Catégorie : Hawaii

Hawaii : l’océan et le volcan // The ocean and the volcano

Des phénomènes de houle sont observés en permanence sur tous les océans du globe. En effectuant des ondulations accompagnées de mouvements ascendants et descendants, les houles agissent sur le plancher océanique et délivrent un signal constant. Ces microséismes océaniques traversent la terre et apparaissent en surface sur les sismomètres. Le HVO a mis en place un certain nombre de sismomètres sur le Kilauea pour contrôler les processus volcaniques et les mouvements de failles actives. Lorsque le magma ne se déplace pas à l’intérieur du Kilauea et lorsque le volcan n’est pas en éruption, les microséismes océaniques apparaissent sur les sismomètres où ils laissent un signal répétitif constant.

Les signaux microsismiques présentent de grandes variations au cours des périodes où le Kilauea  traverse des épisodes d’inflation et déflation en raison du déplacement du magma sous la surface. Des variations similaires se produisent lorsque le volcan est en éruption, comme c’est le cas actuellement. Les scientifiques mesurent les différences entre les microséismes observés pendant les périodes d’activité volcanique et ceux enregistrés pendant les périodes de calme. Le but est d’identifier quand, où et pendant combien de temps le magma a migré et est resté stocké sous le Kilauea.

Les scientifiques du HVO ont récemment utilisé cette technique pour essayer de comprendre les événements qui ont conduit à l’effondrement du sommet du volcan et à l’éruption dans la Lower East Rift Zone en 2018. Les données microsismiques associées à des schémas sismiques et de déformation plus traditionnels donnent des indications sur l’augmentation de la pression dans la partie superficielle du réservoir magmatique au sommet du Kilauea. Le sommet et l’East Rift Zone ont immédiatement commencé réagir et à montrer une inflation, signe que le magma se déplaçait dans ces parties du volcan.

Les variations microsismiques ont également révélé qu’un séisme d’une magnitude de M 5,3 un an auparavant avait considérablement affaibli la croûte à la surface du volcan sous le  Pu’uO’o. Les scientifiques du HVO ont émis l’hypothèse que la hausse de pression au sommet du Kilauea s’ajoutant à l’affaiblissement de la croûte peu profonde sous le Pu’uO’o avait créé des conditions favorables au déplacement du magma le long de la zone de rift et le déclenchement de l’éruption en 2018.

Les scientifiques du HVO ont récemment installé huit sismomètres temporaires supplémentaires autour du cratère de l’Halema’uma’u au sommet du Kilauea, pour suivre les mouvements du magma sous le nouveau lac de lave. Ces sismomètres temporaires, en même temps que le réseau sismique permanent, permettent un échantillonnage spatial plus large des microséismes océaniques qui traversent le réservoir magmatique du Kilauea. Cela permet une étude plus précise de l’endroit où des changements physiques se produisent sous le cratère.

Le fait que l’éruption actuelle soit confinée à l’intérieur du cratère de l’Halema’uma’u au sommet du Kilauea est idéal pour étudier les mécanismes physiques associés à cette éruption. En analysant ces données, les scientifiques du HVO espèrent répondre à plusieurs questions: 1) Où se situent la source magmatique et les conduits empruntés par ce même magma pendant cette éruption ? 2) Cette technique peut-elle aider à comprendre les petites variations de l’activité volcanique observées à certains moments au cours de cette éruption ? 3) Cette technique peut-elle fournir des indices sur la fin de l’éruption ? 4) Dans quelle mesure peut-on appliquer les leçons de cette étude à la compréhension et à la prévision des futures éruptions du Kilauea?

Source: USGS / HVO

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Ocean swells occur continuously around the world. As these swells rise and fall, they couple with the ocean floor below them creating a constant signal. These oceanic microseisms, travel through the solid earth and are observed at the surface using  seismometers.

HVO has a number of seismometers in place across Kilauea Volcano for monitoring volcanic processes and active fault movements. When magma is not moving within or erupting from Kilauea, the oceanic microseisms appear on seismometers as a repeating and unchanged signal.

The microseismic signals display large variations during periods when Kilauea is inflating or deflating due to magma moving beneath its surface. Similar variations occur when the volcano is actively erupting, such as now. Scientists measure differences in these observed microseisms during periods of volcanic activity relative to times of quiet, in an effort to identify when, where, and for how long magma is migrating and being stored within Kilauea.

HVO scientists recently applied this technique to better understand the events leading up to the 2018 Lower East Rift Zone eruption and summit collapse. Microseism data combined with more traditional seismic and deformation patterns document the increase of pressure within the shallow region of the magma storage reservoir at Kilauea’s summit. Both the summit and the East Rift Zone immediately began expanding rapidly, suggesting that magma was moving into these regions.

Variations in microseisms also revealed that an M 5.3 earthquake a year earlier had significantly weakened the volcanic crust directly beneath Pu’uO’o. HVO scientists hypothesized that the combination of increased pressure at Kilauea’s summit and the weakening of the shallow crust beneath Pu’uO’o, created conditions favourable for magma to move downrift and erupt in 2018.

HVO scientists recently deployed eight additional temporary seismometers around Halema’uma’u Crater, at the summit of Kilauea, to track magma movements beneath the new lava lake. These temporary seismometers, along with HVO’s permanent seismic network, allow for a larger spatial sampling of the oceanic microseisms travelling through Kilauea’s magma reservoir. This, in turn, means a denser sampling of where physical changes are occurring beneath the crater.

Confinement of the ongoing eruption within Halema’uma’u Crater at Kilauea’s summit is ideal for surveying the physical mechanisms associated with this eruption. With analysis of these data, scientists at HVO hope to answer several questions: 1) where is the magma source and pathways for this eruption?; 2) can this technique help us understand small increases and decreases in volcanic activity observed at times during this eruption?; 3) can this technique provide clues for when the eruption will end?; and 4) how can we apply what we have learned in this study to assist in better understanding and forecasting volcanic activity associated with future eruptions at Kīlauea?

Source : USGS / HVO

Crédit photo : USGS / HVO

Eruption du Kilauea en 2020 : le déesse Pele a devancé le HVO! // Kilauea’s 2020 eruption : Madame Pele was faster than HVO !

L’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, a eu du mal à prévoir l’éruption actuelle du Kilauea car les instruments n’ont pas fourni d’informations laissant supposer que la lave allait réapparaître si rapidement. Cependant, dans les mois précédant l’éruption, le Kilauea avait émis des signaux discrets montrant que quelque chose allait se produire. Dans un article fort intéressant, l’Observatoire passe en revue ces signes annonciateurs d’une éruption.

Le point de départ exact de l’activité qui a précédé le début de l’éruption du 20 décembre 2020 est difficile à identifier. Une première indication a été une augmentation de l’activité sismique le 22 octobre 2020. Un essaim sismique a été enregistré sous le camping Namakanipaio, à l’ouest du sommet du Kilauea. L’événement a duré environ 48 heures et a produit près de 300 événements ; le plus important avait une magnitude M3,5. Cependant, les essaims autour du camping Namakanipaio ne sont pas rares. Un essaim s’était déjà produit en mars 2019.

La sismicité autour du sommet du Kilauea et de l’Upper East Rift Zone a été globalement  calme au cours du mois de novembre avec quelques essaims mineurs. Une centaine d’événements ont été enregistrés pendant les deux journées le plus actives.

Un autre essaim sismique significatif s’est produit sous le sommet et dans l’Upper East Rift Zone le 2 décembre 2020, avec plus de 200 secousses dont un événement de M3.1 le 17 décembre 2020. Cet essaim montrait que l’activité volcanique ne se limitait pas à une simple sismicité, d’autant plus que la dernière partie de l’essaim s’est accompagnée d’une inflation rapide du sol. L’augmentation de l’inflation venant s’ajouter à l’activité sismique indiquait qu’une intrusion magmatique était en train de se produire à faible profondeur.

Les sismologues ont également remarqué une augmentation de la fréquence d’apparition des signaux sismiques de longue période après cet événement, ce qui laissait suposer que le magma se déplaçait sous la surface. Au vu de ces signaux, le HVO a songé à relever le niveau d’alerte du Kilauea, mais Madame Pele a été plus rapide que l’Observatoire et l’éruption a commencé le 20 décembre!

Avant le début de l’éruption, les sismologues ont observé un petit essaim de sismique dans l’Upper East Rift Zonet vers 19h30 (heure locale) dans la soirée du 20 décembre. Toutefois, cet essaim ne semblait pas différent des essaims récents dans cette zone.

L’activité sismique dans l’Upper East Rift Zone a cessé après environ une heure, mais a recommencé à augmenter par la suite dans la zone sommitale du Kilauea.

Cette activité au sommet a commencé par des secousses toutes les quelques minutes, à des profondeurs d’environ 1,5 km sous la surface. Le magma provoquait cesséismes au cours de son ascension vers la surface.

Cette activité sismique a continué d’augmenter rapidement. À 21h20, environ 10 minutes avant l’apparition de la lave au sommet, les séismes se répétaient si rapidement qu’il n était pas possible de dire quand un événement se terminait et un autre commençait.

La lave a percé la surface vers 21h30. (heure locale), mais la sismicité intense s’est poursuivie au cours des 40 minutes suivantes alors que de nouvelles bouches s’ouvraient au sommet et que la lave s’échappait librement à la surface.

Vers 22 h 10, les stations sismiques autour du sommet du Kilauea n’ont plus montré d’activité. Les sismomètres ont laissé apparaître un signal de tremor continu à basse fréquence généré par le magma qui s’écoulait par un conduit ouvert.

L’éruption continue actuellement dans le cratère de l’Halema’uma’u, avec le signal de tremor classique. La lave est émise par une bouche sur le côté nord-ouest du cratère et contribue à faire s’élever peu à peu le niveau du lac dont la profondeur est estimée à 220 m, mais sa surface n’est pas visible depuis la terrasse d’observation. Les émissions de SO2 ont été mesurées à 1 000 t / jour.

Source: USGS / HVO.

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The Hawaiian Volcano Observatory (HVO) found it difficult to predict Kilauea’s current eruption as there was no significant change that suggested lava would erupt again so rapidly. However, there were subtle signs of restless behaviour around Kilauea’s summit in the months prior to the eruption. The Observatory has detailed all these phenomena.

The exact onset of activity that preceded the start of the 20 December 2020 eruption is hard to pinpoint.

A first sign was an increase in seismic activity on October 22nd, 2020.  A seismic swarm was recorded under the Namakanipaio Campground, west of Kilauea’s summit. The event lasted about 48 hours and produced nearly 300 earthquakes, the largest with a magnitude M3.5. However, swarms around the Namakanipaio Campground are not uncommon. The previous swarm had happened in March 2019.

Seismicity around Kilauea summit and the upper East Rift Zone was mostly quiet during the month of November with a few minor swarms. The two most active days had about 100 detected events.

Another large seismic swarm occurred under the summit and upper East Rift Zone on December 2nd, 2020, producing over 200 detected earthquakes and punctuated by an M3.1 event on December 17, 2020. This swarm was the first instance of the sequence where restlessness was evident in more than just seismic data, with the latter part of the swarm being accompanied by a rapid increase in ground tilt trends. The increase in the tilt, along with the migrating seismic activity, indicated a shallow magmatic intrusion. Seismologists also noticed increased occurrences of long-period seismic signals after this event, suggesting magma was moving beneath the surface. These signals incited HVO to think about raising Kilauea’s alert level, but Madame Pele was quicker than the Observatory and the eruption started on December 20th!

Before the start of the eruption, seismologists observed a small earthquake swarm in the upper East Rift Zone around 7:30 in the evening of December 20th, which did not seem different from recent swarms in that area.

The seismic activity in the upper East Rift Zone ceased after about an hour, but then began to increase around the summit of Kilauea.

This summit activity began with earthquakes occurring every few minutes starting at depths of about 1.5 km below the surface. Magma was causing these quakes as it made its way to the surface.

The rate of activity continued to rapidly increase. At 9:20 pm, about 10 minutes before lava appeared at the summit, the earthquakes began occurring so rapidly that we could not tell when one event was ending and another started.

Lava broke the surface at about 9:30 p.m. (local time), but the rapidly-repeating earthquakes continued over the next 40 minutes as new summit vents opened and the pathway of magma became fully established.

At about 10:10 p.m, stations around Kilauea summit no longer showed any earthquake activity.  Seismometers showed only a continuous, low frequency tremor signal caused by magma flowing through an open conduit.

The eruption within Halema‘uma‘u crater continues, along with the associated tremor signal. Lava activity is erupting from a vent on the northwest side of the crater and flowing into a growing lava lake. The total depth of the lava lake is 220 m but its surface can’t be seen from the public observation terrace. SO2 emissions have been measured at 1000 t/day.

Source: USGS / HVO.

Crédit photo : HVO

Essaim sismique sur le Mauna Loa (Hawaii) mais pas d’éruption en vue // Seismic swarm on Mauna Loa (Hawaii) but no imminent eruption

Le 18 mars 2021, le HVO a enregistré un essaim sismique avec plus de 40 événements dans la partie supérieure de la zone sismique de Ka’oiki du Mauna Loa. Les secousses se sont produites dans un secteur d’environ 1,6 km de diamètre et à 800-6500 mètres sous la surface. L’événement le plus significatif avait une magnitude M 3,5. La plupart des autres secousses avaient une magnitude inférieure à M 2,0. Le HVO explique que la présence de foyers sismiques peu profonds dans cette zone ne signifie pas qu’une éruption est imminente. L’observatoire enregistre des séismes peu profonds dans cette zone depuis de nombreuses décennies. Ils ne montrent aucun signe d’ascension magmatique et font partie des « réajustements normaux en raison de l’évolution des contraintes à l’intérieur de l’édifice volcanique.»

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On March 18th, 2021, HVO recorded more than 40 earthquakes beneath Mauna Loa’s upper Ka‘ōiki seismic zone. These earthquakes occurred in a cluster about 1.6 km wide and 800-6,500 metres below the surface. The largest event had a magnitude M 3.5. The bulk of the events had a magnitude less than M 2.0.

HVO explains that clustering of shallow earthquakes in this region does NOT mean an eruption is imminent. The observatory has recorded shallow earthquakes in this area for many decades. They do not show any signs of magmatic involvement and are “part of normal re-adjustments of the volcano due to changing stresses within it.”

Vue du sommet du Mauna Loa (Crédit photo : HVO)

Mauna Loa (Hawaii) : un géant endormi // A sleeping giant

L’éruption du Kilauea en 2021 n’est pas très spectaculaire et n’attire pas beaucoup de touristes car la surface active de la lave n’est pas visible depuis la terrasse d’observation.

En guise de compensation, le HVO nous rappelle qu’il existe un autre volcan potentiellement actif sur la Grande Ile d’Hawaii et l’Observatoire pose la question: «Quand le Mauna Loa va-t-il entrer à nouveau en éruption?» Le Mauna Loa n’est pas en éruption actuellement, mais on observe des signes d’activité au-dessus de la normale depuis juillet 2019 C’est pourquoi le HVO a fait passer le niveau d’alerte volcanique à ADVISORY (surveillance conseillée) et le la couleur de l’alerte aérienne au JAUNE.

Le Mauna Loa est le plus grand volcan actif sur Terre (les Américains sont vraiment friands de superlatifs!) et il occupe un peu plus de la moitié de l’île d’Hawaï. Volcan bouclier, il s’élève progressivement à 4170 m au-dessus du niveau de la mer, mais ses flancs descendent sur 5 km sous le niveau de la mer jusqu’au fond de l’océan, ce qui fait du Mauna Loa la plus haute montagne de la planète.

Comme le Kilauea, le Mauna Loa a une caldeira sommitale et deux zones de rift actives qui partent de son sommet. Les éruptions peuvent être de courte ou de longue durée et se produire au sommet, sur les zones de rift sud-ouest ou nord-est, ou à partir de bouches radiales sur les flancs nord et ouest du volcan.

L’histoire montre que les éruptions du Mauna Loa peuvent commencer sans pratiquement de signes avant-coureurs et produire d’impressionnants volumes de lave qui parcourent de longues distances sur de courtes périodes de temps, avec des dégâts facile à imaginer pour les localités présentes au pied du volcan.

La dernière éruption du Mauna Loa a commencé à son sommet le 25 mars 1984. Une série de fissures s’est ouverte le long de la zone de rift nord-est. Elles ont alimenté des coulées de lave qui sont arrivées à moins de 17 km de Hilo Bay en 5 jours. L’éruption s’est terminée le 15 avril.

L’éruption du Mauna Loa qui a émis les plus importants volumes de lave en un temps record a commencé le 1er juin 1950, lorsque des fissures se sont ouvertes dans la partie supérieure du Rift Sud-Ouest, avec une coulée de lave qui a parcouru 24 km et a atteint l’océan en moins de 3 heures! Au cours des 23 jours suivants, des coulées de lave sont descendues de part et d’autres de la zone de rift. Elles ont noyé le village côtier de Ho’okena-mauka et recouvert la Highway 11 en trois endroits.

En ce qui concerne la situation actuelle, les sismomètres du HVO ont enregistré entre le 15 et le 21 février 2021 271 petits séismes (magnitude inférieure à M 2,0) superficiels (moins de 6 km de profondeur) sur le Mauna Loa : 226 ont été localisés sous le sommet et sous les flancs supérieurs du volcan. Il s’agit d’une hausse relative de l’activité, mais qui reste dans la fourchette des événements observés ces des dernières années. Les scientifiques du HVO pensent que l’activité sismique peu profonde s’intensifiera avant une éruption.

L’examen des données de 1984 peut aider à mettre en perspective les observations récentes. Un signe annonciateur de l’éruption de 1984 a été une augmentation brutale du nombre de petits séismes et du tremor volcanique. Des centaines, et parfois plus de mille, secousses ont été enregistrées chaque jour par le réseau sismique du HVO. Dans les heures qui ont précédé l’éruption de 1984, l’activité sismique était telle que les télescopes astronomiques du Mauna Kea, à 42 km de distance, ne pouvaient pas être stabilisés en raison des vibrations constantes du sol.

Le HVO utilise des outils de surveillance à distance qui n’existaient pas en 1984. Le réseau GPS et les tiltmètres enregistrent la déformation du sol en continu. Cette dernière montre une inflation sommitale lente et sur le long terme, en relation avec l’alimentation de la chambre magmatique peu profonde. La légère hausse de l’inflation sommitale qui a débuté en janvier 2021 se poursuit. Les outils de surveillance actuels comprennent également des webcams haute résolution, des réseaux d’infrasons, des jauges de déformation, des capteurs d’émission de gaz, l’accès aux mesures satellitaires et l’imagerie thermique.

Quand le Mauna Loa entrera-t-il à nouveau en éruption? Il est malheureusement impossible de prévoir la date et l’heure de la prochaine colère du volcan. Les mesures géophysiques indiquent que la chambre magmatique du Mauna Loa se recharge depuis l’éruption de 1984 et qu’il y a des signes d’activité significatifs depuis 2019, mais la prochaine éruption du Mauna Loa ne semble pas imminente. Néanmoins, la récente augmentation de la sismicité et de la déformation du sol rappelle que Mauna Loa est un «géant endormi».

Source: USGS / HVO.

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The 2021 eruption of Kilauea is not dramatic these days and does not attract many tourists as the active surface of the lava cannot be seen from the observation terrace.

As a compensation, HVO reminds us that there is another potentially active volcano on Hawaii Big Island. The Observatory askes the question: “When will Mauna Loa erupt next?”

Mauna Loa is not currently erupting, but there have been signs of unrest above background level since July 2019, which led HVO to increase the Volcano Alert Level to ADVISORY and the Aviation Colour Code to YELLOW.

Mauna Loa is the largest active volcano on Earth (Americans are really fond of superlatives!), covering just over half of the Island of Hawaii. A shield volcano, it rises gradually to 4,170 m above sea level, and its long submarine flanks descend 5 km below sea level to the ocean floor.

Mauna Loa, like Kilauea, has a summit caldera and two active rift zones extending from its summit. Eruptions may be short- or long-lived, and occur at the summit, on either the Southwest or Northeast Rift Zones, or radial vents on the north and western flanks on the volcano.

History shows that Mauna Loa eruptions can begin with very little warning and produce high volume lava flows that travel long distances in short periods of time, impacting communities on the flanks of the volcano.

Mauna Loa’s last eruption began at its summit on March 25th, 1984. A series of fissures opened along the Northeast Rift Zone, feeding lava flows that came to within 17 km of Hilo Bay in 5 days. The eruption ended on April 15th.

The fastest high-volume eruption from Mauna Loa in recorded history began on June 1st, 1950, when fissures opened from the uppermost Southwest Rift Zone, generating a lava flow that travelled 24 km and reached the ocean in less than 3 hours! Over the next 23 days, lava flows descended on both sides of the rift zone, inundating the coastal village of Ho’okena-mauka and covering Highway 11 in three places

As far as the current situation is concerned, HVO seismometers recorded approximately 271 small (under M 2.0), shallow (less than 6 km deep) earthquakes last week on Mauna Loa, 226 of which were beneath the summit and upper-elevation flanks. This is a relative increase in activity, but within the range of fluctuations observed over the past several years. HVO scientists expect that shallow seismic activity will become more sustained before an eruption.

Review of data from 1984 can help put recent observations into perspective. An immediate precursor to the 1984 eruption was an abrupt increase in the number of small earthquakes and volcanic tremor. Hundreds to over a thousand earthquakes were recorded by HVO’s seismic network each day. In the hours before the 1984 eruption, seismic activity increased to the point that the astronomical telescopes on Mauna Kea, 42 km, could not be stabilized because of the constant ground vibration.

HVO also uses remote monitoring capabilities that were not available in 1984. Global Positioning System (GPS) and tiltmeter stations record continuous ground deformation measurements that show slow, long-term summit inflation, consistent with magma supply to the volcano’s shallow storage system. A slight increase in the rate of inflation at the summit that began in January 2021 is continuing.

Current monitoring tools also include high resolution webcams, infrasound arrays, strainmeters, gas emission sensors, and access to spaceborne radar and thermal imaging measurements.

So, when will Mauna Loa erupt next? It is not possible to “predict” the exact date and time. Geophysical measurements indicate that Mauna Loa’s magma storage system has been recharging since the 1984 eruption, and there have been signs of elevated unrest since 2019, but the next Mauna Loa eruption does not appear to be imminent. Nevertheless, the recent slight increase in seismicity and ground deformation is a reminder that Mauna Loa is a “sleeping giant.”

Source: USGS / HVO.

Cette carte du Mauna Loa montre des coulées de lave émises depuis 1823 (en gris), le nombre approximatif d’heures ou de jours mis par une coulée pour aller depuis la bouche éruptive jusqu’à l’océan, ou la distance maximale parcourue par une coulée. Une coulée a dévalé les pentes abruptes du flanc ouest du Mauna Loa et a atteint l’océan en seulement 3 heures après l’ouverture d’une bouche éruptive en 1950.

Les chiffres en gras font référence au débit éruptif de la lave en millions de mètres cubes par jour. On remarquera que le flanc ouest a les pentes les plus raides (zones rouge-orange), la distance la plus courte entre la bouche éruptive et l’océan et le débit éruptif le plus élevé pendant les éruptions. Il reste donc peu de temps pour avertir la population lors d’une éruption dans la zone de rift sud-ouest du Mauna Loa. (Source: USGS)

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This map of Mauna Loa, shows lava flows erupted since 1823 (gray), the approximate number of hours or days it took for a flow to advance from the vent location to the ocean or maximum reach of a flow. One flow that moved down the steep slopes on west flank of Mauna Loa reached the ocean in as little as 3 hours after the vent started erupting in 1950. The bold numbers (for example, 12Mm3/d) are the average rates of lava effusion (outpouring of lava) in millions of cubic meters per day. Note the west flank has the steepest slopes (red-orange areas), shortest distance from vent to the ocean, and the highest average rate of effusion during eruptions, resulting in precious little time for warning residents during an eruption from the Southwest Rift Zone of Mauna Loa.  (Source : USGS)

Caldeira sommitale du Mauna Loa (Photo : C. Grandpey)