Catégorie : Hawaii

Exploration sous-marine de la côte sud d’Hawaii // Submarine exploration of the southern coast of Hawaii

Alors que les scientifiques français se plaignaient du manque de moyens pour explorer le volcan sous-marin au large des côtes de Mayotte, des chercheurs américains se trouvaient à bord du navire de recherche Rainier de la NOAA pour explorer la côte sud de la Grand Ile d’Hawaii. Ils ont pu observer et analyser les conséquences de l’arrivée de la lave dans l’océan lors de l’éruption du Kilauea en 2018. Le Rainier fait partie d’une flotte dont la mission est d’étudie la bathymétrie des eaux côtières autour des États-Unis. Les relevés permettent de mettre à jour les cartes marines et divers documents numériques destinés au commerce et au transport maritime, ainsi qu’à la sécurité de la navigation. Le navire mesure également diverses propriétés de l’eau de mer. Les missions du Rainier s’effectuent principalement en Alaska, mais les conséquences de l’éruption de 2018 l’ont conduit à Hawaii. Cette mission a été l’occasion d’observer les deltas de lave formés pendant l’éruption dans la Lower East Rift Zone.

La principale mission de la NOAA étant de maintenir à jour les cartes marines, la côte de Puna au SE de la Grande Ile méritait d’être analysée en raison des changements survenus en 2018. Cependant, l’intérêt de la mission dépasse l’hydrographie. L’observation des pentes sous-marines permet aux volcanologues du HVO à mieux comprendre les processus qui affectent la stabilité du delta de lave nouvellement formé dans la baie de Kapoho, ainsi que d’autres dangers le long du nouveau littoral.
Une étude réalisée en août 2018 par le navire de recherche Nautilus exploité par l’Ocean Exploration Trust, avait déjà fourni une base de référence permettant d’identifier les changements bathymétriques survenus au cours de l’année écoulée.
À l’instar du Nautilus, le Rainier a analysé la bathymétrie à l’aide d’un sondeur multi-faisceau (SONAR) monté sur sa coque. Ce système envoie les ondes acoustiques perpendiculairement à la longueur du navire. Le principe est simple : Les ondes sont envoyées vers le fond de l’océan et remontent vers le navire où un récepteur mesure le temps écoulé. La collecte de millions de mesures de distance permet de construire un DEM (Digital Elevation Model) modèle numérique du relief sous-marin. En comparant le nouveau DEM du Rainier à celui obtenu l’année dernière avec le Nautilus, les volcanologues sont en mesure de voir quelles parties du delta de lave sous-marin sont les plus fragiles, et donc susceptibles de s’affaisser ou de s’effondrer. Par ailleurs, la comparaison d’images satellite récentes avec les cartes des coulées de lave de 2018 révèle que certaines des nouvelles côtes ont déjà reculé de plusieurs dizaines de mètres. Des changements similaires pourraient donc se produire sous la surface de l’océan.
Le traitement et la publication du nouvel ensemble de données prendront un certain temps. Cependant, alors que le Rainier était ancré au large des côtes hawaiennes, les volcanologues du HVO ont pu monter à bord et  repérer des détails intéressants au niveau du littoral submergé le long des deltas de 2018, y compris un chenal de lave, aujourd’hui inactif. Des discussions avec l’équipage du navire ont permis d’identifier plusieurs zones intéressantes pour y effectuer des investigations bathymétriques.
Source: USGS.

——————————————-

While French scientists were complaining about the lack of means for the exploration of the submarine volcano off the coasts of Mayotte, Americans researchers were on board the NOAA research ship Rainier to explore the southern coast of Hawaii Big island. They could observe and analyse the consequences of the arrival of lava in the ocean during the 2018 Kilauea eruption. The Rainier is part of a fleet that surveys the bathymetry of coastal waters around the United States. The surveys are used to update nautical charts and various digital products in support of marine commerce and transportation, as well as navigation safety. The ship also measures various properties of the ocean water. The Rainier works primarily in Alaska, but the aftermath of the 2018 eruption brought it to Hawai‘i. The journey provided a special opportunity to re-survey the lava deltas formed during the Lower East Rift Zone eruption.

Because NOAA’s core mission is to maintain up-to-date nautical charts, the Puna coast became an important objective given the changes that occurred there in 2018. However, interest in the data goes beyond hydrography. Views of the submarine slopes help HVO volcanologists to better understand ongoing processes that affect the stability of the newly-formed lava delta in Kapoho Bay, along with other hazards along the new coastline.

An August 2018 survey by the Exploration Vessel Nautilus, operated by the Ocean Exploration Trust, provides a baseline to identify bathymetric changes over the past year.

The Rainier, like the Nautilus, surveys bathymetry using a multibeam echosounder (SONAR) mounted to its hull. This system transmits acoustic waves in a fan along the beam of the ship, perpendicular to the ship’s length. As these waves reflect off the ocean floor and back to the ship, a highly-sensitive receiver measures the time that has passed.

Collecting millions of distance measurements allows for the construction of a submarine Digital Elevation Model (DEM). By comparing the new DEM from the Rainier with last year’s DEM from the Nautilus, it will be possible for volcanologists to see which parts of the submarine lava delta are subsiding. Comparisons of recent satellite images with 2018 lava flow maps have suggested that some of the new coastline has already retreated by tens of metres, so similar changes might be expected below the waves.

Full processing and publication of the new dataset will take some time. However, while the Rainier was anchored offshore, HVO’s volcanologists came on board and could spot various submarine features along the 2018 deltas, including a possible lava channel, now inactive. Discussions with the ship’s crew identified several target areas for further bathymetric investigation.

Source : USGS.

L’arrivé de la lave fragilise le littoral hawaiien (Photo: C. Grandpey)

L’éruption de 1969 du Mauna Ulu à Hawaii // The Mauna Ulu 1969 eruption in Hawaii

Le mois de mai 2019 est une date importante dans l’histoire du Kilauea, sur la Grande Ile d’Hawaii. D’une part, c’était le premier anniversaire de l’éruption de 2018. D’autre part, mai 2019 marquait le 50ème anniversaire d’un autre événement majeur sur l’East Rift Zone: le début de l’éruption du Mauna Ulu qui a duré de 1969 à 1974.
Il y a cinquante ans, le 24 mai 1969, le début de l’éruption du Mauna Ulu a commencé avec l’ouverture d’une fracture à l’endroit où se croisent le rift est du Kilauea et la zone de la faille de Koa’e. Cette nouvelle fracture s’est comportée comme les fissures 17, 20 et 22 de l’éruption de 2018, avec des fontaines de lave de 30 mètres de hauteur issues d’une fracture linéaire. Ce type d’éruption est classique à Hawaii et apparaît sous l’appellation « fontaine hawaïenne » dans les manuels de volcanologie du monde entier.
S’agissant du Mauna Ulu, le système de fissures s’étire sur 4,5 km d’est en ouest et traverse les cratères Alo’i et Alae dans le Parc National des Volcans d’Hawaï. Les fontaines de lave se limitaient à deux zones principales: l’une entre les deux cratères et l’autre à l’ouest du cratère Alo’i.
Le premier jour de l’éruption du Mauna Ulu, la zone de fontaines de lave la plus à l’ouest est restée active pendant 18 heures. La zone à l’est est restée active pendant 36 heures, mais on sait peu de choses sur cette activité, car la Chain of the Craters Road a été coupée par les fontaines de l’ouest, de sorte que les fontaines de l’est n’étaient visibles que de loin.
L’éruption du Mauna Ulu a duré cinq ans et a été précédée par une série d’éruptions fissurales dans l’East Rift Zone en 1960, 1961, 1962, 1963 (2), 1965 (2), 1965 (2) et Février 1969. Chacune d’elle a duré entre 1 et 15 jours. À l’époque, on ne pouvait pas savoir que l’activité éruptive commencée le 24 mai 1969 était le début de quelque chose de plus important. En fait, avec une durée de seulement 36 heures, elle semblait plutôt insignifiante à côté des autres éruptions à Hawaii..
La fracture de l’épisode 1 de l’éruption a généré une activité de spattering qui a édifié des remparts linéaires de plusieurs mètres de hauteur du côté nord de la fracture. En fait, cette brève activité fissurale a constitué le premier des 12 épisodes de fontaines de lave du début de l’éruption du Mauna Ulu qui s’est poursuivie jusqu’au 31 décembre 1969.
À partir de l’épisode 2, l’activité est restée confinée dans la zone de fontaines de lave située à l’est. La bouche éruptive donnait souvent naissance à deux fontaines qui jaillissaient côte à côte, parfois de la même hauteur, de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de mètres de haut.
Les fontaines de lave ont fini par édifier un cône de tephra de 50 mètres de hauteur. Ce cône a été baptisé Mauna Ulu (montagne grandissante). Il a ensuite été recouvert de 70 mètres de lave et constitue encore aujourd’hui un repère important bien visible depuis la Chain of the Craters Road.
En janvier 1970, l’éruption du Mauna Ulu est devenue effusive, avec des coulées de lave qui se sont dirigées vers le sud à travers le parc national et ont finalement atteint l’océan. Un lac de lave s’est formé dans le cône de tephra. Il a permis aux chercheurs du HVO de comprendre les phénomènes de « gas pistoning ». La lave a également comblé les pit craters Alo’i et Alae.
Après une pause de trois mois et demi (d’octobre 1971 à février 1972), l’activité éruptive a repris pendant deux ans, jusqu’en juillet 1974, date à laquelle l’éruption a finalement pris fin.
Cette éruption a permis des avancées scientifiques inestimables en volcanologie, notamment une meilleure compréhension de la manière dont se forment les coulées pahoehoe et a’a. Le Mauna Ulu a permis les premières observations sous-marines détaillées de la formation des laves en coussins. L’évolution de vastes champs de lave, la formation de tunnels de lave et l’origine des moulages d’arbres (« tree molds ») ont également été documentées.
L’éruption du Mauna Ulu a été l’éruption du Kilauea la plus importante, la plus volumineuse en matière de débit de lave, et la mieux documentée au 20ème siècle, jusqu’en 1983, année où a commencé la très longue éruption du Pu’O’o.
Source: USGS.

En cliquant sur ce lien, vous verrez une impressionnante galerie d’images de l’éruption du Mauna Ulu en 1969:

https://www.maxisciences.com/eruption-volcanique/mauna-ulu-des-geologues-devoilent-les-images-d-archives-spectaculaires-d-une-fascinante-eruption-volcanique_art40576.html

—————————————————

May 2019 was a notable date in Kilauea Volcano’s history. On the one hand, it was the one-year anniversary of the 2018 eruption. On the other hand, it marked the 50th anniversary of another important event on the East Rift Zone: the start of the 1969-1974 Mauna Ulu eruption.

Fifty years ago, on May 24th, 1969, the opening fissure of the Mauna Ulu eruption broke ground where Kīlauea’s east rift and the Koa‘e fault zone intersect. This fissure behaved similarly to fissures 17, 20, and 22 of the 2018 eruption with 30-metre- tall lava fountains emerging from a linear crack. This style of eruption is classic to Hawaii and is thus called « hawaiian fountaining » in volcanology textbooks around the world.

At Mauna Ulu, the fissure system stretched 4.5 km from east to west and cut straight through ‘Ālo‘i and ‘Alae pit craters within Hawai‘i Volcanoes National Park. The fountains were confined to two main areas: one between the two pit craters and the other west of ‘Ālo‘i crater.

On the first day of the Mauna Ulu eruption, the western fountaining zone erupted for 18 hours. The eastern zone erupted for 36 hours, but not much is known about that activity because the Chain of Craters road was cut by the western fountains, making the eastern fountains visible only in the far distance.

The five-year-long Mauna Ulu eruption was preceded by a series of East Rift Zone fissure eruptions that occurred in 1960, 1961, 1962, 1963 (2), 1965 (2), 1968 (2), and February 1969, each lasting between 1 and 15 days. At the time, there was no way to know that the eruptive activity that began on May 24th, 1969, was the start of something bigger. In fact, at only 36 hours long, it seemed rather insignificant.

The episode 1 fissure produced spatter in linear ramparts several metres high on the north side of the fissures. Ultimately, this brief fissure was the first of 12 lava fountaining episodes during the early Mauna Ulu eruption that continued through December 31st, 1969.

Beginning with episode 2, activity was localized to only the eastern fountaining zone. The vent would often have dual fountains, which erupted side-by-side, occasionally with both the same height, ranging from several tens to several hundred metres high.

The lava fountains eventually built a tephra cone 50 metres tall. This cone was named Mauna Ulu (growing mountain). It was later covered in 70 metres of lava and is a prominent landmark still visible from the Chain of Craters Road.

In January 1970, the Mauna Ulu eruption became effusive, producing lava flows that travelled south through the national park, and ultimately reached the ocean. A lava lake formed within the tephra cone, allowing HVO researchers to document and understand gas pistoning phenomena. Lava also filled in ‘Ālo‘i and ‘Alae pit craters.

After a 3.5 month pause (October 1971 to February 1972), eruptive activity resumed for two more years, until July 1974, when the eruption finally ended.

This eruption produced invaluable scientific advancements in volcano science, including an improved scientific understanding of how pāhoehoe and ‘a‘ā form. Mauna Ulu provided the first detailed observations of pillow lava forming underwater. The development of large lava flow fields, the formation of lava tubes, and the origin of tree molds were also documented.

The Mauna Ulu eruption was the largest, most voluminous, and best documented eruption recorded at Kilauea in the 20th century, until 1983 when the next long-lived eruption began at Pu’O’o.

Source: USGS.

By clicking on this link, you will see an impressive gallery of photos of the 1969 Mauna Ulu eruption:

https://www.maxisciences.com/eruption-volcanique/mauna-ulu-des-geologues-devoilent-les-images-d-archives-spectaculaires-d-une-fascinante-eruption-volcanique_art40576.html

Vue du Mauna Ulu (Crédit photo: C. Grandpey)

Fontaine de lave pendant l’éruption du Mauna Ulu en 1969 (Crédit: Don Swanson, USGS, que je salue ici).

Kilauea (Hawaii): L’eau de l’Halema’uma’u // The water in Halema’uma’u Crater

Au cours de l’éruption du Kilauea en 2018, le plancher de l’Halema’uma’u s’est effondré lorsque le magma a quitté le réservoir sommital pour se diriger vers la Lower East Rift Zone où la lave a détruit quelque 700 structures. Aujourd’hui, le plancher de la caldeira a été remplacé par un gouffre profond d’environ 500 mètres, et une petite mare d’eau est apparue en juillet 2019 au fond du nouveau cratère qui a la forme d’un cône inversé.

L’USGS a mis en ligne un document dans lequel Matt Patrick et Jim Kauahikaua (géologue et géophysicien au HVO) expliquent comment et pourquoi cette eau est apparue au fond du cratère, et comment pourrait évoluer la situation. Vous pourrez visionner le document en anglais en cliquant sur ce lien :

https://youtu.be/WLpBMa1576I

En voici une petite synthèse en français :

Au début la mare d’eau était relativement petite, d’une dizaine de mètres de diamètre, et peu profonde.

Les scientifiques se sont demandés quelle pouvait en être l’origine. Il y avait deux possibilités : ce pouvait être le résultat de l’accumulation d’eau de pluie, ou bien une résurgence de la nappe phréatique qui se trouve sous le cratère de l’Halemau’lau’.

Avant l’éruption, des forages avaient révélé que la partie supérieure de la nappe phréatique se trouvait à environ  500 mètres sous le plancher de la caldeira.

Au moment de l’éruption, quand le plancher de la caldeira s’est effondré et a été remplacé par le gouffre profond que l’on observe aujourd’hui, le niveau de la nappe phréatique s’est abaissé sous le cratère nouvellement formé, tout en étant isolée de la lave par un manchon de matériaux.. On peut voir le comportement de la nappe phréatique pendant et à la fin de l’éruption sur ces deux schémas :

 Une fois l’éruption terminée en août 2018, la situation géologique du sommet du Kilauea s’est stabilisée, de sorte que le niveau de la nappe phréatique a commencé à s’élever et, peu à peu, va probablement retrouver son niveau d’origine, autrement dit un équilibre hydraulique avec la nappe phréatique. C’est un phénomène que l’on a déjà observé dans les mines où la nappe phréatique a occupé à nouveau les puits une fois que leur exploitation a été abandonnée.

 Aujourd’hui, la mare d’eau  présente une longueur d’une centaine de mètres de longueur sur une cinquantaine de largeur et une profondeur estimée à une dizaine de mètres. Son niveau s’élève d’une douzaine de centimètres par jour.

Les vidéos en accéléré montrent que la surface est agitée par de nouvelles arrivées d’eau en provenance de la bordure sud de la mare et présente des couleurs allant du jaune au vert, ce qui montre des concentrations importantes de soufre. Il sera intéressant – quand il sera techniquement possible de prélever des échantillons – d’analyser cette eau chauffée par le magma en dessous et dont la température très stable se situe autour de 70°C.

(Photos et schémas: HVO / USGS)

 S’agissant de l’évolution de la situation, le risque serait qu’une arrivée de magma juvénile entre en contact avec cette eau, ce qui ne manquerait pas de provoquer des explosions. Toutefois, les deux scientifiques pensent que ces explosions seraient relativement modestes, avec des projections qui ne dépasseraient pas l’enceinte du cratère de l’Halema’uma’u.

———————————————–

During the 2018 Kilauea eruption, the Halema’umau’ crater floor collapsed when magma travelled to the East Rift Zone where it erupted, destroying about 700 structures. Today a huge gap about 500 metres deep has replaced the caldera floor and a small water pond appeared in July 2019 at the bottom of the inverted cone.

USGS has released a document in which Matt Patrick and Jim Kauahikaua (HVO geologist and geophysicist) explain how and why the water pond appeared and what could be its evolution for the future. You will see the document by clicking o this link:

https://youtu.be/WLpBMa1576I

Le phytoplancton de l’éruption du Kilauea (Hawaii) // Phytoplankton of the Kilauea eruption (Hawaii)

Le 3 mai 2018, le volcan Kilauea entrait en éruption à Hawaii. Pendant plusieurs mois, jusqu’au 6 août, le volcan a vomi d’énormes quantités de lave qui ont fini leur course dans l’Océan Pacifique après avoir détruit des centaines de maisons sur leur passage.

Le contact entre la lave et l’eau de mer a provoqué une importante prolifération de phytoplancton. Un banc de 150 km de long est apparu le long de la côte sud de la Grande Ile. Les scientifiques ont recueilli des échantillons et ont découvert qu’ils contenaient des taux très élevés de nitrate, d’acide silicique, de fer et de phosphate susceptible de fertiliser le phytoplancton, ainsi que du fer, du manganèse et du cobalt.
Trois jours après la première entrée de la lave dans l’océan, des images satellites ont montré au large de la Grande Ile d’Hawaï une nappe d’eau de couleur verdâtre, riche en chlorophylle-a, le pigment qui donne leur couleur aux plantes et aux algues. Une fois que la lave a cessé de couler dans l’océan, la nappe d’eau verte s’est dissipée en une semaine.
Alors que la prolifération d’algues était à son maximum, les scientifiques ont analysé l’eau de mer afin de déterminer pourquoi le phytoplancton avait soudainement prospéré. Les résultats de leur travail ont été publiés dans la revue Science.

Les concentrations d’acide silicique et de métaux traces étaient semblables à celles rencontrées dans la lave basaltique du Kilauea. L’équipe scientifique a découvert que le nitrate était le principal moteur de la prolifération du phytoplancton, mais sa source restait un mystère. La lave elle-même ne contient presque pas d’azote pour permettre aux microbes de l’océan de se transformer en nitrate.
Selon toute probabilité, le nutriment qui a favorisé la prolifération du phytoplancton provenait des profondeurs de l’océan. Le long de l’île, le littoral est très pentu, ce qui a permis à la lave de l’éruption d’atteindre rapidement les eaux profondes qui contiennent des nitrates en abondance, contrairement aux eaux de surface.
Ce mécanisme au cours duquel la lave à haute température permet à des  panaches d’éléments nutritifs en provenance d’eaux profondes d’atteindre la surface, est peut-être plus fréquent qu’on le pense. Par extrapolation, on peut raisonnablement penser que les volcans sous-marins sont en mesure de générer des proliférations de phytoplancton brèves mais intenses.

Il est bon de noter que l’on observe régulièrement de telles remontées d’eau profonde – également appelées upwellings – sur toute la côte californienne. Les bancs de kelp et les créatures marines qui peuplent ces écosystèmes dépendent essentiellement des courants qui font remonter les nutriments fertilisants des eaux profondes vers la surface. C’est probablement ce même processus que l’on a observé à Hawaii pendant l’éruption du Kilauea, mais il est intervenu plus rapidement.

Source : Médias américains.

————————————————–

On May 3rd, 2018, Kilauea erupted in Hawaii. For several months, until August 6th, the volcano emitted huge quantities of lava that ended up in the Pacific Ocean after destroying hundreds of houses in their path.
The contact between lava and sea water caused a significant proliferation of phytoplankton. A 150 km long bench appeared along the southern coast of the Big Island. Scientists collected samples and found that they contained very high levels of nitrate, silicic acid, iron and phosphate that could fertilize phytoplankton, as well as iron, manganese and cobalt.
Three days after the first lava entry into the ocean, satellite images showed a large greenish area off Hawaii Big Island, rich in chlorophyll-a, the pigment that gives the green colour to plants and algae. Once the lava stopped flowing into the ocean, the green water dissipated in a week.
While algal blooms were at their peak, scientists analyzed the seawater to determine why phytoplankton had suddenly thrived. The results of their work were published in the journal Science.
The concentrations of silicic acid and trace metals were similar to those found in Kilauea basalt lava. The scientific team discovered that nitrate was the main driver of phytoplankton proliferation, but its source remained a mystery. The lava itself contains almost no nitrogen to allow the microbes in the ocean to turn into nitrate.
In all likelihood, the nutrient that promoted phytoplankton proliferation came from the depths of the ocean. Along the island, the coastline is very steep, allowing the erupted lava to quickly reach the deep waters that contain nitrates in abundance, unlike surface water.
This mechanism, in which high-temperature lava allows nutrient plumes from deep water to reach the surface, may be more common than is thought. By extrapolation, it is reasonable to assume that submarine volcanoes are capable of generating brief but intense phytoplankton blooms.
It is worth noting that such deepwater upwellings are regularly observed throughout the California coast. The kelp beds and marine creatures that inhabit these ecosystems are essentially dependent on currents that move fertilizing nutrients from deep water to the surface. This is probably the same process that was observed in Hawaii during the eruption of Kilauea, but it intervened more quickly.
Source: US media.

Photo: C. Grandpey