Catégorie : Science

La ponce du volcan Havre (suite) // The pumice from Havre volcano (continued)

drapeau francaisUn grand nombre de volcans actifs restent cachés dans les profondeurs des océans. Soixante-quinze pour cent des volcans de la Terre se dressent sur le plancher océanique. Ils fournissent à l’océan la chaleur et les éléments chimiques qui influencent les grands cycles biogéochimiques de notre planète. Ces volcans entrent parfois en éruption. Les seuls signes de ces manifestations sont la décoloration de la mer ou la présence de matériaux flottant à la surface de l’eau. A moins de voir un banc de pierre ponce ou d’observer une hausse de la sismicité à proximité d’une station de surveillance, on ne sait absolument pas que ces éruptions ont lieu.
Entre 2012 et 2014, j’ai écrit plusieurs notes à propos d’une éruption qui s’est produite sur le volcan Havre dans le Pacifique sud-ouest, à environ 1000 km au nord de la Nouvelle-Zélande, avec un énorme banc de pierre ponce observé à la surface de l’océan.

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(Crédit photos:  NASA)

En 2015, une équipe de scientifiques de cinq pays différents va partir à la recherche de ce volcan sous-marin qui a émis les tonnes de ponce venues s’échouer sur les plages d’Australie et de Nouvelle-Zélande.
Deux robots seront utilisés pour étudier les fonds marins. Selon l’une des scientifiques, « l’éruption du Havre est très intéressante car elle va à l’encontre des discours actuels sur le volcanisme sous-marin. Par exemple, une théorie affirme que les éruptions de ce type de magma ne devraient pas être explosives à un millier de mètres sous le niveau de la mer. En fait, cette éruption a sa source au niveau de plusieurs bouches qui se trouvent à des profondeurs allant de 900 à 1600 mètres. Cette éruption va donc à l’encontre de cette théorie. » L’équipe scientifique voudrait aussi en savoir plus sur le rôle de l’eau dans les éruptions du volcan Havre.
La dernière éruption connue a produit environ un kilomètre cube de pierre ponce, et on pense qu’un tiers de cette pierre s’est répandu autour de l’océan Pacifique. Il est probable que des milliers, voire des dizaines de milliers de tonnes de ponce ont voyagé jusqu’à la côte est de l’Australie.
Source: Médias australiens.

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drapeau anglaisA large number of active volcanoes remain hidden in the depths of the oceans. Seventy-five per cent of Earth’s volcanoes are actually on the sea floor and they provide heat and chemicals to the ocean that basically influence the bio-geo chemical cycles of the Earth. These volcanoes sometimes erupt and the only signs of the eruptions are the discoloration of the sea or materials floating at the surface of the water. Unless you get a pumice raft or significant seismicity next to a monitoring station, you have no idea that these eruptions are occurring.

Between 2012 and 2014, I wrote several notes about an eruption that occurred at Havre volcano in the SW Pacific, about 1,000 kilometres north of New Zealand, with a huge pumice raft that could be seen floating at the surface of the ocean.

In 2015, a team of scientists from five different countries are about to embark on a voyage to this underwater volcano that produced tonnes of pumice which has washed up on beaches in Australia and New Zealand.

Two robots will be used to study the sea floor. According to one of the scientists, “the Havre eruption is very interesting in that it challenges current controversies in submarine volcanism. For example, theory predicts eruptions of this magma type should not be explosive at about 1000 metres below sea level. Actually, this eruption was sourced from multiple vents that extend maybe as deep as 1600 metres but as shallow as 900 metres – so this eruption is contradicting that theory.” The team is also interested in the role of water in the volcano’s eruptions.

The Havre eruption produced about a cubic kilometre of pumice, and probably up to a third of that got dispersed around the Pacific Ocean. Probably thousands to tens of thousands of tonnes of pumice travelled across the Australian east coast.

Source : Australian news media.

Le Vésuve il y a 71 ans… // Vesuvius 71 years ago…

drapeau francaisIl y a quelques jours, le 18 mars 2015 marquait le 71ème anniversaire du début de la dernière éruption du Vésuve, avec des coulées de lave qui atteignirent la base du cône. Le 21 mars, elles arrivèrent à San Sebastiano et Massa. Le 28 du mois, plusieurs épisodes de fontaines de lave secouèrent le sommet du cône, avec des retombées dans la zone de Trezigno et 26 victimes. Le 23 mars, l’activité commença à décroitre, puis cessa complètement le 4 avril 1944. A noter que l’armée américaine stationnée à Naples à cette époque a perdu plus de 80 avions pendant l’éruption, à cause de la cendre. En cliquant sur ce lien, vous verrez un excellent documentaire retraçant cet événement:
https://www.youtube.com/watch?v=1bsmv6PyKs0
La grande question est de savoir si le Vésuve se réveillera un jour et, si c’est le cas, s’il est en mesure d’engendrer une catastrophe semblable à celle qui anéantit Herculanum, Stabies et Pompéi en l’an 79, ou encore comme celle qui tua 6 000 personnes en 1631.
Personne n’est capable de dire comment se manifestera le Vésuve la prochaine fois. Certains pensent, au vu des données sismiques et géophysiques, que du magma mijote à 8 ou 10 kilomètres de profondeur et pourrait donner lieu à une éruption explosive comme en 1631. D’autres, moins pessimistes, pensent que le système magmatique est moins profond et que le réveil du Vésuve ne sera pas trop brutal.
Quel que soit le scénario, il faudra savoir s’il faut ou non évacuer des populations. On sait que les routes napolitaines ne sont guère adaptées à ce genre d’exercice auquel les Napolitains n’ont pas été entraînés. Le Vésuve et Naples ne sont pas le Sakurajima et Kagoshima! De plus, les témoins de l’éruption de 1944 vont se faire de moins en moins nombreux et il y a donc de fortes chances pour que cette dernière colère du Vésuve tombe dans l’oubli. Plus dur sera le réveil de la bête!

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drapeau anglaisA few days ago, March 18th, 2015 marked the 71th anniversary of the start of the last eruption of Vesuvius, with lava flows that reached the base of the cone. On March 21st, they arrived in San Sebastiano and Massa.On March 28th, several episodes of lava fountains shook the summit of the cone, with ashfall over the area and Trezigno and 26 deaths. On 23 March, activity began to decrease, and then completely stopped on April 4th, 1944. The US military stationed in Naples at the time lost over 80 aircraft during the eruption, because of the ash. By clicking this link, you will see an excellent documentary about this event:
https://www.youtube.com/watch?v=1bsmv6PyKs0
The big question is whether Vesuvius will wake up one day and, if that is the case, if it is able to cause a catastrophe similar to the one that destroyed Herculaneum, Pompeii and Stabiae in 79, or else like the one that killed 6,000 people in 1631.
Nobody is able to say what will happen next time. Some think, given the seismic and geophysical data, that magma simmers 8 or 10 kilometers deep and could lead to an explosive eruption like in 1631. Others, less pessimistic, think that the magma system is less deep and that the awakening of Vesuvius will not be too brutal.
Whatever the scenario, aujthorities will have to decide whether or not to evacuate populations. We know that the Neapolitan roads are hardly suited to this kind of exercise to which Neapolitans have not been trained. Vesuvius and Naples are not Sakurajima and Kagoshima! In addition, witnesses of the 1944 eruption will be less numerous and so there is a good chance that the last eruption will fall into oblivion. The awakening of the beast will be all the harder!

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Vue de Pompéi, détruite par le Vésuve en l’an 79.  (Photo:  C.  Grandpey)

Les sources magmatiques du Kilauea (Hawaii) // The magma sources of Kilauea (Hawaii)

drapeau francaisSelon une nouvelle étude incluant l’analyse de traceurs chimiques des 50 dernières années d’écoulement de la lave, les éruptions du Kilauea sont alimentées par deux petits réservoirs magmatiques. L’étude indique également que le Kilauea possède une source d’alimentation plus profonde ; en effet, ces petits réservoirs magmatiques superficiels n’ont pas pu émettre à eux seuls l’énorme quantité de lave que le volcan a déversé depuis 1983.
On estime que les deux chambres magmatiques représentent un volume de moins d’un demi kilomètre cube de magma. Depuis le début de l’éruption actuelle en 1983, le Kilauea a vomi environ huit fois ce volume, avec quelque 4 kilomètres cubes de lave
Les auteurs de l’étude sont parvenus à localiser les chambres magmatiques en analysant les isotopes de plomb dans la lave du Kilauea. Les isotopes, qui sont des atomes de plomb avec des nombres différents de neutrons, retracent l’histoire de la lave depuis les profondeurs jusqu’au moment où elle sort à la surface de la Terre. Le Kilauea est un volcan avec deux rapports isotopiques de plomb très distincts dans les laves qui sortent à son sommet. Les laves avec les rapports isotopiques de plomb les plus élevés proviennent du cratère de l’Halema’uma’u alors que les laves avec des rapports plus faibles ont été émises près de la lèvre de la caldeira du Kilauea.
Ces isotopes de plomb distincts laissent supposer qu’il existe deux sources magmatiques sous le sommet du Kilauea. La source la plus profonde des éruptions – qui est aussi celle des éruptions de tous les volcans d’Hawaï – est le panache mantellique sous la croûte océanique ; il représente la clé de voûte de la théorie du «point chaud».
Les analyses chimiques correspondent aux mesures géophysiques et elles ont identifié des chambres magmatiques sous le sommet du Kilauea aux mêmes endroits. Un réservoir se trouve à moins de 2 km sous le cratère de l’Halema’uma’u, là où un lac de lave est apparu en 2008. L’autre réservoir est légèrement plus profond et plus volumineux ; il se trouve à environ 2 – 4 km sous la lèvre sud de la caldeira.
Les mesures géophysiques révèlent que les chambres magmatiques sont un peu plus volumineuses que celles indiquées par les traceurs chimiques. Cela pourrait signifier qu’elles contiennent une plus grande quantité de matière en fusion que l’indiquent les analyses chimiques.
L’étude a été publiée en mars 2015 dans la revue Earth and Planetary Science Letters.
Source: Live Science.

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drapeau anglaisAccording to a new study including the analysis of chemical tracers from the last 50 years of lava flows, Kilauea’s eruptions are fed by two small magma reservoirs. The study also suggests that Kilauea also taps a deeper source, because the shallower magma chambers are too tiny to account for all of the lava that has been emitted since 1983.

It has been estimated that the size of both magma chambers adds up to less than half a cubic kilometre of magma. Since the current eruption started in 1983, Kilauea has belched about eight times that amount of molten rock, or some 4 cubic kilometres of lava

The authors of the study located the underground magma chambers by analyzing lead isotopes in Kilauea’s lava rock. The isotopes, which are atoms of lead with different numbers of neutrons, trace the lava’s history as it travelled underground before erupting. Kilauea is a single volcano with two very distinct lead isotope ratios in its summit lavas. Lavas with higher lead isotope ratios come from Halema’uma’u Crater whereas lavas with lower ratios erupted near the caldera rim

The different lead isotopes suggest there are two magma sources beneath Kilauea’s summit.

The deeper source for Kilauea’s eruptions, as with all of Hawaii’s volcanoes, is a mantle plume beneath the oceanic crust which is the key explanation to the “hot spot” theory.

The chemistry matches up with geophysical surveys of the volcano, which have identified magma chambers under Kilauea’s summit in the same spots. One reservoir sits less than 2 km beneath Halema’uma’u Crater, where the lava lake emerged in 2008. The other reservoir is slightly deeper and larger, and rests about 2 to 4 km under the caldera’s south rim.

Separate geophysical measurements suggest the magma chambers are somewhat larger than indicated by the chemical tracing. This could mean there is more molten rock than the chemical analyses indicate.

The study was published in March 2015 in the journal Earth and Planetary Science Letters.

Source: Live Science

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Source:  Aaron Pietruzska / USGS.

L’interférométrie radar au service des volcans // InSAR and volcanoes

drapeau francaisAvec les progrès scientifiques, de nouvelles technologies sont utilisées pour essayer de comprendre le comportement des volcans. L’une des plus populaires est l’interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR). Elle est applicable à de multiples domaines comme l’évolution des glaciers, un domaine très sensible avec le réchauffement climatique. Le radar enregistre deux images ou plus de la même région à des moments différents. En comparant les images, il est alors possible de détecter tous les changements susceptibles de s’être produits dans l’intervalle. L’interférométrie peut être réalisée par un seul satellite ou par deux satellites évoluant en tandem sur la même orbite.

Une enseignante du Département des Sciences de La Terre et de l’Institut de Cyberscience de l’Université de Pennsylvanie (Penn State) étudie le Kilauea (Hawaii) depuis plusieurs années et elle est sur le point de commencer une nouvelle étude en utilisant l’InSAR.

Le Kilauea est en éruption depuis 32 ans et il y a donc une grande quantité de magma qui monte des profondeurs. Il sera intéressant d’étudier quelles sont les différentes sources magmatiques ainsi que les relations qui peuvent exister entre elles.

L’un des éléments clés pour répondre à cette question se trouve dans les déformations qui se produisent à la surface du volcan. En effet, les déformations en surface sont forcément provoquées par des mouvements en profondeur.

Pour commencer son étude, l’universitaire pennsylvanienne va rassembler les données satellitaires qui se trouvent dans les archives. Elle va examiner les déformations de surface qui ont précédé et suivi un événement naturel (séisme ou éruption) sur le Kilauea. Elle utilisera ensuite ces données pour créer deux images : une avant l’événement naturel et une après. Ainsi, elle pourra voir dans quelle mesure l’événement naturel a modifié la surface du sol. Il est possible de combiner les deux images pour créer un interférogramme, autrement dit une image InSAR beaucoup plus globale de la situation. Cette image utilise la couleur pour traduire les mouvements du sol, comme on peut le voir dans l’image au bas du texte.

Les images InSar peuvent être créées à partir de deux images, mais la chercheuse a également recours à une approche multi séries baptisée Multi-Temporal (MT) InSAR quand un nombre suffisant d’images radar est disponible. Cette approche qui bénéficie d’images multiples est plus précise, mais elle requiert beaucoup plus de données et aussi une puissance informatique plus importante.

Après avoir créé les images InSAR, la scientifique pourra commencer à les utiliser pour prévoir le comportement en profondeur du Kilauea. Elle utilisera également une technique appelée modélisation inverse pour étudier la ou les causes des déformations.

Les mouvements du magma ne sont pas le seul facteur susceptible d’affecter le comportement du Kilauea. Le flanc sud du volcan a tendance à avancer, peut-être à cause du système d’alimentation et de l’activité du volcan. Même si le flanc sud avance vers l’océan à raison de 6 à 10 centimètres par an, il faut savoir que des séismes ont entraîné dans le passé des déplacements encore plus importants et même déclenché des tsunamis.

Des technologies comme l’InSAR sont très intéressantes car elles permettent de faire des recherches sans avoir  l’obligation d’être sur le terrain.

Source: Penn State

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drapeau anglaisWith scientific progress, new technologies are being used to try and understand the behaviour of volcanoes. One of the most popular is called Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) which is applicable to multiple domains like the glaciers which are very sensitive to global warming. The radar records two images or more of the same region at the different moments. By comparing the images, it is then possible to detect all the changes susceptible to have occurred in the meantime. InSAR can performed by a single satellite or by two satellites evolving in tandem on the same orbit.

An assistant professor in the Department of Geosciences and the Institute for CyberScience at the Pennsylvania State University (Penn State) has been studying Kilauea volcano for several years and is getting ready to start a new project using InSAR.

The volcano has been erupting for 32 years, so obviously there’s a lot of magma coming from below and it would be interesting to know where all these magma sources are and how they relate to each other. One of the keys to answering this question is found in the deformations happening on the surface of Kilauea. Indeed, a change of deformation on the volcano’s exterior implies something that causes the change much deeper below the surface.

To begin the process, the Pennsylvanian researcher gathers satellite data from archived databases. She looks for information about changes in elevation from before and after a natural hazard event – an eruption or earthquake, for example. She then uses this data to create two images: one from before the natural event and one from after. This shows how the event changed the ground’s surface. The two pictures can then be combined to create a single, much more comprehensive InSAR image called an interferogram, which uses colour to represent movement. (see example with the image below)

While InSAR images can certainly be created from two images, she also uses a time-series approach called Multi-Temporal (MT)-InSAR when enough radar images are available. This technique uses multiple images instead of two. This approach is much more accurate, but it also requires much more data and computing power

After creating the InSAR images, the researcher can begin to use them to predict what might be happening underneath Kilauea. She uses an approach called inverse modeling to estimate what caused the deformation.

Magma processes aren’t the only things that could be affecting Kilauea’s behaviour. The southern flank of the volcano is moving away from the island, and this could also be influencing the volcano’s magma plumbing system and activity. Although the flank is slipping seaward at an average speed of 6 to 10 centimetres a year, earthquakes in the past have caused more drastic movement and have even generated tsunamis.

Remote-sensing technologies like InSAR are important because they allow researchers to do important research without physically being on location.

Source: Penn State.

INSAR-blog

Interférogramme InSAR couvrant la période du 5 mai au 20 juin 2007. Elle montre les déformations du sol provoquées par le séisme du 24 mai 2007 sur le Kilauea.  (Source:  Penn State)