Catégorie : Science

Si le Groenland pouvait parler… (2ème partie) // If Greenland could speak… (part 2)

Au final, l’étude de la carotte de glace de Camp Century montre qu’il y a 400 000 ans, le climat du Groenland ressemblait plus ou moins au nôtre, avec des alternances de périodes froides et chaudes. Par la suite, l’île s’est métamorphosée et a viré à la glace.

La vraie question est de savoir pourquoi la calotte du Groenland a fondu si vite et a été recouverte de végétation. La réponse à cette question nous aiderait à mieux comprendre le processus de fonte de l’île arctique aujourd’hui. La vitesse de fonte du Groenland détermine l’élévation du niveau de la mer et donc le futur des zones habitées sur les littoraux dans le monde.

On pourrait se demander si la fonte de la calotte glaciaire du Groenland dépend d’un cycle climatique naturel, avec alternance de périodes froides et de périodes chaudes. Les scientifiques nous rappellent qu’un cycle climatique naturel est géré par 3 paramètres : 1) la trajectoire de la Terre autour du Soleil est tantôt elliptique, tantôt circulaire ; cela se produit environ tous les 100 000 ans. 2) l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre qui varie environ tous les 40 000 ans. 3) le mouvement d’inclinaison de la Terre – autrement dit son oscillation – qui change tous les 22 000 ans.

Rotation de la Terre sur son axe et sa révolution autour du Soleil (Source: NOAA)

Ces 3 paramètres interagissent. Dans les reconstructions de températures des carottes de glace, on constate que les changements de température suivent de près l’évolution de l’exposition au soleil. En revanche, aujourd’hui, les activités humaines modifient la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère et impactent la température beaucoup plus rapidement que les paramètres astronomiques que l’on vient de décrire. Par exemple, nous sommes aujourd’hui dans une phase où le climat devrait se refroidir, mais il est en train de se réchauffer, à cause des activités d’origine anthropique. Le seuil de 1,5°C défini par la COP 21 de Paris est à oublier ; on se dirige très probablement vers une hausse de 3 ou 4 degrés Celsius. La conséquence est que les calottes glaciaires et les glaciers fondent à la vitesse V, sans oublier les événements extrêmes qui impactent notre belle planète de plus en plus souvent.

Un documentaire diffusé sur la chaîne ARTE et intitulé « Groenland, la mémoire de glaces », illustre ce que je viens d ‘écrire. Vous pourrez le visionner en cliquant sur ce lien :

https://www.arte.tv/fr/videos/127023-000-A/groenland-la-memoire-des-glaces/

Une dizaine de minutes avant la fin, l’un des scientifiques explique qu’il fait des conférences et que des parents désemparés viennent le voir car ils se posent des questions sur le monde qu’ils vont laisser à leurs enfants. Je connais souvent une situation identique au terme de ma conférence « Glaciers en péril ». En général, il règne un silence de plomb dans la salle car j’énonce en permanence des vérités.

On me demande ce qu’il faudrait faire pour empêcher la catastrophe que j’annonce. Les solutions que j’avance ne sont pas celles à toute petite échelle dont parlent les médias. Pour réduire nos émissions de CO2 et autres gaz polluants, il faudrait prendre des mesures dignes de ce nom mais qui – j’en suis pleinement conscient – chambouleraient notre société. Ainsi, on pourrait développer le ferroutage qui réduirait le nombre de camions sur nos routes. On pourrait aussi supprimer les vols charter dans le transport aérien et ne conserver que les vols sur les lignes régulières. On pourrait réduire le nombre de navires de croisière. On pourrait obliger toutes les nouvelles constructions à se doter de panneaux photovoltaïques. Mais il y aura un revers à la médaille car certaines des mesures que je propose sont parfois fort coûteuses, comme les voitures électriques. De plus, elle risquent de générer du chômage ou déclencher des mouvements sociaux. Aucun homme politique n’osera s’aventurer sur ce terrain mouvant. La société moderne s’est construite sur les énergies fossiles et seule leur disparition naturelle par épuisement pourrait nous sortir de l’ornière dans laquelle nous nous sommes mis. L’ironie de la situation, c’est que la fonte de la glace arctique permet d’accéder à de nouveaux gisements de pétrole et de gaz. La disparition naturelle des énergies fossiles interviendra donc trop tard, beaucoup trop tard.

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Ultimately, the study of the Camp Century ice core shows that 400,000 years ago, Greenland’s climate was more or less similar to ours, with alternating cold and warm periods. Subsequently, the island became covered in ice.

The real question is why the Greenland ice sheet melted so quickly and became covered in vegetation. The answer to this question would help us better understand the melting process of the Arctic island today. The rate of Greenland’s melting determines sea level rise and therefore the future of populated coastal areas worldwide.
One might wonder if the melting of the Greenland ice sheet is not dependent on a natural climate cycle, with alternating cold and warm periods. Scientists remind us that a natural climate cycle is governed by three parameters: 1) the Earth’s orbit around the Sun is no longer elliptical but circular; This occurs approximately every 100,000 years. 2) The tilt of the Earth’s axis of rotation, which varies approximately every 40,000 years. 3) The Earth’s tilt—in other words, its oscillation—which changes every 22,000 years. These three parameters interact. In temperature reconstructions of ice cores, we observe that temperature changes closely follow the evolution of solar exposure. However, today, human activities are altering the amount of greenhouse gases in the atmosphere and impacting the temperature much more rapidly than the astronomical parameters just described. For example, we are currently in a phase where the climate should be cooling, but it is warming. This is due to human-caused activities. The 1.5°C threshold defined by the COP 21 in Paris is no longer relevant. We are very likely heading towards a rise of 3 or 4 degrees Celsius. The consequence is that ice caps and glaciers are melting at an alarming rate, not to mention the extreme weather events that are impacting our beautiful planet with increasing frequency.

A documentary broadcast on the ARTE channel, entitled « Greenland, the Memory of Ice, » illustrates what I have just written. You can watch it by clicking on this link:

https://www.arte.tv/fr/videos/127023-000-A/groenland-la-memoire-des-glaces/

About ten minutes before the end, one of the scientists explains that he gives lectures and that distraught parents come to see him because they have questions about the world they will leave to their children. I often encounter a similar situation at the end of my lecture « Glaciers in Peril. » Generally, there is a deathly silence in the room because I am constantly stating the facts.

People ask me what needs to be done to prevent the catastrophe I foresee. The solutions I propose are not the small-scale measures the media talks about. To reduce our CO2 emissions and other pollutants, we would need to take significant steps, but I am fully aware that these would drastically alter our society. For example, we could develop rail freight, which would reduce the number of trucks on our roads. We could also eliminate charter flights and keep only scheduled airlines. We could reduce the number of cruise ships. We could require all new buildings to be equipped with solar panels. But there will be a downside, because some of the measures I suggest are often costly, like the electric cars. Moreover, they risk generating unemployment or triggering social unrest. No politician will dare take them. Modern society was built on fossil fuels, and only their natural depletion could pull us out of the predicament we’ve created for ourselves. The irony of the situation is that the melting of Arctic ice uncovers new fossil fuel deposits. Their natural depletion will probably come too late, much too late.

Si le Groenland pouvait parler… (1ère partie) // If Greenland could speak… (part 1)

Pendant la Guerre froide, Camp Century, situé à environ 200 km de Thulé, au nord-ouest du Groenland, était un laboratoire de recherche arctique expérimental établi dans un réseau de tunnels creusés dans la glace, sous la surface de la calotte glaciaire. Près de 200 militaires, scientifiques et ingénieurs vivaient dans des bâtiments préfabriqués à l’intérieur des tunnels, alimentés par un petit réacteur nucléaire. Finalement, Camp Century fut un échec total. Ses concepteurs avaient oublié que la calotte glaciaire était en perpétuel mouvement et l’ensemble de l’infrastructure devint inhabitable.

Maquette de Camp Century et vue de l’intérieur de l’infrastructure (Source: U.S. Army)

Dans une note publiée le 7 septembre 2025, j’explique que Camp Century est devenu une véritable « bombe à retardement » environnementale :
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2025/09/07/camp-century-groenland-une-bombe-a-retardement-camp-century-greenland-a-time-bomb/

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La première mise en garde officielle contre le réchauffement climatique date de 1958. Mais il faut savoir que l’idée d’un réchauffement lié au CO2 avait été émise en 1856 par Eunice Foote, une chimiste qui avait découvert que c’est dans les cylindres remplis de CO2 que la température augmente le plus. Elle en a conclu qu’une atmosphère riche en CO2 augmenterait la température de la Terre. L’idée d’un réchauffement de notre planète par le CO2 a commencé à prendre racine et a motivé les scientifiques de Camp Century à en apprendre davantage sur le climat.

L’armée américaine a demandé aux scientifiques en poste à Camp Century d’étudier les propriétés de la neige et de la glace afin de comprendre comment la base militaire pourrait être opérationnelle dans des conditions aussi difficiles. Dans le cadre de ces travaux, les chercheurs ont entrepris un projet de carottage de glace consistant à forer à travers toute l’épaisseur de la calotte glaciaire du Groenland. Le forage de près de 1,4 km de profondeur sous Camp Century a nécessité deux foreuses et cinq ans de travail. À l’été 1966, le trépan a atteint le substratum rocheux sous la calotte glaciaire et a permis de récupérer une carotte de sédiments sous-glaciaires de 3,4 mètres de long.
Étrangement, la base de la carotte, de 17 mètres de long et contenant les sédiments sous-glaciaires, a été peu étudiée à l’époque. La carotte a été transférée au Centre pour la glace et le climat de l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague au début des années 1990, où les échantillons congelés ont finalement été oubliés dans des caisses dans un bâtiment à basse température prévu pour le stockage des échantillons de glace.

Source : Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague

En 2017, les échantillons ont été miraculeusement redécouverts lors d’un inventaire de milliers de caisses de carottes de glace. Une équipe scientifique a alors été invitée à appliquer des analyses modernes à ces échantillons uniques et longtemps oubliés. Les travaux expérimentaux ont débuté en 2019, lorsque deux échantillons de la carotte de Camp Century ont été prélevés à Copenhague et envoyés congelés dans l’État du Vermont aux États Unis : l’un provenait de la partie supérieure et l’autre de la partie inférieure de la carotte de sédiments de Camp Century.
En observant des lames de sédiments au microscope, les scientifiques ont immédiatement remarqué de petits points noirs flottant dans l’eau de rinçage. À leur grande surprise, les sédiments étaient remplis de fines brindilles, de fragments de feuilles et de matière ligneuse.

La présence de fossiles végétaux prouvait que ce secteur du nord-ouest du Groenland était autrefois libre de glace et couvert de végétation ! Des spécialistes de la flore arctique ont identifié diverses mousses, carex, saules, arbustes et autres plantes rencontrés dans la toundra arctique aujourd’hui.

Photo: C. Grandpey

Ces spécimens révèlent la présence passée d’une végétation que l’on retrouve aujourd’hui dans des zones libres de glace ailleurs au Groenland. Pour les scientifiques, la question cruciale était de déterminer à quelle époque les sédiments avaient été exposés à l’air libre pour la dernière fois, puis enfouis sous la calotte glaciaire. Grâce aux technologies de laboratoire les plus récentes, les chercheurs ont déterminé que la partie supérieure des sédiments de la carotte avait profité de l’absence de calotte glaciaire au cours du dernier million d’années. En revanche, les sédiments les plus profonds sont beaucoup plus anciens, probablement enfouis depuis 3 millions d’années.
Il semble qu’une grande partie de la calotte glaciaire ait fondu au moins une fois au cours du dernier million d’années, mais nous ignorons encore la chronologie et l’ampleur précises de ce retrait glaciaire du passé. Résoudre ce mystère est essentiel pour comprendre comment la calotte glaciaire réagira au réchauffement climatique d’origine anthropique dans les prochaines années et dans quelle mesure sa fonte contribuera à l’élévation du niveau de la mer.
Les sédiments sous-glaciaires de Camp Century constituent une capsule temporelle témoignant des périodes où la calotte glaciaire du Groenland était moins vaste et où la toundra a émergé sur des échelles de temps de plusieurs millions d’années. Il s’agit d’une opportunité rare, car les archives paléoclimatiques provenant d’autres carottes de glace du Groenland ne remontent qu’à 130 000 ans.

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Camp Century, located about 200 km from Thule in northwestern Greenland, was an experimental Arctic research laboratory built in a series of ice tunnels below the surface of the ice sheet during the Cold War. Nearly 200 service members, scientists, and engineers lived in prefabricated buildings in the tunnels that were powered by a small nuclear reactor. In the end, Camp Century was a total failure. Its conceptors had forgotten that the ice sheet was constantly moving and the whole infrastructure became ininhabitable. In a post published on 7 September 2025, I explanes that it has even become an enc=vironmental « time bomb. »

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2025/09/07/camp-century-groenland-une-bombe-a-retardement-camp-century-greenland-a-time-bomb/

The warning about global warming dates back to 1958. But it’s important to know that the idea of warming linked to CO2 was first put forward in 1856 by Eunice Foote, a chemist who discovered that temperatures rise most rapidly in cylinders filled with CO2. She concluded that a CO2-rich atmosphere would increase Earth’s temperature. The idea of our planet warming due to CO2 then began to take root and motivated the scientists at Camp Century to learn more about the climate. This led them to launch an ice core drilling project that would drill through the Greenland ice sheet and allow them to collect a sample of the sedimentary bedrock.

The U.S. Army asked scientists to study the properties of snow and ice at Camp Centuryto understand how it could operate in such challenging conditions. As part of this work, they set out an ice core project consisting in drilling through the entire thickness of the Greenland Ice Sheet at Camp Century. Drilling through nearly 1.4 km of ice below Camp Century took two different drills and five years. In the summer of 1966, drilling reached the bedrock beneath the ice sheet and recovered a 3.4 metre-long core of subglacial sediment.

Strangely enough, the 17-meter-long basal materials from the Camp Century ice core with the subglacial sediment was poorly studied at the time. The ice core was transfered to the Centre for Ice and Climate at the Niels Bohr Institute at the University of Copenhagen in the early 1990s, where the samples remained frozen and eventually forgotten in the ice core freezer.

In 2017, the samples were miraculously re-discovered during an inventory of thousands of ice core boxes. A team of scientists were then invited to apply modern analyses to these long-lost and unique samples. Experimental work started in 2019, when two samples from the core were cut in Copenhagen and sent frozen to Vermont: one from the upper-most and another from the lower-most sections of the Camp Century sediment.

When looking ad slides of the sediments through their ùicrodcopes, the scientists noticed little black specks floating in the rinse water. To their surprise, the sediment was filled with delicate twigs, leaf tips, and woody material. The presence of plant fossils meant that this sector of northwestern Greenland was ice-free and vegetated in the past.

Arctic plant specialists identified a variety of mosses, sedges, willow, shrubs, and other tundra plants common in the Arctic today. These suggest the past presence of vegetation that is found in ice-free areas elsewhere in Greenland today. The big question was to know whens the sediment was last exposed and then buried below the ice sheet. Using the latest lab technologies, the researchers determined that the upper sediment must have been exposed, meaning the ice sheet was absent, within the last million years. The lower-most sediment is much older, possibly buried since 3 million years ago.

It appears that much of the ice sheet has melted at least once within the last million years, but we still do not know the precise timing and extent of those past ice sheet retreats. Determining this information is vital for understanding how the ice sheet will respond to anthropogenic climate warming and its potential contribution to sea-level rise.

The Camp Century subglacial sediment provides a time capsule of periods when the Greenland Ice Sheet was smaller and tundra emerged at multi-million-year timescales, which is a rare opportunity given that continuous paleoclimate records from other Greenland ice cores only extend to 130,000 years ago.

De meilleures observations avec les caméras sur les volcans // Improved observations with cameras on the volcanoes

Les observations visuelles constituent la pierre angulaire de la volcanologie et demeurent fondamentales pour comprendre le fonctionnement des volcans. Haroun Tazieff m’a toujours encouragé à effectuer des observations visuelles sur les volcans ; selon lui, elles sont aussi importantes que les travaux scientifiques effectués en laboratoire.

En 79 après J.-C., Pline le Jeune décrivait l’imposant panache éruptif du Vésuve en ces termes : « un très long tronc qui se déployait ensuite… comme des branches ». Pline le Jeune cherchait à comprendre les mécanismes à l’origine de l’apparence du panache éruptif ; ses propos ont eu un tel impact que les volcanologues qualifient aujourd’hui ces panaches de « pliniens ».

Les Hawaïens autochtones ont été témoins d’innombrables éruptions au sommet du Kilauea au fil des siècles, et ont déduit de ces observations comment le magma se comporte à l’intérieur du volcan. Les observations visuelles restent aujourd’hui cruciales pour comprendre le fonctionnement des volcans, indépendamment des équipements de haute technologie tels que les sismomètres et les GPS.

De nos jours grâce aux progrès technologiques, comme les caméras qui fournissent des images en direct, il est possible d’observer les éruptions volcaniques depuis le monde entier. Elles permettent une surveillance continue du volcan, 24h/24 et 7j/7, et sont devenues un outil de surveillance indispensable. La plupart des webcams utilisées par l’Observatoire Volcanologique d’Hawaï , le HVO, prennent une photo toutes les quelques minutes, mais trois d’entre elles diffusent désormais en direct, c’est-à-dire qu’elles transmettent des vidéos en temps réel. Ces trois caméras ont joué un rôle essentiel pour observer les fontaines de lave lors de l’éruption du Kīlauea, qui a débuté le 23 décembre 2024.
La première caméra de diffusion en direct, V1cam, a été mise en service en 2023.

En 2025, le HVO a ajouté les caméras V2cam et V3cam afin d’offrir différents angles de vue sur l’éruption.

Ces points de vue, situés autour de la caldeira sommitale, permettent d’avoir une excellente vision d’ensemble des débordements qui annoncent les hautes fontaines de lave qui caractérisent chaque épisode éruptif.

L’entretien de ces caméras représente une charge de travail considérable, et les ingénieurs de terrain, les informaticiens et les géologues du HVO les surveillent de près pour garantir leur bon fonctionnement. Il arrive qu’elles nécessitent une mise à niveau ou que les cartes mémoire internes de la caméra doivent être remplacées. La V3cam a été détruite par une fontaine de lave provenant de la bouche éruptive sud le 6 décembre 2025, lors de l’Épisode 38.

Les téphras sont retombés sur plus de 600 mètres et ont enseveli la caméra sous 10 mètres d’épaisseur. Le personnel du HVO a pu installer rapidement une nouvelle V3cam dans un endroit plus sûr.

Grâce aux caméras de diffusion en direct, les internautes du monde entier peuvent suivre l’activité volcanique du Kilauea depuis chez eux, installés confortablement dans leurs fauteuils. De plus en plus de caméras sont installées sur des volcans actifs comme l’Etna (Italie), le Merapi et le Semeru (Indonésie) et le Fuego (Guatemala), entre autres. Elles permettent ainsi à d’innombrables personnes à travers le monde d’observer le dynamisme de la Terre.

Source : HVO, Volcano Watch.

Voici quelques exemples de webcams permettant de profiter du spectacle offert par les volcans :

Kilauea (Hawaï) :
https://www.youtube.com/@usgs/streams

Etna (Sicile) :
https://www.skylinewebcams.com/fr/webcam/italia/sicilia/catania/vulcano-etna-sud-est.html

https://www.lave-volcans.com/lave_gp/index.php?action=051

Piton de la Fournaise (La Réunion) :
https://www.ipgp.fr/volcanoweb/reunion/html_static_webcam/cameras-ovpf.html?fbclid=IwY2xjawPA0pxleHRuA2FlbQIxMABicmlkETFMOGM5T0pucTQ2aVlQRVZNc3J0YwZhcHBfaWQQMjIyMDM5MTc4ODIwMDg5MgABHjdZtcRn8OPnC-SX2b_fEKwkBKheldQeMzrkFGivC9u3taxr0RmeYwJyluD1_aem_zWeFsEsKaJUUODwbx2dgOg

Fuego (Guatemala) :
https://www.webcamtaxi.com/en/guatemala/chimaltenango-department/volcan-de-fuego.html

Popocateptle (Mexique) :
https://webcamsdemexico.com/webcam/popocatepetl-altzomoni/

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Visual observations have been a backbone of volcano research and remain fundamental to understanding how volcanoes work. Haroun Tazieff encouraged me to make visual observations on the volcanoes ; in his opinion, they were as important as the scientific work made in laboratories. In 79 A.D. Pliny the Younger described the towering eruption plume from the eruption of Vesuvius as having “a very long trunk, and it then spread out … like branches.” He tried to infer the mechanisms behind the plume’s changing appearance and his words were so impactful that volcanologists today refer to such plumes as “Plinian.” Native Hawaiians witnessed countless eruptions and cycles of activity at Kīlauea’s summit throughout the centuries, and from these observations deduced how magma is transported within the volcano. Visual observations are still just as crucial for understanding how volcanoes work, despite today’s arrays of high-tech equipment such as seismometers and GPS.

Today, technological advancements such as livestreaming cameras even now allow eruptions to be viewed from around the world. They can provide 24/7 watch of the volcano. They have become an indispensable tool for monitoring during the past 2 decades.

Most webcams used by Hawaiian Volcano Observatory take a snapshot every few minutes, but three are now livestreaming, meaning they transmit real-time video to the public. All three have been a vital part of monitoring lava fountains during Kīlauea’s ongoing episodic summit eruption that started on December 23, 2024.

The original livestreaming camera V1cam went online in 2023. HVO staff in 2025 added the V2cam and V3cam to provide different angles of the eruption. Each of these viewpoints around the summit calder. They provide excellent “situational awareness” of precursory overflows and high lava fountains that comprise each episode.

Maintaining these cameras can be a lot of work, and HVO field engineers, information technology specialists and geologists keep a close eye on them to make sure they are operating efficiently. Sometimes the telecommunications equipment needs an upgrade, or the camera’s internal data storage cards needed swapped out. The V3cam was destroyed by the lava fountain from the south vent on December 6, 2025, during Episode 38. The fountain extended more than 600 meters and buried the camera under 10 meters of tephra. HVO staff members were able to deploy a new V3cam in a safer spot relatively quickly.

Livestreaming cameras allow viewers around the world to experience Hawaiian volcanism, even from the comfort of their homes. More nad more ca²meras are being installed on active volcanoes like Mt Etna (Italy), Merapi and Semeru (Indonesia) and Fuego (Guatemala), among other volcanoes, helping countless people around the world witness how dynamic the Earth can be.

By clicking on the links above, you will get some examples of webcams that allow to watch the show provided by these volcanoes.

Source : HVO, Volcano Watch.

Analyse des inclusions pour mieux comprendre le magma // Analysis of inclusions to better understand magma

Les gaz volcaniques peuvent nous fournir des informations essentielles avant une éruption. Pour les analyser, les scientifiques du HVO font appel à des pétrologues, spécialistes de l’étude de la formation des roches et des minéraux, capables de détecter les gaz emprisonnés dans les roches volcaniques. La mesure des gaz contenus dans les roches volcaniques permet d’estimer leur composition et la profondeur du magma avant l’éruption et l’émission de la lave. Ces gaz emprisonnés sous la surface sont appelés éléments volatils et peuvent se présenter sous forme solide, liquide ou gazeuse.

L’expression « gaz » désigne un élément volatil passé à l’état de vapeur. Les gaz les plus fréquemment émis en surface (ou éléments volatils en phase vapeur) sont l’eau, le dioxyde de carbone (CO₂) et le dioxyde de soufre (SO₂).

Les scientifiques peuvent mesurer les éléments volatils piégés dans le magma avant son éruption en analysant de minuscules gouttelettes emprisonnées dans des cristaux comme l’olivine. Ces gouttelettes, appelées inclusions, peuvent contenir différents matériaux : des inclusions de magma (liquide) ou des inclusions fluides. Les inclusions de magma contiennent le magma à l’état solide, tandis que les inclusions fluides peuvent contenir des gouttelettes d’eau, de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre à l’état liquide ou gazeux. Une fois piégée, l’inclusion est contenue dans le cristal qui l’entoure, qui agit comme une capsule de pression et conserve des informations sur le magma au moment de sa formation.

Les inclusions fluides dans les volcans sont principalement composées de dioxyde de carbone. Aux températures magmatiques (1 200 °C, soit 2 192 °F), la densité du dioxyde de carbone dépend fortement de la pression, elle-même influencée par la profondeur du magma à cet instant précis. Ainsi, en mesurant la densité du dioxyde de carbone au sein d’une inclusion fluide, on peut estimer la pression à laquelle cette inclusion a été piégée dans le cristal en croissance et en déduire la profondeur à laquelle se trouvait le magma lors de la formation de ce cristal. La détermination de la profondeur de stockage des cristaux est essentielle pour comprendre où résident et comment se comportent les magmas, superficiels ou profonds, sous la surface avant une éruption.

La densité des inclusions fluides est mesurée en préparant de fines lames de cristaux, analysées par spectroscopie Raman. La spectroscopie Raman est définie comme « une méthode d’analyse chimique non invasive. C’est une spectroscopie vibrationnelle à l’instar de la spectroscopie infrarouge (IR) qui fournit une caractérisation simultanée de la composition chimique d’un matériau, de son environnement ou encore de son degré d’oxydation. » L’une des difficultés de ce processus réside toutefois dans la taille infime des inclusions fluides, qui les rend difficiles à identifier. Leur diamètre peut varier de 0,010 mm à 0,10 mm environ.

En 2025, des scientifiques du HVO ont animé et participé à un atelier à l’Université d’Hawaï à Hilo, destiné aux étudiants de premier cycle et aux professeurs. Cet atelier portait sur la préparation et l’identification des échantillons d’inclusions fluides. Les participants ont appris les techniques de laboratoire permettant d’identifier les inclusions fluides et de préparer correctement les cristaux pour la spectroscopie Raman. Les résultats préliminaires d’étude d’échantillons s’étalant de mi-janvier 2025 à début juillet 2025 montrent que les magmas provenaient d’une profondeur d’environ 1,6 km sous la surface, ce qui correspond à l’emplacement de la chambre magmatique superficielle de l’Halemaʻumaʻu.

Voici deux images d’un cristal d’olivine observé au microscope pétrographique (ou polarisant).

L’image A montre l’olivine avec inclusion de magma (melt – couleur jaunâtre) contenant une bulle de gaz (cercle noir).

L’image B est un gros plan de l’olivine mettant en évidence une inclusion fluide (cercle noir, point blanc au centre) et une inclusion de magma (melt).

Source : Volcano Watch, USGS / HVO.

 Cette étude sur les inclusions en milieu volcanique a fait remonter en moi le souvenir d’une très longue conversation que j’ai eue un jour à Nicolosi (Sicile) avec Roberto Clocchiatti qui m’a expliqué l’intérêt d’étudier les inclusions pour mieux appréhender le comportement du magma. Roberto m’a conseillé la lecture de plusieurs ouvrages. Un de ces moments précieux que j’ai eu le privilège de vivre sur le terrain volcanique…

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Volcanic gases can give us critical information in the lead up to an eruption. To analyse them, HVO scientists need to turn to petrologists who study the origins of rocks and minerals and who can find gases trapped within volcanic rocks. Gases within volcanic rocks can be measured to estimate gas compositions and magma storage depths before lava erupts on the surface. These gases trapped below the surface are called volatiles whose composition can be a solid, liquid or vapor phase.

When referred to as a gas, it means a volatile transitioned into the vapor phase. The most common gases – or vapor phase volatiles – emitted at the surface are water, carbon dioxide (CO2) and sulfur dioxide (SO2).

Scientists can measure volatiles trapped within the magma before it erupts by analyzing tiny droplets that become trapped within crystals such as olivine. These tiny droplets, called inclusions, can contain different materials. They can be melt inclusions or fluid inclusions. Melt inclusions contain the magma, in solid form, while fluid inclusions can contain drops of water, carbon dioxide and sulfur dioxide in the liquid or gas phase. Once an inclusion is trapped, the surrounding crystal acts as a pressure-capsule and retains information about the magma at the time the inclusion was formed.

Fluid inclusions in volcanoes are dominantly composed of carbon dioxide. At magmatic temperatures – 1,200 degrees Celsius, 2,192 degrees Fahrenheit- the density of the carbon dioxide strongly depends on pressure, which is influenced by the depth of the magma at that point in time.

Thus, if we can measure the density of the carbon dioxide within a fluid inclusion, we can estimate the pressure at which that fluid inclusion was trapped in the growing crystal and infer the depth under the volcano where the magma was when that crystal grew. Determining storage depths of crystals has large implications for how we understand volcanoes and how shallow or deep magmas reside below the surface before they rise to erupt.

Fluid inclusion density is measured by creating thin slices of the crystals that are analyzed using Raman Spectroscopy. One challenge in this process, however, is that fluid inclusions are so very tiny they can be hard to identify. They can range in size from about 0.0004 (0.010 mm) to 0.004 inches 0,10 mm) in diameter.

Hawaiian Volcano Observatory scientists in 2025 conducted and participated in a short workshop at University of Hawaiʻi at Hilo for undergraduate students and professors discussing fluid inclusion sample preparation and identification. They learned laboratory techniques for identifying fluid inclusions and how to properly prepare the crystals for Raman Spectroscopy. Preliminary results from episodes that span from mid-January 2025 to early July 2025 show that the magmas came from about 1.6 km deep beneath the surface, which is the location of the shallow Halemaʻumaʻu magma chamber.

Source : USGS / HVO.