Catégorie : Science

Les mystères du Mont St Helens (Etats Unis) // Mt St Helens’mysteries (United States)

drapeau-francaisLe Mont St Helens est l’un des volcans les plus actifs de l’Arc des Cascades. C’est aussi l’un des plus étranges. La plupart des principaux volcans situés le long de cet arc s’alignent sur un axe nord-sud, là où la plaque tectonique Juan de Fuca s’enfonce sous la plaque nord-américaine, ce qui entraîne une remontée du magma à haute température depuis le manteau. Paradoxalement, le St Helens se trouve à l’ouest de cet axe, au sein d’une région d’avant-arc géologiquement assez calme.
Afin d’élucider ce mystère, une équipe scientifique de l’Université du Nouveau-Mexique à Albuquerque a récemment tenté d’effectuer une cartographie sismique du Mont St Helens. Au cours de l’été 2014, l’équipe avait déployé des milliers de capteurs destinés à mesurer les mouvements du sol autour du volcan. Ensuite, ils ont foré une vingtaine de trous qu’ils ont remplis d’explosifs. Ils ont ensuite provoqué une séquence de petits séismes et observé le déplacement des ondes sismiques sous le volcan. (Voir ma note du 31 mai 2014)
Les résultats de leurs travaux, qui viennent d’être publiés dans Nature Communications, révèlent plus de questions que de réponses. Au vu des ondes sismiques, les types de minéraux présents à la limite entre la croûte terrestre et le manteau sont nettement différents à l’est et à l’ouest du Mont St Helens, preuve que cette zone est géologiquement spéciale. Au lieu d’une chambre magmatique à haute température directement sous le volcan, les données sismiques indiquent une pénétration de serpentine froide.
Non seulement le Mont St Helens ne devrait pas se trouver là où il est, mais il ne possède pas le réservoir magmatique auquel on pourrait s’attendre compte tenu de sa violente histoire éruptive. La question est de savoir où il s’alimente. Les chercheurs pensent que la source magmatique du volcan se trouve peut-être à l’est, plus près du reste de l’arc des Cascades où le matériau dans le manteau supérieur est plus chaud. De nouvelles  recherches devront être effectuées pour en savoir plus sur le comportement de cet étrange volcan
Ce que les géologues peuvent apprendre sur le Mont St Helens pourrait améliorer leur compréhension des systèmes d’arc volcanique dans le monde. Comme l’a déclaré le responsable de l’équipe scientifique: « Le Mont St Helens sort de l’ordinaire. Il nous apprend ‘quelque chose’ sur le comportement du système d’arc, mais nous ne savons toujours pas ce qu’est ce ‘quelque chose’. ».
Source: Phys.org.

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drapeau-anglaisMount St. Helens is one of the most active volcanoes of the Cascade Arc. It’s also one of the strangest. Most major volcanoes of the Cascade Arc sit neatly along a north-south line, where the wedging of the Juan de Fuca tectonic plate beneath the North American plate forces hot mantle material to rise. Mount St. Helens, however, lies to the west, in a geologically quiescent region called the forearc wedge.

Seeking answers, a scientific team at the University of New Mexico in Albuquerque recently led a seismic mapping survey of Mount St. Helens. In the summer of 2014, the team deployed thousands of sensors to measure motion in the ground around the volcano. Then, they drilled nearly two dozen holes, packed the holes full of explosives, triggered a handful of minor quakes, and watched as seismic waves bounced around beneath the mountain. (See my note of 31 May 2014)

Their analysis, which has just been published in Nature Communications, appears to have created more questions than it answered. Judging from the seismic waves, the types of minerals present at the boundary between Earth’s crust and mantle are markedly different to the east and west of Mount St. Helens, confirming that this area is geologically special. But instead of finding a hot magma chamber directly beneath the volcano, seismic data indicates a relatively cool wedge of serpentine rock.

Not only is Mount St. Helens out of place, but it also lacks the magma reserves one might expect given its violent history. The question is to know where Mount St. Helens gets its fuel from. The researchers suspect the volcano’s magma source lies to the east, closer to the rest of the Cascade Arc, where material in the upper mantle is hotter. More research will have to be performed to know more about the behaviour of this strange volcano

What geologists can learn about Mount St Helens could improve our understanding of volcanic arc systems around the world. Said the leader of the team: “Mount St. Helens is pretty unusual. It’s telling us something about how the arc system is behaving, and we don’t yet know what that something is.”

Source: Phys.org.

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Profil géologique de l’Arc des Cascades (Source: USGS).

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Vue du Mt St Helens en juin 2015. (Photo: C. Grandpey)

 

Nouvelle approche des bassins hydrothermaux de Yellowstone // New approach of Yellowstone’s hydrothermal basins

drapeau-francaisUne nouvelle étude permettant d’obtenir une vue sans précédent de la croûte terrestre sous le Parc National de Yellowstone débutera demain 7 novembre 2016 par un levé électromagnétique et magnétique (HEM) à partir d’un hélicoptère. Des scientifiques de l’USGS, de l’Université du Wyoming et de l’Université d’Aarhus au Danemark espèrent répertorier séparément les zones d’eau douce froide, d’eau salée chaude, de vapeur, d’argile et de roches non altérées pour mieux comprendre les innombrables systèmes hydrothermaux de Yellowstone. Les vols héliportés se poursuivront pendant les deux à quatre semaines suivantes.
Bien que les systèmes hydrothermaux du Parc soient bien cartographiés à la surface, les systèmes d’écoulement des eaux souterraines sont pratiquement inconnus. Les relevés HEM, effectués par SkyTEM, fourniront une première image souterraine des systèmes hydrothermaux de Yellowstone, avec les signatures géophysiques des geysers, des sources chaudes, des mares de boue et des bouches de vapeur à des profondeurs supérieures à 300 mètres.
Un hélicoptère se déplaçant à environ 60 mètres au-dessus de la surface du sol, évoluera selon des grilles de vol pré-établies en se concentrant sur le couloir Mammoth-Norris, les Upper et Lower Geyser Basins et la partie nord du lac Yellowstone. Un système électromagnétique, avec des allures de hula hoop géant, sera suspendu sous l’hélicoptère (voir photo ci-dessous). Cet équipement est capable de détecter et d’enregistrer de minuscules tensions liées à la conductivité électrique du sol.
Ces observations, combinées à des données géophysiques, géochimiques et géologiques existantes, permettront de combler une lacune majeure entre les systèmes hydrothermaux de surface et le système magmatique en profondeur. Par exemple, des recherches montrent que l’eau chaude qui jaillit des geysers de Yellowstone provient d’anciennes précipitations, sous forme de neige et de pluie qui percolent dans la croûte, avant d’être chauffées et de finalement remonter à la surface. Ce processus peut prendre des centaines voire des milliers d’années, mais on sait peu de choses sur le cheminement de ces eaux.
Source: USGS.

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drapeau-anglaisA new study providing an unprecedented regional view of the Earth’s crust beneath Yellowstone National Park will begin with a helicopter electromagnetic and magnetic (HEM) survey tomorrow November 7th, 2016. Scientists from the USGS, University of Wyoming and Aarhus University in Denmark hope to distinguish zones of cold fresh water, hot saline water, steam, clay and unaltered rock from one another to understand Yellowstone’s myriad hydrothermal systems. The flights will continue for the next two to four weeks.

Although the park’s hydrothermal systems are well mapped at the surface, their subsurface groundwater flow systems are almost completely unknown. The HEM survey, operated by SkyTEM, will provide the first subsurface view of Yellowstone’s hydrothermal systems, tracking the geophysical signatures of geysers, hot springs, mud pots and steam vents to depths in excess of 300 metres.

A low flying helicopter, about 60 metres above the ground’s surface, will travel along pre-planned flight grids focusing on the Mammoth-Norris corridor, Upper and Lower Geyser Basins and the northern part of Yellowstone Lake. An electromagnetic system, resembling a giant hula hoop, will be suspended from the helicopter’s base (see photo below). The equipment senses and records tiny voltages that can be related to the ground’s electrical conductivity.

These observations, combined with existing geophysical, geochemical and geological data, will help close a major knowledge gap between the surface hydrothermal systems and the deeper magmatic system. For example, research shows that the hot water spurting from Yellowstone’s geysers originates as old precipitation, snow and rain that percolates down into the crust, is heated and ultimately returns to the surface. This process takes hundreds if not thousands of years. Little, however, is currently known about the paths taken by the waters.

Source: USGS.

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Exemple de levé électromagnétique et magnétique SkyTEM au-dessus de Spirit Lake, près du Mt St Helens, avec le Mt Adams à l’arrière-plan. (Source: USGS)

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Norris Geyser Basin, l’un des endroits les plus chauds du Parc de Yellowstone.

(Photo: C. Grandpey)

 

Le GPS et la surveillance volcanique // GPS and volcano monitoring

drapeau-francaisLe GPS (Global Positioning System) fait aujourd’hui partie de notre vie quotidienne. Beaucoup de gens en possèdent au moins un exemplaire, que ce soit dans leur smartphone (téléphone intelligent) ou dans leur voiture
Le GPS est également devenu un outil indispensable dans la surveillance volcanique. La Grande Ile d’Hawaii a été dotée d’un réseau de plus de 60 stations GPS conçues pour la recherche scientifique et exploitées par le personnel de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO). Ces stations sont utilisées pour contrôler les mouvements du sol et détecter ce qui se passe à l’intérieur et autour des volcans hawaïens.
En effet, lorsque le magma s’accumule dans le système d’alimentation d’un volcan, il fait monter la pression dans la chambre magmatique, ce qui provoque une inflation de l’édifice volcanique. A l’inverse, lorsque le magma s’évacue de la chambre (lors d’une éruption, par exemple), on enregistre une phase de déflation de l’édifice.
En mesurant le mouvement des stations GPS par rapport au réservoir magmatique, les scientifiques du HVO peuvent estimer la quantité de magma qui se déplace à l’intérieur et à l’extérieur du système d’alimentation. Avec un réseau dense de capteurs fournissant des données en continu, ils peuvent également détecter les changements susceptibles d’indiquer une ascension du magma vers la surface.
Les données GPS sont cruciales pour mesurer d’autres phénomènes volcaniques. Par exemple, elles sont utilisées pour contrôler le flanc sud du Kilauea et son mouvement vers l’océan, un processus qui crée des contraintes pouvant provoquer des séismes. Les grands séismes entraînent également des déplacements du sol qui peuvent être mesurés avec des GPS de qualité scientifique.
L’instrumentation dans une station GPS scientifique utilise les mêmes signaux qu’un smartphone ou un GPS automobile. Cependant, il y a deux différences importantes. Tout d’abord, les GPS scientifiques sont immobiles. Les antennes GPS à Hawaii sont solidement arrimées, étant donné que leur fonction est de mesurer les mouvements du sol proprement dit.
La seconde différence est la façon dont le HVO analyse les signaux GPS. Les instruments envoient des données via des liaisons sans fil au HVO où les scientifiques calculent les positions à l’aide d’une méthode beaucoup plus précise que celle dont dispose un appareil portatif. En fin de compte, les scientifiques obtiennent des positions précises à quelques millimètres près. Cela signifie qu’ils peuvent détecter des modifications très faibles et très lentes dans la morphologie du terrain.
Les GPS scientifiques fournissent également des mesures précises pour des mouvements du sol importants et rapides, comme ceux qui se produisent avant et pendant une éruption ou une intrusion magmatique.
Les évolutions récentes dans les techniques de traitement de données GPS scientifiques ont élargi leur champ d’applications. Elles sont capables de fournir des mises à jour seconde par seconde sur les mouvements du sol et calculer ces derniers en temps réel, ou quelques secondes seulement après leur collecte.

Même si les données GPS en temps réel ont une précision inférieure aux données GPS calculées sur une journée entière, elles peuvent détecter de manière fiable les mouvements du sol d’environ 5 cm, et des améliorations sont en cours pour augmenter cette précision.

Dans les jours, les heures et les minutes qui précèdent une éruption, la rapidité du HVO pour déterminer la direction empruntée par le magma devient essentielle. Plus grande sera la vitesse de réaction des scientifiques et plus précises seront les données fournies par les instruments, plus vite ils pourront informer et fournir des conseils à la Protection Civile et à la population sur le lieu et l’impact possible de l’éruption.
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisThe Global Positioning System (GPS) has become part of everyday life. Many people have it in their cell phones or in their cars

GPS has also become an indispensable tool in volcano monitoring. Hawaii Big Island has been equipped with a network of over 60 scientific-grade GPS stations operated by scientists at the USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO). They are used to monitor ground motion and detect what is happening inside and around Hawaiian volcanoes.

Indeed, as magma accumulates in a volcano’s plumbing system, it increases the pressure in the magma chamber, which pushes the ground outward. On the contrary, when magma leaves the chamber (during an eruption, for instance), the ground is drawn back inward.

By measuring the motion of GPS instruments toward and away from the magma reservoir, HVO scientists can estimate how much magma is moving in and out of the system. With a dense network of sensors and continuous data, they can also detect changes that might indicate magma movement toward the surface.

GPS data are also crucial for measuring other phenomena on the volcano. For example, GPS data are used to monitor the movement of Kilauea’s south flank toward the ocean, a process that creates stresses that can lead to earthquakes. Large earthquakes also produce permanent ground displacements that can be measured with scientific-grade GPS.

The instrumentation in a scientific GPS station utilizes the same signals as a cell phone or car navigation system. However, there are two key differences. First, scientific GPS instruments are not moved around. GPS antennas are tightly fixed to the ground, because their purpose is to measure the motion of the ground itself.

The second difference is the way HVO analyzes signals from GPS satellites. The instruments send data via wireless links to HVO, where scientists calculate positions by using a method which is far more accurate than a hand-held device can provide. In the end, they obtain positions precise to several millimetres. This means they can track very small and slow changes in the shape of the ground.

Scientific GPS also provides accurate measurements of large, fast motions, like those that occur before and during an eruption or intrusion.

Recent developments in data processing techniques have extended the use of scientific GPS data to provide second-by-second updates in ground position and to calculate these in “real-time,” or within seconds of data collection.

While “real-time” GPS has lower accuracy than GPS positions calculated over an entire day, they can now reliably detect motions of about 5 cm, and improvements are in progress to increase this accuracy. In the days, hours, and minutes leading up to an eruption, the speed at which HVO can determine where magma might be headed becomes critical. The more accurately and quickly scientists can get this information, the faster they can provide guidance to emergency managers and the public about possible eruption locations and impacts.

Source : USGS / HVO.

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Ce graphique – rafraîchi quotidiennement – montre les modifications de distance entre les deux stations GPS (carrés verts sur la carte) situées de part et d’autre de la caldeira du Kilauea.

L’Italie continue de trembler // Italy is still trembling

drapeau-francaisUne nouvelle secousse sismique de M 5 a de nouveau secoué la nuit dernière le centre de l’Italie, peu avant 2 h 00 du matin. On ne signale pas de dégâts pour l’instant. L’épicentre a été localisé à 51,5 km au sud-est de Perugia, à une profondeur de 10 kilomètres.

Selon les sismologues italiens de l’INGV, les violents séismes qui ont lieu dans le centre de l’Italie pourraient encore durer plusieurs semaines. Selon eux, un séisme de M 6 ou plus (comme ceux enregistrés ces dernières semaines) engendre des tensions qui sont redistribuées dans les failles adjacentes et peuvent les conduire à la rupture.

Les Apennins sont tailladés par une série de failles dans la croûte terrestre, chacune ayant en moyenne dix à vingt kilomètres de longueur. Un puissant séisme affaiblit une faille adjacente dans la continuité d’un effet domino susceptible de s’étirer sur des centaines de kilomètres.

La dernière fois qu’une telle suite de séismes a eu lieu remonte à 1997 dans la région d’Assise, dans le centre du pays. Le premier, avec une magnitude de M 6,4, avait fait 11 morts et avait été suivi d’une autre secousse, le lendemain, et d’un autre encore, une vingtaine de jours plus tard, sans compter les nombreuses répliques. Il se pourrait que cette séquence de 1997 soit semblable à ce que nous constatons actuellement.

Les médias ont mis en ligne la photo d’une faille qui a été ouverte dimanche dernier par le séisme sur le Monte Vettore, près de Nurcia. Beaucoup d’habitants de la région redoutent des glissements de terrain qui seraient provoqués par la fragilité de la montagne.

http://www.bfmtv.com/mediaplayer/video/seisme-en-italie-regardez-l-enorme-fissure-qui-a-fendu-la-montagne-881619.html

Source : Presse italienne.

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drapeau-anglaisA new M 5 earthquake shook again last night Central Italy, shortly before 2:00 am. There are no reports of damage yet. The epicenter was located 51.5 km southeast of Perugia, at a depth of 10 kilometers.
According to Italian seismologists at the INGV, the violent earthquakes that are observed in central Italy could last several weeks. They explain that an M 6 earthquakeor more (such as those in recent weeks) creates tensions that are redistributed to adjacent faults and can lead to their rupture.
The Apennines are slashed by a series of faults in the earth’s crust, each with an average of ten to twenty kilometers in length. A powerful earthquake weakens an adjacent fault in the continuity of a domino effect that can stretch over hundreds of kilometers.
The last time such a sequence of earthquakes occurred was in 1997 in Assisi region in central Italy. The first event, with a magnitude of M 6.4, killed 11 people and was followed by another shock, the next day, and then another, twenty days later, with numerous aftershocks. It could be that this 1997 sequence was similar to what we are seeing right now.
The media have posted a photo of a fault that was opened last Sunday by the earthquake on Monte Vettore near Nurcia. Many locals fear landslides that would be caused by the fragility of the mountain.
http://www.bfmtv.com/mediaplayer/video/seisme-en-italie-regardez-l-enorme-fissure-qui-a-fendu-la-montagne-881619.html

Source: Italian newspapers.