made using radar waves that travel to Earth from the satellite and back, the deformation is calculated in terms of half the wavelength. This means that when reading a CSK interferogram, one fringe is equal to 1.65 centimetres of change between the two dates.
Step two is to count the coloured fringes to determine the amount of deformation shown in an interferogram. Volcanic deformation is often concentric in shape, so start on the outside of the fringe pattern and count the number of colour cycles from the edge of the deformed area to the center. Multiply the number of coloured fringes by the half wavelength to determine the magnitude of the deformation.
Step three is to determine if the surface moved up or down. To do this, as you count fringes from the outside to the inside of a concentric pattern, note the sense of colour changes. Look if the pattern goes blue-purple-yellow in towards the centre, or blue-yellow-purple. The colour scale at the bottom of the image reveals that blue-yellow-purple is an increasing trend, which in this interferogram, means that the ground is moving towards the satellite—it is inflating! The colour sequence should always be defined on a scale bar in the interferogram, along with the half wavelength, because not all interferograms use the same colour sequence, and not all radar satellites have the same wavelength.
The last step is to interpret the information you have collected. On the CSK interferogram shown here, there are 3 coloured fringes inside the Kilauea Caldera, which means that the surface within this region moved towards the satellite, or inflated, by about 4.95 centimetres between April 6th and June 2nd, 2019. One should remember that the coloured fringes include not just displacement, but also other influences, like orbital errors and atmospheric anomalies. These sorts of anomalies are especially prevalent around tall mountains, like Mauna Loa and Mauna Kea, and areas of very steep topography, like the south flank of Kīlauea. In this case, atmospheric anomalies are probably not an issue, since the area of deformation is smaller than most weather patterns. Scientists also compensate for orbital errors, since they know the satellite orbits very precisely. However, topographic errors due to the massive changes that took place at the summit of Kilauea in 2018 might introduce a small amount of error to the measurement. Besides, because radar satellites don’t look straight down on Earth, the deformation in interferograms is a combination of vertical and horizontal displacements, although vertical changes usually dominate.
Source: USGS, HVO.

 

Interférogramme COSMO-SkyMed (CSK) couvrant la zone sommitale du Kilauea entre le 6 avril et le 2 juin 2019. Chaque frange de couleur représente 1;65 centimètre de déplacement du sol. Les franges de couleur les plus resserrées à l’intérieur de la caldeira indiquant une inflation bien localisée, alors que les franges les plus espacées dans la partie NO de la caldeira indiquent une faible inflation dont le centre se trouve à proximité du Jaggar Museum. Chaque cycle de couleur ou frange à l’intérieur de la caldeira a été doté de nombres en blanc sur l’interférogramme; ils font référence à un ensemble de 3 franges correspondant à un déplacement de 3 X 1,65= 4,95 cm. Ces données ont été fournies par l’agence Spatiale Italienne pour permettre au HVO d’effectuer des mesures de contrôle du Kilauea.
Vous trouverez une image haute résolution à cette adresse:
http://bigislandnow.com/wp-content/uploads/2019/06/VolcanoWatch_20June_Graphic.png

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COSMO-SkyMed interferogram (CSK) covering the summit area of Kilauea between April 6th and June 2nd, 2019. Each colour fringe represents 1.65 centimetres of ground movement. The closely spaced colour fringes within the caldera indicate well-localized inflation, while the broader fringes in the NW portion of the caldera indicate minor inflation centered near the Jaggar Museum. Each colour cycle or fringe inside the caldera has been given white numbers on the interferogram; they refer to a set of 3 fringes corresponding to 3 X 1.65 = 4.95 cm of displacement. This data was provided by the Italian Space Agency to help HVO to carry out Kilauea monitoring measures.
You will find a high resolution image at this address:
http://bigislandnow.com/wp-content/uploads/2019/06/VolcanoWatch_20June_Graphic.png

Volcans du monde // Volcanoes of the world

L’activité éruptive est stable sur le Sabancaya (Pérou) où l’on observait en moyenne 17 explosions par jour au cours de la semaine écoulée. Le 26 juin, les panaches de cendre montaient jusqu’à 2,6 km au-dessus du cratère.

Source : IGP.

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Une violente éruption a eu lieu sur le Manam (Papouasie-Nouvelle-Guinée) le 27 juin 2019, après une augmentation de l’activité sismique. Les images satellitaires ont montré des panaches de cendre s’élevant à 12-15 km au dessus du niveau de la mer. La couleur de l’alerte aérienne est passée au Rouge.
L’éruption du Manam intervient à peine 2 jours après une puissante éruption de l’Ulawun, à 714 km à l’est. Le volcan s’est réveillé le 25 juin, après une augmentation d’activité de plusieurs semaines. Le panache de cendre est monté à une vingtaine de kilomètres au dessus du niveau de la mer.
Source: RVO.
Les deux éruptions ont entraîné l’évacuation d’au moins 15 000 personnes. Il n’y a pas eu de victimes, mais les éruptions ont perturbé les vols intérieurs, détruit des maisons, des plantations et des puits, laissant les villageois sans nourriture ni eau. Les personnes évacuées ont besoin d’une aide immédiate, mais celle-ci est rendue difficile par la fermeture de l’aéroport. Les besoins les plus urgents concernent la nourriture, les soins médicaux et l’eau. Il a été demandé au gouvernement de décréter l’état d’urgence.
Source: The Watchers.

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Le CENAPRED indique que l’activité est encore assez intense sur le Popocatepetl (Mexique) avec de fortes explosions et les émissions habituelles de vapeur d’eau, de gaz et de cendre. Les explosions génèrent des panaches de cendre qui s’élèvent à 1,5 km au-dessus du sommet.
Le niveau d’alerte est maintenu à la couleur Jaune, Phase 2.

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Au cours des derniers mois, les niveaux de sismicité et de déformation du Mauna Loa (Hawaii) ont dépassé le seuil normal. Une éruption n’est pas imminente et la situation n’a rien d’alarmant. Cependant, ces paramètres indiquent que des changements se produisent dans le système magmatique superficiel du volcan.
Suite à un essaim sismique significatif en octobre 2018, les instruments ont enregistré en moyenne au moins 50 séismes de faible magnitude par semaine sous le sommet du Mauna Loa, la partie supérieure de la zone de rift sud-ouest et sous la partie supérieure du flanc ouest. Les séismes se produisent dans le même secteur que ceux qui ont précédé les dernières éruptions du Mauna Loa en 1975 et 1984.
Au cours de cette même période, les GPS et les satellites ont détecté une déformation du sol qui révèle une nouvelle recharge du système magmatique peu profond.
Ces différents éléments indiquent que le Mauna Loa n’est plus à un niveau d’activité normal. En conséquence, le HVO a décidé de faire passer le niveau d’alerte volcanique à ADVISORY (surveillance conseillée) et la couleur de l’alerte aérienne au JAUNE.
Une hausse semblable de l’activité du Mauna Loa s’est produite entre 2014 et 2018 et aucune éruption ne s’est produite.
Source: USGS, HVO.

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Eruptive activity is quite stable on Sabancaya (Peru). An average of 17 daily explosions was observed during the past week. On June 26th, ash plumes rose 2.6 km above the crater.

Source: IGP.

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A powerful eruption took place at Manam (Papua New Guinea) on June 27th, 2019, after a period of increased seismic activity. Satellite imagery indicated volcanic ash rising up to 12-15 km above sea level. The aviation colour code has been raised to Red.

Manam’s eruption comes just 2 days after a powerful eruption at Ulawun, about 714 km to the east. The volcano erupted on June 25th, after a few weeks of increased activity. Ash plumes rose up to about 20 km above sea level.

Source: RVO.

Both eruptions forced at least 15,000 people to evacuate. There are no reports of casualties, but the eruptions disrupted domestic flights, destroyed homes, plantations and wells, leaving villagers without food and water. The displaced people need immediate relief but it has slowed down due to the closure of the airport. The most urgent relief is food, medical and water support. The government has been requested to declare a state of emergency.

Source: The Watchers.

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CENAPRED indicates that activity is still quite intense at Popocatepetl (Mexico) with strong explosions and the usual “exhalations” of water vapour, gas and ash. The explosions generate ash plumes that rise 1-1.5 km above the summit.

The alert level remains at Yellow, Phase Two.

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For the past several months, earthquake and ground deformation rates at Mauna Loa (Hawaii) have exceeded background levels. An eruption is not imminent and current rates are not cause for alarm. However, they do indicate changes in the volcano’s shallow magma storage system.
Following a significant earthquake swarm in October 2018, seismic stations have recorded an average of at least 50 shallow, small-magnitude earthquakes per week beneath Mauna Loa’s summit, upper Southwest Rift Zone, and upper west flank. The earthquakes are occurring in locations similar to those that preceded Mauna Loa’s most recent eruptions in 1975 and 1984.
During this same time period, GPS instrumentation and satellite radar have measured ground deformation consistent with renewed recharge of the volcano’s shallow magma storage system.
Together, these observations indicate Mauna Loa is no longer at a background level of activity. Accordingly, HVO is elevating the alert level to ADVISORY and the aviation coloor code to YELLOW.
A similar increase in activity occurred between 2014 and 2018 and no eruption occurred.

Source: USGS, HVO.

Carte montrant les zones de rift, donc de fragilité, du Mauna Loa (Source: USGS)

Le flanc sud-ouest du Mauna Loa est particulièrement exposé aux coulées de lave (Source: USGS)