La zone de subduction de Cascadia (Etats-Unis) // The Cascadia subduction zone (United States)

Le volcanisme et la sismicité le long de la Chaîne des Cascades dans l’ouest des États-Unis sont largement déterminés par la tectonique des plaques dans la région. La zone de subduction de Cascadia, de 1 000 kilomètres de long, qui n’a pas connu de puissant séisme depuis 1700, est l’endroit où la plaque océanique Juan de Fuca plonge sous la plaque continentale nord-américaine. Cette zone de faille s’étend depuis le nord de l’île de Vancouver jusqu’au Cap Mendocino dans le nord de la Californie.
La carte ci-dessous montre la zone de subduction de Cascadia avec une zone grisée englobant les zones sur terre et en mer où les sismomètres ont été installés par des chercheurs de l’Université de l’Oregon. Les données sismiques leur ont permis d’identifier des anomalies aux deux extrémités de la zone de faille où ils pensent que certaines parties du manteau supérieur se soulèvent et modulent l’activité sismique.
Grâce à quatre années de données provenant de 268 sismomètres au fond de l’océan et de plusieurs centaines d’autres sur terre, les chercheurs ont détecté des anomalies dans le manteau supérieur en dessous des deux extrémités de la zone de subduction de Cascadia. Ces anomalies peuvent jouer un rôle dans l’emplacement, la fréquence et la force des séismes le long de la côte nord-ouest des États-Unis. L’étude a été publiée dans la revue Geophysical Research Letters.
Les anomalies, qui correspondent aux zones ayant des vitesses d’ondes sismiques plus faibles qu’ailleurs sous la ligne de faille, indiquent des parties du manteau supérieur de la Terre qui se soulèvent en raison de la fonte des roches et éventuellement sous l’effet des hautes températures. Le manteau se soulève sous la partie méridionale de la zone de déformation de Gorda , à la limite septentrionale de la faille de San Andreas, ainsi que sous la Péninsule Olympique (ou Olympic) et le sud de l’île de Vancouver. Ces régions n’ont pas le même comportement que l’ensemble de la faille. On observe trois segments qui ont des caractéristiques géologiques distinctes. Ainsi, les segments nord et sud ont un niveau de verrouillage de plaque plus élevé et une densité de tremor plus accentuée.
Le verrouillage fait référence à la force de contact entre deux plaques. Cela signifie que les plaques accumulent des contraintes qui, en se libérant, peuvent provoquer de puissants séismes. Ce verrouillage est beaucoup plus faible dans la partie centrale de la zone de Cascadia qui comprend la majeure partie de l’Oregon où de plus petits séismes peu fréquents ont tendance à se produire.
Le tremor, quant à lui, fait référence aux signaux sismiques de longue durée souvent observés dans les zones de subduction.
L’étude ne permettra probablement pas de mieux prévoir les séismes mais elle souligne la nécessité d’une surveillance sismique en temps réel sur terre et en mer, ainsi que d’analyses géodésiques telles que le GPS pour permettre de tracer les coordonnées spatiales des anomalies.
L’étude a utilisé l’imagerie profonde avec différentes formes d’ondes sismiques provenant de séismes lointains qui se déplacent à travers la Terre. Les stations sismiques au fond de l’océan, dont les données sont récupérées tous les dix mois, faisaient partie de la Cascadia Initiative financée par la National Science Foundation. L’étude a également utilisé des données plus anciennes provenant de nombreuses recherches menées sur la terre ferme dans l’ouest des États-Unis.
Source: Université de l’Oregon.

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Volcanism and seismicity along the Cascade Range in Western U.S.A. are largely determined by plate tectonics in the area. The 1,000-kilometres subduction zone, which has not experienced a powerful earthquake since 1700, is where the Juan de Fuca ocean plate dips under the North American continental plate. The fault zone stretches just offshore from northern Vancouver Island to Cape Mendocino in northern California.

The map below shows the Cascadia Subduction Zone with a shaded area encompassing the onshore and offshore areas where seismometers were located by University of Oregon researchers. Data from the seismometers helped them identify seismic anomalies at both ends of the fault where they believe pieces of the upper mantle are rising and modulating earthquake activity.

With four years of data from 268 seismometers on the ocean floor and several hundred on land, researchers have found anomalies in the upper mantle below both ends of the Cascadia Subduction Zone. They may influence the location, frequency and strength of earthquake events along the U.S. Pacific Northwest. The study was released by the journal Geophysical Research Letters.

The anomalies, which reflect regions with lower seismic wave velocities than elsewhere beneath the fault line, point to pieces of the Earth’s upper mantle that are rising because of melting rock and possibly elevated temperatures. The mantle is rising under the southern Gorda deformation zone at the north edge of the San Andreas Fault and under the Olympic Peninsula and southern Vancouver Island. These regions do not have the same behaviour as the entire fault. There are three segments that have their own distinct geological characteristics. The north and south segments have increased locking and increased tremor densities.

Locking refers to how strongly two plates stick. This means that the plates are building up stress that may lead to powerful earthquakes when it is released.  Locking is much weaker in Cascadia’s central section, which includes most of Oregon, where infrequent, smaller quakes tend to occur.

Tremor refers to long-duration seismic signals often seen at subduction zones.

The study will not help earthquake forecasting, but it points to the need for real time onshore-offshore seismic monitoring and geodetic analyses, such as from GPS to help plot spatial coordinates, of the anomalies.

The study involved deep imaging using different forms of seismic waves coming from distant earthquakes moving through the Earth. The ocean-bottom seismic stations, from which data were retrieved every 10 months, were part of the National Science Foundation-funded Cascadia Initiative. Older data from numerous onshore studies in the western United States also were included in the analysis.

Source : University of Oregon.

 Carte montrant la zone de subduction de Cascadia (Source: University of Oregon)

 

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Lombok (Indonésie) : Une tectonique complexe// Complex tectonics

Plusieurs puissants séismes ont secoué l’île indonésienne de Lombok au cours des dernières semaines. Un premier séisme d’une magnitude de M,6,4 a été enregistré le 29 juillet 2018 ; il a tué 13 personnes et en a blessé une centaine d’autres. Le séisme suivant – M 6,9 sur l’échelle de Richter le 5 août 2018 – a fait au moins 98 morts et des centaines de blessés. Des milliers de bâtiments ont été endommagés et les opérations de secours ont été compliquées par des pannes de courant, un manque de réception téléphonique dans certaines zones et des options d’évacuation limitées.
Les séismes sont fréquents en Indonésie car le pays est situé sur la Ceinture de Feu du Pacifique, bien connue pour son activité sismique et volcanique. La majorité des grands séismes se produisent sur ou près des limites entre les plaques tectoniques qui composent la surface de la Terre, et les exemples récents ne font pas exception. Cependant, il existe des conditions tectoniques particulières autour de l’île de Lombok.
Les derniers séismes ont été observés le long d’une zone assez spéciale où la plaque tectonique australienne commence à passer par-dessus la plaque où se trouve l’île de Lombok. Elle ne glisse pas en dessous de sa voisine – processus de subduction très fréquent – comme cela se produit plus au sud de Lombok. (voir carte ci-dessous)
Certains des séismes qui secouent l’Indonésie peuvent être très violents, comme le séisme de M 9,1 sur la côte ouest de Sumatra qui a déclenché le tsunami de 2004 dans l’Océan Indien. Ce séisme s’est produit le long de la zone de subduction Java-Sumatra, là où la plaque australienne plonge sous la plaque de la Sonde.
À l’est de Java, la zone de subduction se trouve « bloquée » par la croûte continentale australienne, beaucoup plus épaisse que la croûte océanique qui glisse sous Java et Sumatra. Comme la croûte continentale australienne ne parvient pas à passer sous la plaque de la Sonde, elle lui passe par-dessus. Ce processus est connu sous le nom de poussée d’arrière-arc.
Les données des récents séismes de Lombok suggèrent qu’ils sont liés à cette zone d’arrière-arc qui s’étend au nord des îles s’étendant de l’est de Java à l’île de Wetar, juste au nord du Timor. Historiquement, de puissants séismes se sont également produits le long de cette poussée d’arrière-arc près de Lombok, en particulier au 19ème siècle, mais aussi plus récemment.
Les épicentres des derniers tremblements de terre à Lombok ont été localisés dans le nord de l’île, sous terre, et à faible profondeur. Les séismes terrestres peuvent parfois provoquer des glissements de terrain sous-marins et un tsunami. Lorsque des séismes peu profonds rompent le plancher océanique, ils peuvent déclencher des tsunamis meurtriers.
La région autour de Lombok a une histoire de tsunamis. En 1992, un séisme de magnitude 7,9 s’est produit au nord de l’île de Flores ; il a provoqué un tsunami qui a englouti plus de 2 000 villages côtiers. Les séismes du 19ème siècle dans cette région ont également causé de puissants tsunamis qui ont tué de nombreuses personnes.
Malheureusement, on ne sait pas prévoir les séismes. Une compréhension des dangers et une éducation des populations sont donc essentielles pour se préparer aux événements futurs.
Source: The Conversation, USGS.

Le bilan du dernier séisme est de 131 morts (164 selon les dernières chiffres de la presse indonésienne), 1477 blessés et 156 000 personnes déplacées.

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Several large earthquakes have struck the Indonesian island of Lombok in the past weeks. A first quake with a magnitude of M 6.4 was recorded on July 29th, 2018, killing13 people and injuring a hundred more. The largest event – M 6.9 on the Richter scale on August 5th, 2018 – killed at least 98 people and injured hundreds. Thousands of buildings were damaged and rescue efforts were hampered by power outages, a lack of phone reception in some areas and limited evacuation options.

Earthquakes are frequent in Indonesia as the country is located on the Pacific Ring of Fire, well known for its seismic and volcanic activity. The majority of large earthquakes occur on or near Earth’s tectonic plate boundaries, and the recent examples are no exception. However, there are some special tectonic conditions around Lombok.

The recent earthquakes have occurred along a specific zone where the Australian tectonic plate is starting to move over the Indonesian island plate; it does not slide underneath it, as occurs further to the south of Lombok. (see map below)

Some of the earthquakes that shake Indonesia can be very powerful, such as the M 9.1 quake off the west coast of Sumatra that generated the 2004 Indian Ocean tsunami. This earthquake occurred along the Java-Sumatra subduction zone, where the Australian tectonic plate plunges underneath Indonesia’s Sunda plate.

To the east of Java, the subduction zone has become “jammed” by the Australian continental crust, which is much thicker than the oceanic crust that moves beneath Java and Sumatra. The Australian continental crust can’t be pushed under the Sunda plate, so instead it is starting to ride over the top of it. This process is known as back-arc thrusting.

The data from the recent Lombok earthquakes suggest they are associated with this back-arc zone which extends north of islands stretching from eastern Java to the island of Wetar, just north of Timor. Historically, large earthquakes have also occurred along this back-arc thrust near Lombok, particularly in the 19th century but also more recently.

Lombok’s recent earthquakes occurred in northern Lombok under land, and were quite shallow. Earthquakes on land can sometimes cause undersea landslides and generate a tsunami wave. But when shallow earthquakes rupture the sea floor, much larger and more dangerous tsunamis can occur.

The region around Lombok has a history of tsunamis. In 1992, an M 7.9 earthquake occurred just north of the island of Flores and generated a tsunami that swept away coastal villages, killing more than 2,000. 19th century earthquakes in this region also caused large tsunamis that killed many people.

Unfortunately, earthquakes cannot be predicted, so an understanding of the hazards and an education of the populations are vital to be prepared for future events.

Source: The Conversation, USGS.

According to the latest figures, 131 persons were killed (164 according to the latest figures in the Indonesian newspapers), 1477 injured and 156,000 displaced by the last earthquake.

Source: The Conversation

Eruption du Kilauea (Hawaii) : Chimie de la lave // Lava chemistry

L’USGS a publié un article très intéressant sur l’évolution et les changements subis par la lave lors de l’éruption actuelle du Kilauea dans la Lower East Rift Zone  (LERZ).
Lorsque le premier échantillon de lave a été prélevé dans la LERZ  le 3 mai 2018, le laboratoire de géochimie de l’Université d’Hawaii a travaillé avec le HVO pour conclure en quelques heures que la lave provenait du magma déjà stocké sous la zone de rift. La lave de la LERZ était beaucoup plus froide (environ 1090 ° C) et plus «évoluée» que la lave d’une température de 1140°C émise par le Pu’uO’o au cours des 35 dernières années. Même si cette découverte ne fut pas vraiment une surprise, c’était la première fois qu’elle était documentée lors d’une éruption.
Il y eu tout de même une surprise: La Fracture n° 17 – la seule à ne pas être dans l’alignement des autres – a émis la lave avec la plus basse température et la plus chimiquement évoluée jamais observée sur le Kilauea. Sa température atteignait seulement 1030°C.
Les éruptions précédentes dans la LERZ du Kilauea ont montré une évolution semblable: Le magma évolué a été émis en premier, suivi un peu plus tard par un magma à plus basse température. La lave émise dans la LERZ au début de l’éruption dans les Leilani Estates est semblable à la première lave émise lors de l’éruption de 1955 dans la même région.
La découverte de magma évolué stocké dans zones basses du Kilauea n’est guère surprenante. En effet, au cours des événements passés, tout le magma n’a pas atteint la surface. Ce magma stocké a évolué avec le temps. Comme le Kilauea est très volumineux, il peut s’écouler des décennies avant que le magma ne revienne dans une région donnée. Pendant ce laps de temps, le magma stocké refroidit, développe des cristaux et change lentement de composition. Quand une nouvelle intrusion se fraye un chemin sous l’édifice volcanique et atteint la surface, elle peut rencontrer un ou plusieurs de ces corps magmatiques du passé. Le magma d’intrusion peut repousser et / ou se mélanger avec le magma déjà stocké et qui est encore liquide.
Alors que l’éruption dans la LERZ se poursuivait, les échantillons prélevés le 11 mai 2018 ont montré que la composition de la lave avait évolué vers un magma légèrement plus chaud (1105°C) et moins évolué. Peu de temps après, les éruptions au niveau de la Fracture n° 20 ont produit des coulées de lave a’a qui se sont déversées dans l’océan.
Au cours des 12 jours suivants, les analyses chimiques ont révélé une lave progressivement plus chaude et moins évoluée, jusqu’à ce qu’elle se stabilise à des températures de 1130-1140°C. L’arrivée de cette lave plus chaude a précédé l’éruption spectaculaire de la Fracture n° 8.
Cette nouvelle lave comprend des cristaux d’olivine abondants et visibles, dont certains ressemblent aux cristaux d’olivine présents dans le magma au sommet du Kilauea avant le début de l’activité éruptive dans la LERZ. La composition de la lave qui s’écoule en ce moment ne correspond pas exactement à celle émise récemment par le Pu’uO’o ou le sommet, mais elle lui ressemble beaucoup. Ceci est à mettre en parallèle avec les observations géophysiques selon lesquelles le volume de l’effondrement sommital présente une ampleur identique au volume de lave émis par l’éruption dans la LERZ.
Source: USGS / HVO.

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USGS has released a very interesting article about the evolution and the changes undergone by lava during the current Kilauea eruption in the Lower East Rift Zone (LERZ).

When the first LERZ lava sample was collected on May 3rd, 2018, the University of Hawaii geochemistry lab worked with the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) to determine, within hours, that the erupted lava was from stored magma. The LERZ lava was much cooler (about 1090°C) and more “evolved” than any Pu’uO’o lava (typically 1140°C) erupted over the past 35 years. While this finding was not a surprise, it was the first time it had been documented during an eruption.

However, there was one surprise: Fissure 17 – the only vent not in line with the others – erupted the coolest and most chemically evolved lava ever found on Kilauea. Its temperatures were as low as 1030°C.

Previous lower rift zone eruptions on Kilauea have shown a similar pattern: evolved magma erupted first, followed later by hotter, “fresher” magma. The early LERZ lava erupted in Leilani Estates is similar in composition to the early 1955 lava, which erupted in the same area.

Finding evolved magma stored in the lower regions of Kilauea, the site of many past eruptions and intrusions, is to be expected. During past events, not all of the magma reached the surface. That stored magma then evolved over time. Because Kilauea is very massive, it can take decades before magma comes back to a given area. During that time, stored magma cools, grows crystals, and slowly changes in composition. When a new intrusion forces its way through the volcano and up to the surface, it may encounter one or more of these stored magma bodies. The intrusion magma can push out and/or mix with any stored magma that is still liquid.

As the LERZ eruption continued, samples collected on May 11th, 2018 showed that the lava composition had shifted to slightly hotter (1105°C) and less evolved magma. Soon afterward, eruptions from Fissure 20 produced a’a flows that rushed to the ocean.

Over the next 12 days, the lava chemistry became progressively hotter and less evolved until it stabilised at temperatures of 1130–1140°C. The arrival of this hotter lava preceded the high-volume, sustained eruption of Fissure 8.

This new lava includes abundant and visible olivine crystals, some of which resemble the type of olivine crystallizing in summit magma before the LERZ eruption sequence began. The lava composition we see now does not exactly match recent Pu’uO’o or summit lavas, but it is similar. This correlates well with geophysical observations that the volume of the summit collapse is similar in magnitude to the volume of LERZ erupted lava.

Source : USGS / HVO.

Crédit photo: USGS

L’ouragan Hector peut-il modifier l’activité éruptive à Hawaii ? // Can hurricane Hector alter volcanic activity at Hawaii?

L’ouragan Hector – de niveau 4 depuis quelques heures – se rapproche d’Hawaï et effleurer la Grande Ile mardi ou mercredi. Les scientifiques se demandent si le système de basses pressions généré par l’ouragan pourrait avoir un effet sur l’éruption actuelle dans la Lower East Rift Zone. Certains pensent que les basses pressions atmosphériques pourraient entraîner une augmentation de l’activité volcanique.
En ce qui me concerne, j’ai étudié le lien possible entre la pression atmosphérique et l’activité volcanique sur l’île sicilienne de Stromboli. Vous trouverez un résumé de cette étude dans la colonne de gauche de ce blog. Pour être bref, je n’ai pas vraiment décelé de preuve significative d’une relation entre la pression atmosphérique et l’activité strombolienne. Stromboli est un petit volcan avec une quantité limitée de magma en jeu, comparé au Kilauea. Je n’ai pas étudié le phénomène lors du passage d’une tempête majeure ou d’un ouragan au-dessus du volcan. Cependant, même en changeant d’échelle, je ne pense pas que le système de basse pression généré par l’ouragan Hector puisse entraîner une augmentation de l’activité éruptive à Hawaii. Pour information, il convient de noter que l’éruption actuelle au niveau de la Fracture n° 8 a diminué au cours des derniers jours. Nous verrons si l’ouragan peut avoir une influence sur Madame Pele …

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Hurricane Hector is getting closer and closer to Hawaii and is expected to brush pas the Big Island Tuesday or Wednesday. Scientists are wondering whether the low-pressure system caused by the hurricane might have an effect on the current eruption in the Lower East Rift Zone. Some of them think atmospheric low pressure might increase volcanic activity.

As far as I am concerned, I have studied the possible link between atmospheric pressure and volcanic activity on the Sicilian island of Stromboli. You can find an abstract of the study in the left-hand column of this blog. To put it shortly, I have found no real significant evidence of a relationship between atmospheric pressure and Strombolian activity. Stromboli is a small volcano with a limited amount of magma at stake, compared with Kilauea. I have not studied the phenomenon while a major storm or a hurricane was passing over the volcano. However, changing the scale, I do not think the low pressure system caused by Hurricane Hector could increase activity at Hawaii. By the way, it should be noted that the current eruption at Fissure 8 decreased during the past days. We’ll see whether the hurricane can have an influence on Madame Pele…

Source: Central Pacific Hurricane Center

Crédit photo: USGS / HVO

Eruption sommitale du Kilauea (Hawaii): Les prévisions de l’USGS // Kilauea’s summit eruption (Hawaii): USGS predictions

Alors que l’éruption se poursuit dans la Lower East Rift Zone (LERZ) du Kilauea, l’USGS a publié un rapport évaluant les risques volcaniques potentiels au sommet du volcan. Le rapport résume l’activité entre la fin avril et le 29 juin 2018.
L’USGS explique que peu de processus décrits ci-dessous sont suffisamment connus pour pouvoir évaluer quantitativement d’éventuels événements futurs. C’est pourquoi les prévisions sont évaluées en termes qualitatifs sur la base de la compréhension des données actuelles.
En ce qui concerne les épisodes d’effondrement accompagnés d’explosions au sommet du Kilauea, on a remarqué que les premiers événements (avant la fin mai) ont émis des panaches de cendre et de gaz à des altitudes supérieures à 7 500 mètres, avec projections de matériaux de plusieurs dizaines de centimètres de diamètre autour de la bouche éruptive. Les observations et les premières analyses ont montré que ces explosions étaient probablement causées non pas par l’interaction du magma avec les eaux souterraines comme cela s’était produit sur le Kilauea en 1924, mais plutôt par l’expansion et la libération de gaz dissous dans le magma.
Les épisodes d’effondrement accompagnés d’explosions ont continué à se produire par intermittence, avec des périodes de calme d’une demi-journée à deux jours. On remarquera que la sismicité augmente dans les heures qui précèdent les explosions, avec des secousses cycliques ressenties dans la zone sommitale. Le mécanisme qui génère ces événements n’est pas encore bien compris. Les géologues de l’USGS pensent que le retrait du magma du sommet et son évacuation vers la LERZ entraîne une baisse de pression dans le réservoir magmatique superficiel. Lorsque la chute de pression devient trop importante, le plancher de l’Halema’uma’u et certaines parties de la caldeira du Kilauea s’effondrent à l’intérieur de ce réservoir magmatique en provoquant des explosions. Les matériaux qui s’effondrent dans le réservoir remplacent le magma qui a migré dans la LERZ et provoquent une brusque augmentation de la pression dans le réservoir. Des processus similaires ont été observés pendant la formation de caldeiras sur d’autres volcans.
Depuis le début du mois de mai, le volume du cratère a plus que quadruplé. Entre le 29 mai 2018 et aujourd’hui, une station GPS située près du bord nord du cratère de l’Halema’uma’u a mesuré une chute d’environ 100 mètres du plancher du cratère.
À la fin du mois de mai, l’effondrement des parois du cratère a obstrué l’ancien Overlook Crater – qui contenait autrefois le lac de lave – et a modifié l’activité sommitale. Depuis cette époque, les émissions de gaz au sommet ont fortement diminué ; les événements d’effondrement accompagnés d’explosions ne produisent généralement que de faibles panaches de cendre qui ne dépassent plus 1 800 mètres au-dessus de la lèvre du cratère et aucune projection de matériaux n’est observée.
Bien que les panaches soient devenus moins volumineux, ces événements plus récents ont été précédés et accompagnés d’une plus grande activité sismique, et la pression subie par le réservoir magmatique pendant les événements a augmenté.
Les caractéristiques de l’affaissement du sommet ont également évolué. En effet, les déformations se concentrent davantage autour du cratère de l’Halema’uma’u, et se produisent avec une plus grande fréquence ; À l’heure actuelle, la subsidence de la caldeira se poursuit à un rythme élevé en raison du retrait de magma du réservoir situé sous l’Halema’uma’u.
L’USGS pense que l’affaissement se poursuivra tant que le magma s’échappera du (ou des) réservoir(s) sommital avec un volume d’évacuation qui dépasse le volume d’alimentation. Toutefois, la forme et la vitesse de l’affaissement peuvent varier, ainsi que les risques qui y sont liés.

Selon l’USGS, l’évolution la plus probable dans l’avenir immédiat consistera en une poursuite de l’affaissement de la caldeira de Kilauea, l’effondrement périodique du cratère de l’Halema’uma’u qui continuera de s’élargir, des séismes (certains assez puissants pour provoquer des dégâts) et des panaches de cendre.
Au fur et à mesure que la déflation du sommet se poursuit, des fractures et des affaissements de terrain affectent la caldeira du Kilauea. Ce processus va probablement agrandir le cratère de l’Halema’uma’u et pourrait entraîner des affaissements à plus grande échelle qu’auparavant. Cette activité est impressionnante et elle pourrait à terme concerner la totalité de l’actuelle caldeira du Kilauea.
Par ailleurs, une forte activité explosive ne saurait être exclue. Il est possible qu’une grande partie de la paroi de l’Halema’uma’u s’effondre brutalement dans le cratère. Un vaste secteur E et NE de l’Halema’uma’u est actuellement en train de se déformer et il est difficile de dire quelle pourrait être l’ampleur d’un tel effondrement ou les explosions qu’il pourrait déclencher. Un tel événement générerait probablement une forte secousse sismique et un volumineux panache de cendre.

Plusieurs facteurs sont susceptibles de modifier la nature de l’activité éruptive et des risques associés. Les scientifiques les considèrent comme moins probables mais ils ne peuvent pas être exclus :
1. Des explosions plus violentes et donc plus dangereuses pendant l’affaissement continu et l’agrandissement de l’Halema’uma’u
2. L’effondrement soudain et à grande échelle de la caldeira avec rupture des parois de la partie haute de la caldeira
3. Bien que moins probables, des scénarios plus dangereux existent. De grandes éruptions explosives se sont produites dans le passé sur le Kilauea, après la formation de la caldeira ou au cours de la dernière étape de sa formation. Il est possible que ces éruptions aient été déclenchées par l’effondrement rapide de larges portions de la caldeira le long de failles en bordure de la caldeira, en raison du retrait de grandes quantités de magma du système de stockage au sommet. Cependant, une telle activité serait probablement précédée de changements significatifs dans l’activité sismique et la déformation du sol. À l’heure actuelle, les données satellitaires ne montrent pas de déformations importantes à l’extérieur de la caldeira.
4. D’autres dangers associés à l’effondrement rapide et à grande échelle de la caldeira pourraient inclure de puissantes fontaines de lave et des explosions plus fortes avec des coulées pyroclastiques. Cependant, l’USGS insiste sur le fait que les données actuelles ne n’annoncent pas un scénario d’effondrement brutal et plus important que celui auquel on assiste à l’heure actuelle.
Source: U S Geological Survey.

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While the eruption is going on in Kilauea’s Lower East Rift Zone (LERZ), USGS has released a report assessing potential volcanic hazards at the summit of Kilauea. The report summarizes activity from late April through June 29,
USGS explains that few processes outlined below are known sufficiently well to be able to assign quantitative probabilities to possible future events. Instead, USGS ranks future possibilities in qualitative terms of likelihood based on its understanding of current data.

As far as Kilauea’s Collapse/Explosion (CE) events are concerned, it has been noticed that early events (before late May) ejected ash and gas to heights above 7,500 metres and large ballistic fragments tens of centimetres in size pelted the area immediately surrounding the vent. Observations and preliminary analyses suggest that these explosions may have been caused not by interaction of magma with groundwater, as previously believed to have occurred at Kīlauea in 1924, but rather by the expansion and release of gases which were dissolved in the magma.

CE events have continued to occur semi-regularly, with repose periods of roughly .5 to two days. Seismicity increases in the hours preceding explosions, leading to cycles of earthquakes that are felt in the summit area. The mechanism producing CE events is not well understood. USGS geologists think that withdrawal of magma towards the LERZ continually works to reduce pressure in the shallow reservoir. When the reduction in pressure becomes too great, the floor of Halema‘uma‘u and parts of surrounding Kilauea Caldera slump down into the shallow magma reservoir in a CE event. The rock that slumps down into the reservoir replaces magma that has migrated into the LERZ and abruptly increases reservoir pressure. Similar processes have been observed during caldera formation at other volcanoes.

Since the beginning of May, the crater’s volume has more than quadrupled and since May 29th, 2018, a GPS station near the north rim of Halema‘uma‘u crater measured a drop of about 100 metres during CE events.

At the end of May, collapse of rock from surrounding crater walls blocked the Overlook Crater (which formerly contained the lava lake) and changed the character of summit activity. Since then, gas emissions at the summit have greatly decreased, CE events generally have produced only weak ash plumes that do not rise higher than 1,800 metres above the crater rim and no ballistic fragments are known to have been ejected.

Although the plumes have become less vigorous, these more recent events have been preceded and accompanied by larger amounts of seismic shaking, and reservoir pressurization during the events has increased.

The character of subsidence at the summit has also changed, with deformation becoming more localized around Halema‘uma‘u Crater, but occurring at a higher rate. At the current time, subsidence of the caldera continues at a high rate due to magma withdrawal from the Halema‘uma‘u magma reservoir.

USGS thinks that ground subsidence will continue for as long as magma is withdrawn from the summit reservoir(s) at a rate exceeding the rate of magma supply, but the rate and style of the subsidence, along with the associated hazards, may vary.

According to USGS, the most likely activity for the immediate future is continued subsidence of the Kilauea caldera, episodic slumping into a widening Halema‘uma‘u Crater, felt earthquakes (some large enough to be damaging) and small to intermediate ash plumes.

As the reservoir deflates, cracking and slumping is gradually engulfing a broader extent of the Kilauea Caldera; this process will likely continue to enlarge Halema‘uma‘u and may involve larger slump blocks than previously. This activity is impressive in scale and may ultimately involve much or even all of the current Kilauea Caldera.

Hazardous explosive activity cannot be ruled out, however. It is possible that a large section of the Halema‘uma‘u wall could abruptly collapse into the crater. Because a broad region E and NE of Halema‘uma‘u is currently deforming, it is difficult to predict how large such a collapse might be or its impact on the explosion hazard. Most likely, such an event would generate only strong seismic shaking and a robust ash plume.

Several mechanisms could change the nature of activity and associated hazards. These are considered less likely but cannot be ruled out.

  1. Larger, more hazardous explosions could happen during ongoing subsidence and enlargement of Halema‘uma‘u
  2. Sudden collapse of broader caldera system and catastrophic failure of high caldera
    walls.
  3. Even less likely, more hazardous scenarios exist. Large explosive eruptions have occurred in Kilauea’s past after caldera formation or during the last stage of its formation. It is possible that these eruptions were triggered by rapid collapse of broad regions of the caldera along caldera-bounding faults due to withdrawal of large quantities of magma from the summit storage system. However, such activity should be preceded by significant changes in earthquake activity and ground deformation. At this time, satellite radar data do not suggest that extensive deformation is occurring outside of the caldera.
  4. Additional hazards associated with rapid, broad-scale caldera collapse could include high lava fountains and larger and more dangerous explosions producing pyroclastic surges. However, USGS emphasizes that current data do not suggest that a larger, sudden collapse scenario is likely at present.

Source: U S Geological Survey.

Voici deux images montrant le cratère de l’Halema’uma’u en 2009 (en haut) et le 21 juin 2018 (en bas). En 2009, un lac de lave était présent dans l’Overlook Crater. En 2018, on remarque les importantes fractures autour du cratère, mais aussi que ce dernier s’est agrandi de manière significative suite aux effondrements de ses parois. Le plancher du cratère s’est affaissé de plus de 300 mètres depuis le début du mois de mai. (Source : USGS)

Source: USGS

Hawaii : L’entrée de lave dans l’océan et son impact sur les écosystèmes // The ocean lava entry and its impact on ecosystems

La lave qui pénètre dans le Pacifique dans District de Puna ne modifie pas seulement le paysage terrestre; elle modifie également le paysage marin en affectant la vie aquatique.

Un professeur du département des Sciences de la Mer de l’Université d’Hawaii à Hilo concentrait jusqu’à présent ses études sur la vie dans les « Tide Pools » (bassins d’eau de mer qui se remplissent avec la marée) près de Vacationland. L’objet de ses recherches était les impacts de l’eau douce sur les écosystèmes côtiers.
Malheureusement, les « Tide Pools » ont été recouverts par la lave au début de l’été et le professeur a dû changer son fusil d’épaule. Il travaille maintenant en relation avec Liquid Robotics, une entreprise située à Kawaihae Harbor, et utilise un nouvel équipement baptisé Wave Glider pour analyser la répartition de l’eau chaude sur le site où la lave pénètre dans l’océan, ainsi que son impact sur l’environnement.
Le Wave Glider est une sorte de robot qui collecte des données tout en flottant à la surface de l’océan. L’appareil a à peu près la taille d’une planche se surf mais est légèrement plus épais pour pouvoir y loger des batteries, un ordinateur pour la navigation et la communication, et des instruments de mesure scientifique
En utilisant cette technologie sans pilote, les scientifiques ont la possibilité d’étudier les effets de la lave qui entre dans l’océan, le panache qu’elle génère, ainsi que et les interactions de la lave et de l’eau de mer directement à la surface de l’océan. Il convient de noter que très peu d’éruptions volcaniques et de coulées de lave ont été analysées en temps réel depuis le large.
Le professeur et son équipe ont examiné trois types de données: température de l’eau, sédiments et pH.
– L’eau bout à l’endroit où la lave pénètre dans l’océan et les chercheurs ont relevé des températures supérieures à 38°C à trois kilomètres de la côte. Certains jours, cette distance peut être grande, d’autres jours plus courte. Ces variations de température dépendent en partie de la quantité de lave qui se déverse dans l’océan. La température de référence de l’eau pendant les relevés était de 26°C. Les scientifiques ont noté que l’eau chaude a tendance à s’éloigner du rivage plutôt de s’étirer le long de la côte. Elle se déplace vers le large et l’eau plus froide se déplace le long du littoral ou remonte des profondeurs pour remplacer l’eau là où la lave entre dans la mer. En procédant de cette façon, cette eau plus fraîche fournit une certaine protection aux écosystèmes autour de la coulée de lave.
– Les chercheurs ont constaté que l’eau était très boueuse. Au fur et à mesure que la lave se déverse, elle se refroidit, se craquelle et est réduite en miettes de plus en plus petites par l’action des vagues. On voit alors apparaître des «bombes volcaniques» – comme celle qui s’est écrasée sur le bateau de touristes -, des roches et de fines particules de limon et d’argile, qui restent en suspension, ce qui donne à l’eau son aspect boueux. Un scientifique a expliqué que l’eau ressemble à « la Baie de Hilo après une grosse pluie. »
– La troisième mesure concerne le pH, autrement dit l’acidité de l’eau. L’eau de mer est légèrement basique à pH 8 et le pH 7,2 est le plus bas à avoir été mesuré. A 7.0, le  pH est neutre. Connaître les niveaux de pH est important car cela permet de savoir dans quelles proportions les écosystèmes côtiers sont affectés par l’éruption.

Ce sont la chaleur et les sédiments dans l’eau qui auront les impacts les plus significatifs sur les écosystèmes côtiers.
C’est la première fois depuis des décennies que ce type de données est collecté. La dernière campagne de mesures a été effectuée à la fin des années 1980 et au début des années 1990 par un groupe de chercheurs de l’Université d’Hawaii à Manoa. Une des grandes différences avec les mesures du passé est que cette fois il y a beaucoup plus de lave qui se déverse dans l’océan.
Un autre avantage est apporté par les avancées technologiques. Avec le Wave Glider, les mesures sont prises toutes les deux minutes, ce qui fournit des données précises qui n’étaient pas disponibles dans les années 1980 et 1990.
L’impact de la lave sur l’eau entraîne également un impact sur la vie marine. Pour les animaux et les organismes, survivre à une coulée de lave dépend de leur degré de mobilité. Par exemple, un corail au fond de l’océan va mourir dès qu’il sera atteint par la lave de l’éruption car il ne peut pas bouger. En revanche, les poissons peuvent s’échapper s’ils réagissent rapidement. Par contre, si les « tide pools » sont envahis par la lave, la vie marine qui s’y trouve à marée basse sera piégée au moment de l’arrivée de la lave. .
La chaleur est le principal danger pour la vie marine, mais il faudra que le niveau de pH repasse à un état quasi normal pour que les organismes marins puissent commencer à repeupler l’endroit. Bien qu’il n’y ait plus de vie dans les récifs envahis par la lave en ce moment, on prévoit d’y étudier son retour une fois que le fond de l’océan se sera stabilisé. Cependant, on n’en est pas encore là. Le processus menant à une vie marine normale le long de la côte peut prendre des décennies…
Source: Hawaii Tribune Herald.

Voici une vidéo expliquant le fonctionnement du Wave Glider :

https://youtu.be/RKMqAwmh5hk

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The lava entering the Pacific Ocean in Lower Puna is not only changing the landscape; it is also altering the seascape, impacting the water and sea life within.

A professor in the Marine Science Department at the University of Hawaii at Hilo used to study life in the tide pools near Vacationland before they were lost to the lava earlier this summer. The focus of his research was the impacts of freshwater on coastal ecosystems.

The loss of the tide pools to lava forced him to change the finality of his work. He is now collaborating with Liquid Robotics, a company in Kawaihae Harbor, on the use of their Wave Glider technology to help understand the distribution of the hot water where lava is entering the ocean and its impact on the environment.

The Wave Glider is a sort of robot that is collecting data while floating at the surface of the ocean. The device is roughly the size of a stand-up paddle board, but slightly thicker to hold batteries, a computer for navigation and communication and instruments for science

By using this unmanned technology, scientists have the rare opportunity to study the effects of the lava entering the ocean, the plume it creates, and the interactions of the lava and seawater directly from the surface of the ocean. It should be noted that very few volcanic eruptions and lava flows have ever been monitored in real time from the ocean.

The professor and his team have looked at three different aspects of the data: water temperature, sediment and pH levels.

– Water is boiling right where the lava enters the ocean, and researchers are observing temperatures greater than 38°C three kilometres off the coast. Some days, that distance may be farther, while other days not so far. How much hot water there is seems to fluctuate day by day and is partly related to how much lava is pouring into the ocean. The reference water temperature while they were sampling was 26°C.The scientists noted that hot water tends to flow away from the shoreline instead of spreading out along the coast. It moves off shore, and cool water is either coming in along the shoreline or coming up from the depths to replace the water where the lava pours in. Proceeding this way, it provides some protection for the ecosystems surrounding the lava flow.

– Another observation is that the water is very muddy. As the lava pours in, it cools, cracks and is broken down into smaller and smaller pieces by waves. It produces “lava bombs” like the one that crashed onto the tourist boat, rocks, and fine bits of silt and clay, and the small particles stay suspended. One scientist explained that the water looks like “Hilo Bay after a big rainfall; the water is that muddy.”

– The third measurement is the pH, or acidity, of the water. Ocean water is slightly basic at pH 8, and pH 7.2 is the lowest that has been measured. A 7.0 on the pH scale is neutral. Knowing the pH levels is important as it allows to know to what extent coastal ecosystems can be affected by the eruption. The heat and sediment in the water are going to have big impacts on near-shore ecosystems.

This is the first time in decades this kind of data has been collected. The last such effort was done in the late 1980s or early 1990s by a group at UH-Manoa,. One of the big differences with the past measurements is that this time there is much more lava pouring into the ocean.

A new advantage is brought by the technological advances. With the Wave Glider, measurements are taken every two minutes, providing high resolution data that was not available in the 1980s and 1990s.

Impact to the water also means impact to the marine life there. For animals and organisms, surviving a lava flow depends on how mobile they are. For example, a coral at the bottom of the ocean will die as soon as it is struck the lava from the eruption because it cannot move.

On the other hand, the fish can escape if they react quickly. Some of the tide pools also are “ponded,” so marine life in there at low tide will be trapped when lava arrives. .

 Heat is the biggest concern for marine life, but the pH levels will have to return a fairly normal state before any marine organism can begin to inhabit the place. While there is no life in the affected reefs at the time, there are plans to monitor what returns once the sea floor stabilizes. However, researchers are nowhere near that point yet. The process leading to a normal marine life along the shore may take decades.

Source: Hawaii Tribune Herald.

Here is a video about the Wave Glider :

https://youtu.be/RKMqAwmh5hk

Vue du Wave Glider face à l’éruption (Crédit photo: Liquid Robotics)

Histoire de météotsunamis… // About meteotsunamis…

Jusqu’à présent, je savais ce qu’était un tsunami, mais je n’avais jamais entendu parler de tsunami météorologique ou météosunami. J’ai lu dans la presse internationale aujourd’hui qu’un météosunami s’était formé en Mer Méditerranée près de la côte espagnole au petit matin du 16 juillet 2018 et avait inondé les côtes de Majorque et de Minorque dans les îles Baléares. La vague atteignait 1,5 mètre au moment où elle a frappé ces îles. Elle a inondé des plages, des routes, des bars et des terrasses, emportant chaises et parasols. Heureusement, aucun blessé n’est à déplorer car les plages étaient encore relativement vides au moment de l’événement.
Un météosunami ou tsunami météorologique est une vague d’origine météorologique semblable à un tsunami classique. Les météotsunamis sont générés lorsque des changements rapides de pression barométrique provoquent le déplacement d’une masse d’eau. Une perturbation atmosphérique interagit avec l’océan sur une période de temps limitée (de plusieurs minutes à plusieurs heures). Les tsunamis et les météosunamis sont similaires et il est parfois difficile de les distinguer l’un de l’autre, comme dans le cas où apparaît une vague de tsunami sans qu’il y ait la présence d’un séisme.
On estime que 3% des tsunamis historiques ont des origines météorologiques connues, bien que leur prévalence réelle soit peut-être beaucoup plus élevée car 10% des tsunamis historiques ont des origines inconnues. Les tsunamis du passé sont souvent difficiles à valider ; ils ont pu être à tort interprétés comme des ondes de seiche.

La plupart des supposés tsunamis observés dans les zones à faible risque sismique sont des météo-tsunamis. Exceptionnellement, deux phénomènes peuvent s’additionner, un météotsunami pouvant aggraver les effets d’un  tsunami classique (ou inversement), comme ce fut le cas lors de l’éruption du Krakatoa en 1883, qui a généré des tsunamis volcano-météorologiques également liés à la puissance de l’explosion volcanique.

Les météotsunamis n’ont que des effets locaux car n’ont pas l’énergie suffisante pour provoquer un tsunami au sens où on l’entend habituellement. Cependant, lorsqu’ils sont amplifiés par résonance, ils peuvent devenir dangereux. Le météonunami qui a frappé la baie de Nagasaki le 31 mars 1979 a atteint une hauteur maximale de 5 mètres et trois personnes ont été tuées. La vague de trois mètres qui a frappé la rive du Lac Michigan à Chicago en 1954 a noyé sept personnes.

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Up to now, I knew what a tsunami was, but I had never heard about meteotsunamis. I could read in the newspapers today that a meteotsunami formed in the Mediterranean Sea near the coast of Spain in the early morning of July 16th, 2018, and flooded the coasts of Mallorca and Menorca in the Balearic Islands. The wave was as high as 1.5 metres when it struck the shores of these islands. It flooded beaches, roads, bars and terraces, sweeping away chairs and parasols. Fortunately, there are no reports of injuries as the beaches were still relatively empty when the event took place.

A meteotsunami or meteorological tsunami is a tsunami-like wave of meteorological origin. Meteotsunamis are generated when rapid changes in barometric pressure cause the displacement of a body of water. A travelling atmospheric disturbance normally interacts with the ocean over a limited period of time (from several minutes to several hours). Tsunamis and meteotsunamis are otherwise similar enough that it can be difficult to distinguish one from the other, as in cases where there is a tsunami wave but there are no seismic records of an earthquake.

Only about 3% of historical tsunami events are known to have meteorological origins, although their true prevalence may be considerably higher than this because 10% of historical tsunamis have unknown origins; Tsunami events in the past are often difficult to validate, and meteotsunamis may have previously been misclassified as seiche waves.

Most of the so-called tsunamis observed in areas of low seismic risk are meteotsunamis.  Exceptionally, two phenomena can add up, a meteotsunami aggravating the effects of a real tsunami in progress (or conversely), as was the case for example during the eruption of Krakatoa in 1883, which generated volcano-meteorological tsunamis, also related to the power of the volcanic explosion.

Meteotsunamis are restricted to local effects because they lack the energy available to significant seismic tsunami. However, when they are amplified by resonance they can be hazardous. A meteotsunami that struck Nagasaki Bay on March 31st, 1979 achieved a maximum wave height of 5 metres andthree people died. A three-metre wave that hit the Chicago waterfront in 1954 swept people off of piers, drowning seven.

Vue des dégâts provoqués par un météotsunami au cours de l’ouragan Ike à Gilchrist (Texas) en 2008. (Crédit photo: Wikipedia)