Catégorie : Science

La fracturation hydraulique en Alaska // Fracking in Alaska

drapeau-francaisDès que l’on prononce les mots « fracturation hydraulique » – souvent associés aux gaz de schiste en Europe – on assiste à une levée de boucliers des écologistes qui pensent qu’une telle technique pourrait avoir des effets néfastes sur l’environnement. Aux Etats-Unis, la fracturation hydraulique, ou « fracking », est très répandue dans l’industrie gazière et pétrolière. Un récent article paru dans l’Alaska Dispath News en explique le principe, ainsi que les précautions qui entourent sa mise en place. Je tiens à souligner que la diffusion de cette note est purement informative et ne traduit en aucun cas mon opinion sur la fracturation hydraulique !

La fracturation hydraulique est la dislocation ciblée de formations géologiques peu perméables par l’injection sous très haute pression d’un fluide destiné à fissurer et micro-fissurer la roche. Cette fracturation peut être pratiquée à proximité de la surface, ou à grande profondeur (à plus de 1 km, voire à plus de 4 km dans le cas du gaz de schiste), et à partir de puits verticaux, inclinés ou horizontaux.

Ces techniques suscitent depuis la fin des années 2000-2010 une controverse en Amérique du Nord, qui semble s’étendre dans le monde, alors que de grands groupes industriels envisagent d’exploiter de nouveaux champs pétroliers et gaziers dans les grands fonds marins, en Alaska, au Canada et dans le reste du monde.

Au moment où une compagnie pétrolière du Texas se prépare à débuter dans quelques semaines un forage qui débouchera sur des opérations de fracturation hydraulique à grande échelle dans Cook Inlet en Alaska, un groupe écologiste demande que les clauses gérant de tels forages soient modifiées afin que le public puisse avoir son mot à dire sur les futures campagnes de fracturation. Les partisans de la fracturation hydraulique font remarquer que le recours à une audience publique chaque fois que la fracturation hydraulique est envisagée pour augmenter la production de pétrole ou de gaz serait une perte de temps et ne présente aucun avantage. Ils ajoutent que la fracturation profonde est pratiquée depuis plus de cinq décennies en Alaska sans nuire à l’environnement. De plus, les règles concernant la fracturation dans cet Etat ont été renforcées en 2014.
Cependant, de nombreux Alaskiens, en particulier ceux qui vivent à proximité du projet de forage d’un long puits horizontal par la compagnie BlueCrest Energy sur la péninsule de Kenai, aimeraient être mieux informés sur les opérations de fracturation avant qu’elles débutent. Les gens s’inquiètent des menaces potentielles pour l’eau potable et la faune, ainsi que les séismes qu’une telle activité pourrait provoquer.
La fracturation hydraulique – qui utilise principalement de l’eau avec du sable et des produits chimiques pour fracturer et maintenir la roche ouverte pour augmenter la production de pétrole et de gaz – a commencé à North Slope en 1963 et à Cook Inlet deux ans plus tard. Près de 1 900 puits, soit environ le quart des puits forés en Alaska, ont été fracturés depuis cette date, sans causer le moindre problème. Il n’y a pas eu de cas de pollution des nappes phréatiques. Les  inquiétudes concernant la fracturation hydraulique sont nées dans cet État au cours des deux dernières années, après que certaines opérations de fracturation dans des Etats plus au sud aient été tenues pour responsables des séismes et de fuite de méthane dans les eaux souterraines.
La plupart des opérations de fracturation hydraulique ont eu lieu jusqu’à présent dans la région de North Slope, loin des zones habitées. Le cas de la compagnie BlueCrest est différent. Elle envisage de forer son puits à 10 km au nord d’Anchor Point, pas très loin de Homer et d’autres localités de la péninsule du Kenai, ce qui soulève des inquiétudes. Ce sera le premier programme de fracturation horizontale à grande échelle dans la région avec la mise en place de puits multi-fracturés, d’au moins 6 km de longueur. La multi-fracturation  signifie qu’au lieu des grandes fractures uniques réalisées dans le passé, la compagnie prévoit de faire de petites fractures contrôlées.
Lorsqu’une compagnie demande l’autorisation de mener une opération de fracturation hydraulique en Alaska, elle doit prouver qu’elle a avisé les propriétaires fonciers dans un rayon de 800 mètres d’un puits à forer. La demande de forage doit s’accompagner informations sur l’opération prévue, y compris les détails sur les puits, les produits chimiques prévus et le volume des fluides de fracturation, ainsi qu’un état des lieux des puits d’eau douce dans la zone afin d’obtenir des données sur leur état avant que puissent apparaître les effets de la fracturation. Une fois la fracturation terminée, la composition chimique et les volumes du fluide utilisé pendant l’opération doivent être signalés à l’agence et sur le site fracfocus.org, où figure un registre géré par l’Interstate Oil and Gas Compact Commission et le Ground Water Protection Council.

La population locale a peur que Cook Inlet soit pollué par les liquides de fracturation ou par d’autres rejets liés à l’opération, ce qui nuirait aux saumons et à d’autres espèces sauvages. Toutefois, les autorités assurent que la conception du puits permettra d’éviter les problèmes souterrains comme les fuites de gaz ou de liquides.
La compagnie BlueCrest prévoit de commencer le forage à la fin du mois de novembre sur un site où des forages ont déjà été effectués. La fracturation hydraulique proprement dite devrait avoir lieu au printemps.
Bien que le forage du puits se situe sur terre, la fracturation hydraulique aura lieu à environ 2 km sous le fond marin et à 5 km de la côte, après le forage horizontal. Les fissures microscopiques ouvertes dans la roche par la pression du liquide de fracturation parcourront une soixantaine de mètres et ne viendront pas atteindre le fond marin à 2 km au-dessus. Le tuyau d’acier acheminant le pétrole et le gaz naturel vers la terre sera inséré dans un autre tuyau en acier. Le tuyau extérieur sera entouré de ciment, protection supplémentaire qui empêchera le gaz naturel de migrer à l’extérieur du tuyau et de polluer l’eau potable. Un dispositif inséré dans le tuyau utilise des ondes de compression pour vérifier la solidité du ciment sur «chaque centimètre», avec des résultats de tests analysés par des spécialistes.
En ce qui concerne les séismes, le risque causé par la fracturation hydraulique semble faible dans Cook Inlet. Même s’ils se produisent, de tels événements seront trop faibles pour causer des dégâts. La sismicité n’aurait pas d’effet, non plus, sur les volcans qui se dressent le long de Cook Inlet.
L’injection d’eaux usées, lorsque les fluides produits avec le pétrole ou le gaz sont renvoyés sous terre, est plus susceptible de provoquer les séismes qui ont été associés aux opérations de fracturation dans des Etats plus au sud. Les volumes d’eau généralement réinjectés dans les puits de forage en Alaska ont été plus faibles que dans ces États où ont été observés les séismes.
Source: Alaska Dispatch News.

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drapeau-anglaisHydraulic fracturing (also called fracking) is the targeted disruption of geological formations with low permeability by injecting a fluid under high pressure to crack and micro-crack the rock. This fracturing can be performed near the surface or at depth (more than 1 km, or even over 4 km in the case of shale gas), and from vertical, horizontal or inclined wells.
Since the late 2000-2010, these techniques have triggered controversy in North America, which seems to be spreading around the world, while large industrial operators are preparing to exploit new oil and gas fields in the deep ocean, in Alaska, Canada and the rest of the world.

With a Texas oil company weeks away from launching drilling that will lead to large-scale hydraulic fracturing in Cook Inlet, a conservation group wants Alaska well regulators to change their rules so the public can weigh in on future fracking operations before they are approved. Industry supporters answer that being forced into a public hearing each time they are proposing to use hydraulic fracturing to increase the flow of oil or gas would add costs and time without any benefit. They say companies have been fracturing formations deep underground for more than five decades in Alaska without harming the environment. And Alaska’s rules were strengthened in 2014.

However, many Alaskans, including those living near the long horizontal well BlueCrest Energy plans to drill on the Kenai Peninsula, would welcome the opportunity to learn more about fracking operations before they occur. People are concerned about potential threats to drinking water, wildlife and the earthquakes such activity might cause.

Hydraulic fracturing — using mostly water plus sand and chemicals to crack and hold open rock to increase oil and gas production — began on the North Slope in 1963 and in Cook Inlet two years later. Almost 1,900 wells, about one fourth of the wells drilled in Alaska, have been fracked since then without problems. There have been no documented instances of harm to fresh groundwater in Alaska, but concerns about fracking have grown in this State over the last couple of years, after some fracking in the Lower 48 has been blamed for earthquakes and for methane leaking into groundwater.

Though most fracking has occurred on the North Slope far from residential areas, the case of BlueCrest is different. It hopes to drill its well 10 km north of Anchor Point, close enough to Homer and other communities on the Peninsula to raise concerns. It will be the first large-scale, horizontal fracking program for the region using multistage fracks, with wells extending at least 6 km. Multistage means instead of the single, large fractures made in the past, the company plans to make many small, controlled fractures.

When a company applies for permission to conduct a fracking operation, it must show it has notified land owners within an 800-metre radius of a planned well-bore. The application requires information about the planned operation, including well details, the anticipated chemicals and volume of fracking fluids, and a plan for sampling water wells in the area to obtain baseline data before any effects from fracking could appear. After the fracking is complete, the chemical composition and volumes of the fracking fluid must be reported to the agency and to fracfocus.org, a disclosure registry run by the Interstate Oil and Gas Compact Commission and the Ground Water Protection Council.

Local people are worried Cook Inlet will be polluted by fracking fluids or other waste related to the work, hurting salmon and other wildlife. However, officials contend that the design of the well will prevent problems underground, such as from leaking gas or liquids.

BlueCrest expects to start drilling later this month at a site where previous test drilling has been conducted. Fracking activity is expected to take place in spring.

Though the well will begin onshore, the hydraulic fracturing will take place about 2 km under the seabed and 5 km from shore after horizontal drilling takes place. The microscopic cracks in rock caused by pressure from the fracking fluid will travel 60 metres and won’t come close to reaching the seabed 2 km above. The steel pipe transporting oil and natural gas to land will be inserted into another steel pipe. The outer pipe will be surrounded by cement, another protection that will prevent natural gas from migrating outside the pipe and into drinking water. A device inserted into the pipe uses compression waves to check the integrity of the cement along « every centimetre, » with test results analyzed by experts.

As for induced earthquakes, the chance one will be caused by fracking or fracking-related activity appears to be small in Cook Inlet. Even if one happens, the earthquake would likely be too small to cause damage. The seismicity would not affect the volcanoes along Cook Inlet.

Wastewater injection, when fluids produced with oil or gas are put back underground, is more likely to cause the earthquakes that have been associated with fracking operations in some places in the Lower 48. But the volumes of water typically reinjected into wells in Alaska have been smaller than in states where industry-induced earthquakes have been studied.

Source : Alaska Dispatch News.

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Vue de Cook Inlet et des volcans le long de ce bras de mer (Source: AVO)

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Exemple de fracturation hydraulique pour la production de gaz de schiste.

(Source: HydroFrac)

 

La sismicité dans l’Oklahoma et à l’est des Rocheuses // Seismicity in Oklahoma and to the east of the Rockies

drapeau-francaisUn séisme de M 5 0 a frappé la ville de Cushing dans l’Oklahoma à 01:44 (TU) le 7 novembre 2016. L’USGS fait état d’une profondeur de 5 km. Cet événement intervient juste deux mois après une secousse de M 5.8, la plus forte dans l’histoire de l’Oklahoma ; elle avait causé des dégâts dans la ville de Pawnee et entraîné la fermeture de 37 puits de pétrole. Elle a été ressenti jusque dans l’Iowa, l’Illinois et le Texas.
Selon les médias, le dernier séisme s’est produit à proximité de l’un des plus importants sites pétroliers au monde, ce qui a fait craindre des dégâts à des infrastructures majeures. Toutefois, les exploitants des oléoducs au terminal de stockage de pétrole de Cushing ont déclaré qu’ils n’avaient pas relevé de problèmes.
Ces dernières années, l’Oklahoma a connu des milliers de séismes. Presque tous ont été attribués à l’injection souterraine d’eaux usées provenant de la production de pétrole et de gaz (NDLR : par fracturation hydraulique).
La majeure partie de l’Amérique du Nord située à l’est des montagnes Rocheuses n’est pas soumise à une activité sismique intense. Ici et là, on observe quelques événements plus nombreux, par exemple dans la zone sismique de New Madrid dans le sud-est du Missouri ou dans la zone sismique Charlevoix-Kamouraska dans l’est du Québec.
La plupart des séismes en Amérique du Nord à l’est des Rocheuses se produisent au niveau de fractures dans le substrat rocheux, généralement à plusieurs kilomètres de profondeur. Malgré tout, peu de séismes à l’est des Rocheuses sont liés à des failles géologiques cartographiées, contrairement à ce qui se passe dans un Etat comme la Californie avec la faille de San Andreas. Les scientifiques qui étudient les séismes dans les parties septentrionale et centrale de l’Amérique du Nord pensent que les séismes se produisent suite à des mouvements de failles qui se sont formées à des époques géologiques antérieures et qui ont été réactivées suite aux contraintes auxquelles elles sont soumises de nos jours.

Comme ailleurs dans le monde, il a été prouvé que certains séismes dans le centre et l’est de l’Amérique du Nord ont été déclenchés par des activités humaines qui ont exercé suffisamment de contraintes dans la croûte terrestre pour avoir un effet sur des failles. Ces activités comprennent la mise en eau des barrages, l’injection de fluides dans la croûte terrestre, l’extraction de fluides ou de gaz, et l’extraction de roches dans les mines ou les carrières.

La conclusion de l’USGS est assez révélatrice de l’approche américaine de la sismicité induite par l’homme: « Prouver scientifiquement qu’il existe un lien causal entre une activité humaine particulière et l’activité sismique qui y serait liée requiert des études consacrées spécifiquement à cette question. »
Source: USGS.
La prochaine note aura pour sujet la fracturation hydraulique, ou « fracking », en Akaska, et son impact potentiel sur l’environnement.

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drapeau-anglaisAn M 5 .0 earthquake hit the city of Cushing, Oklahoma at 01:44 UTC on November 7th, 2016. USGS reported a depth of 5 km. This quake hit just two months after an M 5.8 event, the strongest earthquake in Oklahoma’s history, shook Pawnee and forced shutdowns of 37 oil wells. It was felt as far away as Iowa, Illinois and Texas.

According to media reports, it was a sharp earthquake near one of the world’s key oil hubs which triggered fears it might have caused damage to key infrastructure. However, pipeline operators at the Cushing, Oklahoma, oil storage terminal said that there have been no immediate reports of any problems.

In recent years, Oklahoma has had thousands of earthquakes. Nearly all have been traced to the underground injection of wastewater left over from oil and gas production.

Most of North America east of the Rocky Mountains has infrequent earthquakes. Here and there earthquakes are more numerous, for example in the New Madrid seismic zone centered on southeastern Missouri, or in the Charlevoix-Kamouraska seismic zone of eastern Quebec.

Most earthquakes in North America east of the Rockies occur as faulting within bedrock, usually several kilometres deep. Few earthquakes east of the Rockies, however, have been definitely linked to mapped geologic faults, in contrast to the situation at plate boundaries such as California’s San Andreas fault system. Scientists who study eastern and central North America earthquakes often work from the hypothesis that modern earthquakes occur as the result of slip on preexisting faults that were formed in earlier geologic eras and that have been reactivated under the current stress conditions.

As is the case elsewhere in the world, there is evidence that some central and eastern North America earthquakes have been triggered or caused by human activities that have altered the stress conditions in earth’s crust sufficiently to induce faulting. Activities that have induced felt earthquakes in some geologic environments have included impoundment of water behind dams, injection of fluid into the earth’s crust, extraction of fluid or gas, and removal of rock in mining or quarrying operations.

The USGS conclusion is quite revealing of the US approach of human-induced seismicity: “Making a strong scientific case for a causative link between a particular human activity and a particular sequence of earthquakes typically involves special studies devoted specifically to the question.”

Source: USGS.

The next note will be about hydraulic fracturing, or fracking, in Akaska and its potential impact on the environment.

Source: USGS.

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Localisation du séisme du 7 novembre dans l’Oklahoma (Source: USGS)

Nouvelle approche de l’éruption de Santorin (Grèce) // New approach of the eruption of Santorini ( Greece)

drapeau-francaisOn sait que l’éruption cataclysmale de Thera – aujourd’hui Santorin – vers 1650 avant notre ère a déclenché de puissants tsunamis qui ont anéanti la civilisation minoenne. Des chercheurs grecs de l’Université d’Athènes expliquent dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature que ces tsunamis destructeurs ont probablement été générés par l’afflux de matériaux volcaniques dans la mer, ce qui remet en cause les hypothèses antérieures.
Jusqu’à présent, les études sur la catastrophe de l’Age du Bronze avaient incité les scientifiques à penser que c’était l’effondrement du cratère dans la mer qui avait provoqué des tsunamis. Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont utilisé les données volcaniques et sismiques, ainsi que la cartographie détaillée du fond marin, pour réfuter cette théorie et offrir une nouvelle explication.
Leurs recherches ont révélé que la caldeira n’était pas reliée à la mer quand elle s’est effondrée et, par conséquent, n’aurait pas pu causer les tsunamis. Au lieu de cela, les chercheurs pensent que l’écoulement rapide de grands volumes de matériaux volcaniques dans la mer a pu déplacer suffisamment d’eau pour provoquer ces tsunamis.
Les scientifiques nous rappellent que les écoulements pyroclastiques peuvent atteindre des températures de plus de 400°C et se déplacer à des vitesses allant jusqu’à 70 km / h. Lorsque ces matériaux pénètrent dans la mer, ils se solidifient et déplacent d’énormes quantités d’eau. Ils sont persuadés que cette entrée brutale des coulées pyroclastiques dans la mer n’a pas déclenché qu’un seul tsunami. Des dépôts de matériaux volcaniques jusqu’à 60 mètres d’épaisseur ont été découverts au large de Santorin, ce qui conforte la nouvelle hypothèse.
L’éruption du Krakatoa en Indonésie a également provoqué des tsunamis. Ils se sont produits lorsque des coulées pyroclastiques ont pénétré dans la mer, et non à cause de l’effondrement de la caldeira. Cette éruption bien documentée a causé plus de 35 000 décès et a été étudiée de manière approfondie par les volcanologues. Selon la dernière étude, l’éruption de Thera a probablement été beaucoup plus importante, et plus destructrice, que celle du Kralatoa. En fait, l’éruption de Thera n’a pas seulement ouvert un trou béant dans l’île et déclenché des tsunamis. Elle a aussi entraîné le déclin de la culture minoenne, civilisation qui dominait en Méditerranée à cette époque.
Pour mieux comprendre à quel point l’éruption de Thera a été violente et destructrice, les chercheurs grecs ont l’intention de poursuivre leurs recherches sur les coulées pyroclastiques. Comme l’a déclaré l’un d’entre eux, «nous savons maintenant que ces écoulements pyroclastiques ont causé de gros dégâts dans la région autour de Santorin, en Crète par exemple. Il nous faut donc mieux comprendre ces coulées et connaître le volume total de matériaux émis par l’éruption, car nous pensons que ce fut l’événement le plus catastrophique des 10 000 dernières années « .
Source : Live Science.

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drapeau-anglaisThe historic eruption of Thera – kwnown as Santorini today – in about 1650 B.C. triggered massive tsunamis that led to the end of the Minoan civilization. Now, Greek researchers at the National University of Athens explain in a new study published in the journal Nature that these destructive tsunamis may have been generated by the flow of volcanic material into the sea, challenging previous theories.

Initially, studies of the Bronze Age disaster led scientists to think the collapse of the volcanic crater into the sea caused tsunamis. However, in the new study, scientists used volcanic and seismic data, along with detailed mapping of the seafloor, to disprove this theory and offer a new explanation.

Their research revealed that the caldera was NOT connected to the sea when it collapsed and, therefore, could not have caused the tsunamis. Instead, the researchers propose that large volumes of volcanic material flowing rapidly into the sea could have displaced enough water to create tsunamis.

The researchers remind us that pyroclastic flows can reach scorching temperatures of more than 400°C and move at speeds of up to 70 km/h. As this material flows into the ocean, it solidifies and displaces massive amounts of water. They believe that this violent entry of the pyroclastic flows into the sea triggered more than one tsunami. Deposits of volcanic material up to 60 metres thick were found offshore Santorini, supporting the new theory.

The eruption of Krakatoa in Indonesia similarly triggered tsunamis. They occurred when pyroclastic flows entered the sea, not because the caldera collapsed. This well-recorded eruption caused more than 35,000 deaths and has been studied extensively by volcanologists. According to the new study, the eruption of Thera may have been many times larger, and more destructive. In fact, the eruption of Thera did more than blow a hole into the island and trigger tsunamis. The eruption also set off the decline of the Minoan culture, the dominant civilization in the Mediterranean at the time.

To further understand just how violent and destructive the eruption of Thera was, the Greek researchers plan to continue their research on the pyroclastic flows. Said one of them: « We know now that these flows caused so much damage in the area around Santorini, like in Crete. So we need to better understand these flows and have the total volume of the eruption, because we believe that this was the most catastrophic event during the last 10,000 years. »

Source : Live Science.

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L’île de Santorin vue depuis l’espace (Crédit photo: NASA)

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Cette carte montre comment le flux de matériaux pyroclastiques est entré dans la mer par la brèche située au nord-ouest (encadré orange) [Source : Université d’Athènes]

De l’eau sous les volcans boliviens // Water beneath Bolivian volcanoes

drapeau-francaisDes chercheurs de l’Université de Bristol en Angleterre ont découvert un énorme réservoir d’eau sous le volcan Uturuncu, actuellement inactif, dans les Andes boliviennes. Ils ont fait la découverte en étudiant l’anomalie topographique du haut plateau de l’Altiplano-Puna, un corps magmatique qui ralentit les ondes sismiques et conduit l’électricité, contrairement au magma environnant.
L’eau ainsi découverte, qui est mélangée au magma partiellement fondu, pourrait aider à expliquer pourquoi et comment les éruptions se produisent. Il se peut que cette eau joue également un rôle dans la formation de la croûte continentale sur laquelle nous vivons, et elle pourrait être une preuve supplémentaire que de l’eau circule à l’intérieur de notre planète depuis sa formation.
Les scientifiques ont prélevé des roches émises lors d’une éruption de l’Uturuncu il y a 500 000 ans. Ensuite, en laboratoire, et ils ont introduit différentes quantités d’eau avant d’exposer les échantillons à des conditions imitant celle de l’anomalie observée en Bolivie. L’expérience consistait à soumettre les roches à des pressions 30 000 fois supérieures à la pression atmosphérique et à des températures allant jusqu’à 1500°C. Les scientifiques ont constaté qu’à une certaine teneur en eau, la conductivité électrique correspondait exactement à la valeur mesurée dans l’anomalie. En poids, ils ont calculé que la roche contenait 8 à 10 pour cent d’eau.
On sait que le corps magmatique de l’Altiplano-Puna a un volume d’environ 500 000 kilomètres cubes ; c’est pourquoi les chercheurs estiment qu’il doit contenir une quantité d’eau semblable à certains des plus grands lacs d’eau douce sur Terre. Il ne faut toutefois pas espérer extraire l’eau nouvellement découverte. Elle est dissoute dans la roche partiellement fondue à 950 à 1000°C ; elle n’est donc pas accessible.
L’importante teneur en eau du magma pourrait permettre d’expliquer la composition des roches de la croûte continentale. Lorsque le magma contenu dans le manteau – principalement composé de basalte – s’élève dans la croûte, l’eau contribue à enrichir le basalte en silice et l’appauvrit en magnésium, ce qui finit par donner naissance à des roches comme l’andésite.
D’autres anomalies, avec la même conductivité encore inexpliquée, ont été découvertes sous d’autres volcans, tels que la zone volcanique de Taupo en Nouvelle Zélande, et le Mont St Helens dans l’Etat de Washington.
Cette étude donne un nouvel éclairage sur le cycle de l’eau dans les profondeurs de la Terre et nous rappelle que nous savons bien peu de choses sur le chemin emprunté par l’eau à travers la croûte terrestre et le manteau au cours des périodes géologiques. À l’avenir, si l’on parvient à mieux comprendre comment l’eau peut déclencher des éruptions, cela  pourrait permettre aux volcanologues de mieux interpréter l’activité sismique et peut-être améliorer sa prévision.

Source: New Scientist & Earth and Planetary Science Letters.

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drapeau-anglaisResearchers of the University of Bristol in England have discovered a massive reservoir of water deep beneath the currently dormant Uturuncu volcano in the Bolivian Andes. They made the discovery while studying a huge “anomaly” 15 kilometres beneath the volcano. The anomaly, called the Altiplano-Puna magma body, slows down seismic waves and conducts electricity, unlike surrounding magma.

The unexpected water, which is mixed with partially melted magma, could help to explain why and how eruptions happen. This water may also be playing a role in the formation of the continental crust we live on, and could be further evidence that our planet has had water circulating in its interior since its formation.

The team took rocks that were spat out by an eruption of Uturuncu 500,000 years ago and mixed them with varying amounts of water before exposing them in the lab to conditions mimicking those in the anomaly. This included pressures 30,000 times as high as atmospheric pressure, and temperatures up to 1500 °C. The scientists found that at a particular water content, the electrical conductivity exactly matched the value measured in the anomaly. By weight, they calculated it contains 8 to 10 per cent water.

The Altiplano-Puna magma body is known to be around half a million cubic kilometres in volume, so the researchers estimate it must contain a similar amount of water to some of the largest freshwater lakes on Earth. However, we can forget about extracting the newly found water. It is dissolved in partially melted rock at 950 to 1000 °C, so it’s not accessible.

But increased water content in magma may help to explain the composition of continental crust rocks. When magma in the mantle – mainly composed of basalt – rises up into the crust, the water helps to enrich the basalt with silica and deplete it of magnesium, eventually forming rocks like the andesite.

Other anomalies with similar unexplained conductivity have been discovered beneath other volcanoes, such as those in the Taupo Volcanic Zone in New Zealand, and Mount St Helens in Washington State.

This study illuminates a new feature of Earth’s deep-water cycle, and reminds us how little we know about the pathway of water through Earth’s crust and mantle systems on geologic timescales. In the future, understanding more about how water can trigger eruptions could help volcanologists better interpret seismic activity, perhaps improving predictions.  .

Source: New Scientist & Earth and Planetary Science Letters.

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Volcan Uturuncu (Crédit photo: Wikipedia)