Catégorie : Science

A propos des séismes lents // About slow-slip earthquakes

Dans une note intitulée « Les séismes lents du Kilauea, publiée le 28 mars 2018, j’expliquais que des séismes sont enregistrés périodiquement sur le flanc sud du Kilauea. Le HVO les attribue au glissement lent de l’édifice volcanique dans l’Océan Pacifique. Les Anglosaxons les ont baptisés « slow-slip earthquakes », « séismes lents » en français. Ces événements ne sont pas l’apanage du Kilauea ; on les observe ailleurs dans le monde.

Les scientifiques néo-zélandais de GNS Science (à l’origine Institute of Geological and Nuclear Sciences) surveillent un événement sismique lent qui a débuté fin mars 2019 près de Gisborne, au large de la côte est de l’Ile du Nord. Une séquence sismique semblable a déjà été observée dans ce même secteur en mars 2010.
Les séismes lents sont assez fréquents dans cette partie de la Nouvelle-Zélande, en raison de la subduction de la Plaque Pacifique qui se déplace vers l’ouest et plonge sous la Plaque Australienne.

En cliquant sur le lien ci-dessous, vous aurez des explications sur les séismes lents. Le document est en anglais. Vous trouverez ci-dessous une traduction en français pour vous aider à comprendre cet important chapitre de la sismologie.

https://youtu.be/xgk2zBvdOgw

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In a post entitled « Kilauea Volcano Slow Earthquakes, published on March 28th, 2018, I explained that earthquakes are recorded periodically on the southern flank of Kilauea. HVO attributes them to the slow slide of the volcanic edifice in the Pacific Ocean. Anglosaxons called them « slow-slip earthquakes », « séismes lents » in French. These events are not exclusive to Kilauea; they are observed elsewhere in the world.

GNS scientists are monitoring a slow-slip event that started at the end of March 2019 near Gisborne, off the east coast of North Island, New Zealand. A similar seismic event was observed in the same area in March 2010.

Slow-slip events are quite common in this part of New Zealand, due to the subducting Pacific Plate moving westward under the Australian Plate,

By clicking on this link, you will learn more about slow-slip earthquakes :

https://youtu.be/xgk2zBvdOgw

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Définition d’un séisme lent.

En Nouvelle Zélande, les plaques tectoniques Pacifique et Australienne entrent en contact le long d’une série de lignes de failles. Au niveau de l’Ile du Nord, dans un processus de subduction, la plaque Pacifique plonge en direction de l’ouest sous la côte orientale de l’Ile du Nord, au niveau de la Fosse et Zone de Subduction de Hikurangi qui constitue la faille la plus importante et la plus active de Nouvelle Zélande. Les deux plaques tectoniques se déplacent l’une vers l’autre le long de cette faille. Dans la partie la plus profonde de la Zone de Subduction de Hikurangi, les roches sont plus chaudes et les deux plaques peuvent se déplacer l’une contre l’autre lentement et de manière continue. En revanche, à des profondeurs moindres, les plaques ont des bords moins réguliers et leur frottement provoque par moment des blocages. Les contraintes s’accumulent alors dans la zone de blocage. Au bout de quelques années, la situation se débloque pour un temps et c’est alors que se produit un séisme lent avec libération des contraintes et de l’énergie qui s’étaient accumulées.

Un séisme lent ressemble à un séisme classique dans la mesure où il y a libération d’énergie le long d’une zone de faille, mais cette libération d’énergie se fait sur des semaines ou des mois, alors que pour un séisme classique c’est une affaire de secondes. Les systèmes GPS renseignent sur le déplacement du sol.

Les séismes sur les zones de subduction.

Parfois, le mouvement des plaques n’est pas lent, mais soudain et rapide, ce qui provoque des séismes. De puissants séismes peuvent se produire après que deux plaques soient restées bloquées pendant longtemps, des siècles ou des millénaires. Au cours de ce laps de temps de blocage très long, il s’accumule suffisamment de contraintes et d’énergie le long de la faille jusqu’au moment où une rupture se produit. Les plaques se déplacent alors rapidement l’une contre l’autre en provoquant un séisme.

Un déplacement lent des plaques peut-il provoquer un séisme majeur ?

Les déplacements lents des plaques tectoniques se produisent souvent en limite de plaques dans des zones où se déclenchent les séismes classiques. Les scientifiques cherchent à savoir dans quelle mesure un déplacement lent des plaques peut contribuer à augmenter les contraintes dans la zone de blocage entre deux plaques et si cela peut avoir une influence sur les ruptures de plaques qui déclenchent les puissants séismes.

Le jour où les scientifiques parviendront à comprendre la relation entre le déplacement lent des plaques et le déclenchement des séismes, un grand pas aura été franchi dans le domaine de la prévision sismique. Il est utile de noter que de nombreux déplacements lents de plaques en Nouvelle Zélande n’ont pas déclenché de puissants séismes.

Sur le document, au bout de 2’58’’, on nous montre sur une carte une importante zone de blocage qui recouvre la partie centrale et inférieure de l’Ile du Nord de la Nouvelle Zélande. C’est là que s’accumulent les contraintes et l’énergie susceptibles de provoquer un nouveau séisme à l’avenir. A proximité de cette zone, on peut en voir une autre où se produit un déplacement lent des plaques.

C’est le rôle de GNS Science d’étudier ces phénomènes qui se produisent en Nouvelle Zélande, mais aussi ailleurs dans le monde.

Capture d’écran de trois images de la vidéo. Elles illustrent le frottement des plaques tectoniques, leur blocage, et l’accumulation de contraintes et d’énergie (Source : GNS Science).

Les glaciers rejettent des résidus radioactifs ! // Glaciers release radioactive residues!

On le sait depuis longtemps : Les glaciers sont de précieux indicateurs de l’histoire de notre planète. Ils permettent en particulier de dater des événements géologiques majeurs comme les éruptions volcaniques. De temps à autre, ils nous rendent les corps de personnes victimes d’une catastrophe aérienne ou d’alpinistes ayant chuté dans des crevasses en escaladant l’Everest.

Le site de la chaîne de télévision BFMTV nous apprend que des retombées radioactives d’accidents nucléaires civils et d’essais militaires sont emprisonnées dans les glaciers à travers le monde. Les chercheurs avertissent que ces résidus risquent fort d’être libérés par la fonte de la glace liée au réchauffement climatique.

Une équipe internationale de scientifiques a cherché la présence de retombées radioactives dans les sédiments à la surface de glaciers dans l’Arctique, en Islande, dans les Alpes, le Caucase, l’Antarctique et l’ouest du Canada. Ces chercheurs ont découvert des résidus radioactifs sur les 17 sites étudiés, souvent à des concentrations au moins 10 fois supérieures aux niveaux relevés ailleurs. Une scientifique britannique a expliqué que les niveaux mesurés sont les plus élevés dans un environnement en dehors des zones d’exclusion nucléaires

Il est facile de comprendre pourquoi les glaciers conservent ces résidus radioactifs. Quand ils sont relâchés dans l’atmosphère, ils retombent sur terre par le biais des pluies acides et peuvent être absorbés par les plantes et le sol. En revanche, quand ils tombent sous forme de neige et s’installent sur la glace, ils forment des sédiments plus lourds, qui s’accumulent dans les glaciers.

Les scientifiques donnent l’exemple de l’accident de Tchernobyl en 1986 qui avait généré des nuages radioactifs contenant notamment du césium, et provoqué une contamination à travers l’Europe du Nord. Dans le cas de Tchernobyl, les éléments radioactifs sont retombés sous forme de pluie ou de neige. Dans ce dernier cas, ils sont restés dans la glace pendant des décennies, et avec la fonte des glaciers liée au réchauffement, ils se déversent maintenant dans les rivières.

L’équipe scientifique a détecté quelques résidus de Fukushima, mais une grande partie des éléments issus de cet accident de 2011 ne se sont pas encore agglutinés dans les sédiments des glaciers.

Sur plusieurs des sites, les chercheurs ont également retrouvé des traces d’essais nucléaires, en particulier ceux qui ont été effectués des années 1950 et 1960. Une scientifique a expliqué qu’en étudiant une carotte de sédiments, on voit clairement un pic au moment de Tchernobyl, mais aussi un pic relativement précis autour de 1963, période intense d’essais nucléaires.

Le risque aujourd’hui, c’est qu’avec le réchauffement climatique et la fonte de la glace, on assiste à l’entrée dans la chaîne alimentaire d’un des résidus potentiellement les plus dangereux, l’américium, issu de la dégradation du plutonium et qui a une demi-vie de 400 ans, contre 14 ans pour le plutonium.

Source : BFMTV.

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We have known for a long time that glaciers are precious indicators of the history of our planet. In particular, they allow to date major geological events such as volcanic eruptions. From time to time, they release the bodies of people who have fallen victim to a plane crash or mountaineers who have fallen into crevasses while climbing Mount Everest.
The BFMTV television site tells us that radioactive fallout from civilian nuclear accidents and military tests are trapped in glaciers around the world. The researchers warn that these residues are likely to be released by the melting of ice due to global warming.
An international team of scientists has investigated the presence of radioactive fallout in glacial surface sediments in the Arctic, Iceland, the Alps, the Caucasus, Antarctica and western Canada. These researchers found radioactive residues at the 17 sites they studied, often at concentrations at least 10 times higher than levels found elsewhere. A British scientist explains that measured levels are highest in an environment outside nuclear exclusion zones
It is easy to understand why glaciers retain these radioactive residues. When released into the atmosphere, they fall back to earth through acid rain and can be absorbed by plants and soil. On the other hand, when they fall in the form of snow and settle on the ice, they form heavier sediments, which accumulate in the glaciers.
Scientists give the example of the Chernobyl accident in 1986 that generated radioactive clouds including cesium and caused contamination throughout northern Europe. In the case of Chernobyl, radioactive elements fell as rain or snow. In the latter case, they remained in the ice for decades, and with the melting glaciers associated with global warming, they now flow into the rivers.
The scientific team has detected some Fukushima residues, but much of the evidence from this 2011 accident has not yet accumulated in the glacial sediments.
On several of the sites, the researchers also found traces of nuclear tests, in particular those that were carried out in the 1950s and 1960s. A scientist explained that by studying a core of sediments, one clearly sees a peak at the moment of the Chernobyl accident, but also a relatively accurate peak around 1963, which was an intense period of nuclear testing.
The risk today is that with global warming and the melting of ice, we may witness the entry into the food chain of one of the potentially most dangerous residues, americium, resulting from the degradation plutonium and which has a half-life of 400 years, compared with 14 years for plutonium.
Source: BFMTV.

Photos: C. Grandpey

Nouvelle zone thermale à Yellowstone // New thermal area at Yellowstone

Yellowstone est un volcan actif bien connu pour son activité géothermale. Dans la mesure où le volcan est actif, les geysers et les sources chaudes sont susceptibles de changer de comportement. Ainsi, certains geysers cessent de fonctionner pendant que d’autres reprennent goût à la vie. Certaines sources chaudes disparaissent et d’autres apparaissent dans d’autres endroits du Parc.
Nous avons la confirmation de ces phénomènes en lisant un article qui vient d’être publié sur le site web de Newsweek. Des scientifiques ont découvert une nouvelle zone thermale dans le Parc National de Yellowstone. Selon eux, elle serait apparue au cours des deux dernières décennies. Elle est nichée entre West Tern Lake et la zone thermale proche de ce lac. Les scientifiques se sont rendus compte qu’une nouvelle zone thermale était apparue après avoir étudié les dernières images infrarouges thermiques du Parc prises en avril 2017. Ils ont ensuite comparé ces images avec les photos aériennes haute résolution du site prises en 2017 par le Programme National d’Imagerie Agricole et ont remarqué des arbres morts et du sol sans végétation. En revanche, une photo de 1994 montrait un ensemble d’arbres en bonne santé, mais qui commençaient à dépérir sur une image de 2006.
Les chercheurs en ont conclu que la zone thermale était apparue à la fin des années 1990 ou au début des années 2000.
Le site de la nouvelle zone thermale n’est guère visité car il se trouve à environ 800 mètres du sentier le plus proche et à environ 18 kilomètres d’un départ de sentier. C’est la raison pour laquelle la zone thermale vient tout juste d’être découverte.
Plus de 10 000 sources chaudes, geysers et autres mares de boue sont présentes dans environ 120 zones thermales à Yellowstone, et la plupart se trouvent dans des zones isolées et difficiles à atteindre.
Début 2019, l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone a indiqué que 2018 avait été une année record pour le Steamboat Geyser qui est le geyser actif dont les gerbes sont les plus hautes dans le monde. Il est entré en éruption à 32 reprises en 2018, dépassant ainsi ses 29 manifestations de 1964.
Source: Newsweek, Yellowstone Volcano Observatory.

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Yellowstone is an active volcano famous for its geothermal features. As the volcano is active, the geysers and the hot springs may change their behaviour. Some geysers stop working while others come back to life. Some hot springs disappear while others appear in other places in the Park.

We have a confirmation of this when reading an article that has just been published on the Newsweek website. Scientists have discovered a new thermal area at Yellowstone National Park, which is believed to have grown in the past two decades. It is nestled between West Tern Lake and the Tern Lake thermal area. Scientists realised there was a new thermal area after studying the latest thermal infrared images of the National Park taken in April 2017.

They then checked high resolution aerial photos of the same spot captured in 2017 by the The National Agriculture Imagery Program, and noticed dead trees and bright soil. In contrast, a 1994 picture showed a crop of healthy trees which started to fade in a 2006 image.

Researchers therefore believe the thermal area first emerged in the late 1990s or early 2000s.

The site of the new thermal area is relatively unexplored as it is located about 800 metres from the nearest trail and about 18 kilometres from the nearest trailhead. This is the reason why the thermal area has only just been discovered.

More than 10,000 thermal features can be found across around 120 thermal areas in Yellowstone, most of which sit in remote and hard to reach areas.

Earlier this year, the Yellowstone Volcano Observatory revealed that 2018 was a record-breaking year for the Steamboat Geyser which is the tallest active geyser in the world. It erupted 32 times, topping the 29 eruptions recorded in 1964.

Source: Newsweek, Yellowstone Volcano Observatory.

Vue de Tern Lake (flèche rouge), au nord de Yellowstone Lake (Source : Google maps)

Lone Star et Monument Geyser à Yellowstone (Photos: C. Grandpey)

 

La pollution du Kilauea à Hawaii // The pollution of Kilauea Volcano in Hawaii

La fin de l’éruption du Kilauea en septembre 2018 s’est accompagnée d’une diminution considérable de la quantité de dioxyde de soufre (SO2) émis par le volcan. Cela a permis de pouvoir bénéficier à nouveau d’un ciel magnifique au-dessus de la Grande Ile d’Hawaï, en particulier dans sa partie ouest où la pollution volcanique connue sous le nom de vog avait été régulièrement observée au cours des dernières années.
Au plus fort de l’éruption dans la Lower East Rift Zone (LERZ) en 2018, alors que les émissions de gaz volcaniques et la pollution étaient à leur plus haut niveau, une équipe scientifique a travaillé en relation avec le HVO et les services sanitaires de l’État d’Hawaï pour étudier le niveau de pollution de l’air générée par l’éruption.
Les chercheurs ont échantillonné des particules volcaniques et des gaz le long de la LERZ, en particulier au niveau de la Fracture n°8, de l’entrée de la lave dans l’océan et sur divers sites sous le vent. Pour déterminer la nature et la composition de la pollution volcanique, des échantillons ont été prélevés par aspiration de l’air à travers des filtres, au niveau du sol et de l’air, et à l’aide de drones.
Les particules minuscules déposées sur les filtres ont ensuite été analysées en laboratoire pour en déterminer la composition chimique et ont été observées à l’aide d’un puissant microscope électronique à balayage (MEB) pour déterminer la composition des particules individuelles. D’autres instruments ont déterminé le nombre ou le poids de particules de différentes tailles que l’on associe à différents impacts sur la santé dans des études sur la pollution d’origine humaine. Les échantillons ont été analysés pour en déterminer le pH et les principaux composants, notamment le sulfate, le fluorure et le chlorure, ainsi que des métaux traces, tels que le plomb et l’arsenic.
Ces analyses ont ciblé les espèces chimiques présentes dans les panaches volcaniques. Le panache du Kilauea est composé principalement de vapeur d’eau, de dioxyde de carbone (CO2), de dioxyde de soufre (SO2) et de quantités plus faibles d’autres gaz, notamment de chlorure d’hydrogène (HCl) et de fluorure d’hydrogène (HF). Le SO2 réagit dans l’atmosphère au fil du temps pour former de minuscules particules de sulfate acides et neutres, qui constituent un élément majeur de la pollution volcanique à Hawaii. De petites quantités de métaux toxiques ont également été trouvées dans les panaches de gaz volcaniques émis par les bouches éruptives du Kilauea.
La campagne d’échantillonnage de gaz et de particules effectuée au cours de l’été 2018 a permis d’examiner dans quelle mesure les éléments traces, tels que les métaux, varient avec la distance, dans le panache du Kilauea. Il a été constaté que la quantité de ces éléments était très variable et ne dépendait pas uniquement de la distance entre le panache et la source de l’éruption. La plupart des particules avaient un diamètre inférieur à 2,5 microns, une taille suffisamment petite pour pénétrer profondément dans les poumons.
Les résultats de l’étude corroborent également les observations précédentes concernant la transformation chimique du SO2 gazeux en particules. Les zones éloignées de la source des émissions gazeuses, comme la côte de Kona, sur la Grande Ile d’Hawaii, présentaient de fortes concentrations de particules, car une grande partie du SO2 s’était transformée en particules en se déplaçant sous le vent. Les normes de qualité de l’air ambiant concernant le SO2 et les particules ont été dépassées à divers endroits sur l’île au cours des trois mois de l’éruption dans la LERZ.
Contrairement à l’été 2018 et la forte intensité de l’éruption, le calme qui rège actuellement sur le Kilauea offre une excellente occasion d’étudier la qualité de l’air ambiant. Cela va permettre aux scientifiques mesurer la différence entre la pollution anthropique, telle que les gaz d’échappement des véhicules, et la pollution volcanique. Comprendre la contribution de la pollution d’origine humaine est important sur une île où la population ne cesse d’augmenter.
Pour étudier cette pollution anthropique, l’équipe scientifique envisage de revenir pendant l’été 2019 échantillonner l’air dépourvu de la contribution volcanique, en utilisant le même équipement et les mêmes sites d’échantillonnage. Les mesures effectuées «avant» et «après» l’éruption permettront d’isoler l’empreinte chimique des particules volcaniques. Cela améliorera notre compréhension des effets potentiels des panaches volcaniques sur la santé, l’environnement et les écosystèmes.
Source: USGS / HVO.

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The end of Kilauea’s 2018 eruption this past September was accompanied by an enormous decrease in the amount of sulphur dioxide (SO2) emitted from the volcano. This has led to beautifully clear skies above the Island of Hawaii, especially on the west side, where the volcanic pollution known as vog was regularly observed in past years.

During the peak of the 2018 Lower East Rift Zone (LERZ) eruption, when the volcanic emissions and vog were both much stronger, a team of academic researchers worked with the Hawaiian Volcano Observatory and the Hawaii State Department of Health to study the intense air pollution generated by the eruption.

The researchers sampled volcanic particles and gases at the LERZ Fissure 8 vent, the ocean entry, and various downwind sites. To determine the nature and composition of the volcanic pollution, samples were collected by pumping air through filters, from the ground and from the air using drones.

The tiny particles captured on the filters were then analyzed in the laboratory for chemical composition and imaged using a powerful Scanning Electron Microscope (SEM) to determine the composition of individual particles. Other instruments determined the number or weight of particles of various sizes, which are associated with different health impacts in studies of human-caused pollution. The samples were analyzed for pH, major components including sulphate, fluoride, and chloride; and trace metals, such as lead and arsenic.

These analyses targeted chemical species that are present in volcanic plumes.  Kilauea’s plume is composed primarily of water vapour, carbon dioxide (CO2), sulphur dioxide (SO2), along with smaller amounts of other gases, including hydrogen chloride and hydrogen fluoride. SO2 reacts in the atmosphere over time to form tiny acidic and neutral sulphate particles, which are a major component of volcanic pollution in Hawaii. Small amounts of toxic metals have also been found in the volcanic gas plumes emitted from Kilauea’s vents.

The summer 2018 gas and particle sampling campaign was the first effort to look at how trace elements, such as metals, change over distance in the Kilauea plume. It was found that the amount of these elements was highly variable but was not solely predicted by the distance of the plume from the vent. Most of the particles were less than 2.5 micron in diameter, small enough to penetrate deep into the lungs.

The study’s findings also support previous observations regarding the chemical conversion of SO2 gas to particles. Areas far from the gas source, such as along Hawaii Island’s Kona coast, had high particle concentrations since much of the SO2 gas had converted to particles as it travelled downwind. Ambient air quality standards for both SO2 gas and particles were exceeded at various locations on the island during the three months of the LERZ eruption.

In contrast to the summer 2018, Kilauea’s current lull in activity provides an excellent opportunity to study background air quality. This can help scientists distinguish between anthropogenic pollution, such as traffic exhaust, and volcanic pollution. Understanding the contribution of human-made pollution is important on an island with a growing population.

To address the characterization of anthropogenic pollution, the same research team plans to return this coming summer to sample the background air without the volcanic contribution, using the same equipment and sampling sites. The “before” and “after” snapshots will help to isolate the chemical fingerprint of the volcanic particles. This will improve our understanding of the potential health, environmental, and ecosystem effects of volcanic plumes.

Source : USGS / HVO.

Emissions gazeuses dans l’Halema’uma’u pendant l’éruption du Kilauea (Photos: C. Grandpey)