Catégorie : Science

Les coulées de lave du Kilauea // Kilauea’s lava flows

drapeau francaisLe HVO vient de publier un article très intéressant montrant les différences entre la lave de la coulée actuelle du 27 juin qui a récemment menacé Pahoa et celle qui a détruit Kalapana en 1990. Voici le lien vers l’article…
http://bigislandnow.com/2015/04/03/volcano-watch-comparing-lava-flows/

….et voici sa traduction intégrale :

Pour un observateur occasionnel, il y a de fortes chances que la lave qui a récemment atteint les abords de Pahoa ressemble à celle qui a frôlé le village de Kalapana en novembre 1986 avant de le détruire totalement en 1990. Pourtant, ces coulées de lave en provenance du Kilauea  sont fort différentes.
En théorie, la distance couverte par la lave et sa vitesse de progression sont régies essentiellement par trois facteurs: le débit éruptif, la température de la lave (donc sa « cristallinité » au moment de l’éruption) et la topographie.
La cristallinité fait référence à la quantité et au type de phénocristaux (cristaux qui se développent dans le magma avant qu’il atteigne la surface) et de micro-phénocristaux (minuscules cristaux qui apparaissent dans une coulée de lave au fur et à mesure qu’elle avance et se refroidit) présents dans la lave.
L’olivine, le premier minéral à apparaître dans le magma lorsqu’il sort du réservoir magmatique au sommet du Kilauea, cristallise à une température inférieure à 1215 ° C. A des températures plus basses, inférieures à 1150 ° C, le pyroxène et le plagioclase cristallisent également à côté de l’olivine.
Lorsque la lave est émise, des micro-phénocristaux de plagioclase et de pyroxène se forment dans la roche en fusion qui s’écoule à la surface du sol et se refroidit. Comme la cristallinité augmente, la lave devient plus visqueuse ; elle finit pas s’immobiliser puis se solidifier.
De 1986 à 1992, les coulées de lave ont été émises au niveau du Kupaianaha, une bouche active à moins de 12 km de Kalapana. A cette époque, la température de la lave variait de1155 à 1170 ° C. Cette lave contenait peu de cristaux d’olivine, d’environ 1 mm. Aidés par la forte pente, les tunnels au départ du Kupaianaha ont transporté la lave le long du versant sud du Kilauea. Ils ont acheminé un volume estimé à 300 000 – 400 000 mètres cubes de lave par jour vers la plaine côtière, avec des températures de 1145-1160° C. Avec de telles températures, la lave qui s’écoulait à l’intérieur des tunnels et qui atteignit Kalapana était encore relativement fluide et pauvre en cristaux. C’est ce qui explique les coulées pahoehoe qui avançaient rapidement et qui ont submergé le village de  Kalapana avant de recouvrir la plage de sable noir de Kaimu Bay en 1990.
De leur côté, les différents bras de la coulée du 27 juin, née sur le flanc nord-est du Pu’uO’o, avancent actuellement le long de la partie supérieure de l’East Rift Zone et se dirigent vers Pahoa, à plus de 20 km de la source. Depuis 2011, on estime que le volume de lave émis a atteint une moyenne de 175 000 mètres cubes par jour, le plus faible au cours de la trentaine d’années que dure l’éruption du Kilauea. Les températures enregistrées sont en moyenne de 1140 à 1145 ° C.
La coulée de lave du 27 juin contient un mélange d’olivine et de plagioclase, ainsi que des phénocristaux de pyroxène, souvent en groupes d’une taille allant de 1 à 5mm. En revanche, les coulées qui ont détruit Kalapana et dont la température était plus élevée ne contenaient que des phénocristaux d’olivine.
Malgré ses températures plus basses et son débit éruptif plus faible, la coulée du 27 juin a couvert une distance deux fois plus longue que la coulée qui a atteint Kalapana en 1986 et 1990. Il est vrai que la lave de Kalapana a vu son trajet interrompu par l’océan et on ignore quelle distance elle aurait parcouru sans cet obstacle.
De la même façon que les coulées de Kalapana se sont brutalement arrêtées en 1986, le front de la coulée du 27 juin s’est immobilisé quand de nouvelles sorties de lave pahoehoe sont apparues plus en amont, à proximité du Pu’uO’o. On ne sait pas si la température de la lave, sa cristallinité, le débit éruptif et la topographie sont responsables de cette immobilisation du front de coulée. On ne sait pas non plus si une nouvelle arrivée de lave permettrait de dépasser la distance déjà atteinte par la coulée du 27 juin.
Au vu des récentes analyses de la coulée de lave du 27 juin effectuées par le HVO, le scénario de Kalapana 1986 et 1990 est peu susceptible de se reproduire. Il faut toutefois garder à l’esprit que les conditions de l’éruption – le débit éruptif, la température de la lave, et l’emplacement des bouches éruptives – peuvent changer à tout moment. Pour cette raison, le HVO continue de surveiller étroitement le Kilauea et d’informer le public de toute modification importante dans le déroulement de l’éruption.

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drapeau anglaisHVO has just released a very interesting article showing the differences between the lava of the current June 27th flow that recently threatened Pahoa and the lava that destroyed Kalapana in 1990. Here is the link to the article:

 http://bigislandnow.com/2015/04/03/volcano-watch-comparing-lava-flows/

To the casual observer, lava that recently flowed into the outskirts of Pahoa might look a lot like the lava that grazed the village of Kalapana in November 1986 and completely overran it in 1990. In fact, these Kilauea flows were significantly different.

Theoretically speaking, the surface extent and advance rate of lava is regulated primarily by three factors: eruption rate; lava temperature and, therefore, “crystallinity,” at the time of eruption; and topography.

Crystallinity refers to the abundance and types of phenocrysts (crystals that grow in magma before it erupts to the surface) and micro-phenocrysts (minute crystals that grow in a lava flow as it advances and cools) in lava.

Olivine, the first mineral to grow in magma as it rises into Kilauea’s summit reservoir system, crystallizes at a temperature below 1215°C. At lower temperatures, below 1150°C, the minerals pyroxene and plagioclase also crystallize along with olivine.

When lava is erupted, micro-phenocrysts of plagioclase and pyroxene form within the molten rock as it flows over the ground and cools. As crystallinity increases, the flow becomes more viscous and eventually stalls and solidifies.

From 1986 to 1992, lava flows were erupted from Kupaianaha, an active vent less than 12 km from Kalapana. During that time, eruption temperatures ranged from 1155 to 1170°C and the lava contained few olivine crystals, about 1 mm in size.

Lava tubes from Kupaianaha carried lava down the steep southern flank of Kilauea. These tubes enabled efficient delivery of 300,000–400,000 cubic metres of lava per day to the coastal plain at temperatures of 1145–1160°C. At those temperatures, the tube-fed flows that reached Kalapana were still relatively fluid and crystal-poor. This resulted in the fast-moving pahoehoe flows that quickly spread through Kalapana and covered the black sand beach at Kaimu Bay in 1990.

In contrast, the June 27th lava flows erupted from the northeast flank of Pu’uO’o are moving down the crest of Kilauea’s East Rift Zone toward Pahoa, more than 20 km away. Since 2011, eruption rates have been estimated at about 175,000 cubic metres per day, the lowest sustained rate in over 30 years of eruption, and the eruption temperatures have been 1140–1145°C.

The June 27th lava flows contain a mix of olivine, plagioclase, and pyroxene phenocrysts, often as crystal clusters 1–5mm in size. In contrast, the higher temperature Kalapana flows contained only olivine phenocrysts.

Despite its cooler temperatures and lower eruption rates, the June 27th lava flow travelled nearly twice the distance of the 1986 and 1990 Kalapana flows. But, the Kalapana flows were cut short when they flowed into the ocean, so how much farther they could have travelled is not known.

As with the abrupt termination of the 1986 Kalapana-bound flows, the leading edge of the June 27th  flow stagnated when lava was tapped to supply pahoehoe breakouts at higher elevations near Pu’uO’o. The relative contribution of lava temperature, crystallinity, eruption rate, and topography to this stagnation is now the subject of ongoing research. Whether additional lava will advance farther than the distance the June 27th flow has already reached remains to be seen.

Based on HVO’s recent analyses of the June 27th lava flow, current eruption conditions do not favour a Kalapana-like scenario. However, one must keep in mind that eruption conditions—for instance, eruption rate, lava temperature, and vent location—can change unexpectedly.  Because of this, HVO continues to closely monitor Kilauea and will notify the public of any significant changes in the eruption.

Coulée-Hawaii-web

Photo:  C.  Grandpey

Le réchauffement climatique de l’Islande à la Sibérie // Global warming from Iceland to Siberia

drapeau francais Certes, les glaciers islandais fondent (voir ma dernière note à ce sujet), mais ce qui se passe en Islande peut être relié à ce qui a été observé récemment en Sibérie avec la découverte de sept trous géants dans le sol, d’un diamètre moyen de 75 mètres pour une profondeur de plus de 45 mètres (voir photo ci-dessous). L’un de ces orifices avait plus de 800 mètres de diamètre. Il en existe probablement beaucoup d’autres dans toute l’immensité de la Sibérie.
Différentes théories ont attribué l’existence de ces mystérieux cratères à des impacts de météorites, à des frappes de missiles ou bien à des explosions de gisements de gaz à proximité. Cependant, l’explication la plus probable de ce phénomène semble être le changement climatique. Les températures du sous-sol dans certaines parties de la Sibérie ont augmenté de près de quatre degrés au cours des quinze dernières années. Au fur et à mesure que le pergélisol se réchauffe, il libère du méthane. Le méthane s’accumule puis explose, laissant derrière lui un trou béant.
Ces libérations de poches de méthane sont inquiétantes, qu’elles se soldent ou non par des explosions. Le méthane est un gaz à effet de serre, et sur une base moléculaire, c’est un agent de réchauffement beaucoup plus puissant que le dioxyde de carbone, même s’il ne reste pas très longtemps dans l’atmosphère. Si le pergélisol libère le méthane en raison de la hausse des températures, il pourrait entraîner un effet domino: plus de méthane conduit à plus de réchauffement qui, à son tour, conduit à plus de fonte du sol, et ainsi de suite.
Les trous observés en Sibérie doivent attirer notre attention sur un autre phénomène dans lequel le réchauffement climatique et la géologie peuvent se retrouver liés l’un à l’autre de manière fortuite: Il s’agit des séismes. Ils se produisent généralement le long des limites entre les plaques tectoniques. Toutefois, on a récemment enregistré un nombre anormal de séismes au Groenland. Une théorie largement débattue a attribué ce phénomène à la diminution de la calotte glaciaire du Groenland. Tandis que la calotte glaciaire fond, son poids diminue, permettant le soulèvement du sol qui se trouve en dessous. Le processus, connu sous le nom de soulèvement (ou rebond) isostatique, pourrait bien être responsable de  cette augmentation de l’activité sismique.
Cela nous ramène au début de l’article avec ce qui a été observé en Islande. La boucle est bouclée !

Adapté d’un article paru dans The New Yorker.

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drapeau anglais Icelandic volcanoes are melting (see my latest note about this topic) but what is happening in Iceland can be connected to what has recently been observed in Siberia with seven giant holes in the ground, about 75 metres across and more than 45 metres deep (see photo below), including one that is more than 800 metres across. There are probably plenty more in all Siberia.

Theories about the mystery craters have variously attributed them to meteorite impacts, missile strikes or explosions from nearby gas fields. However, the most likely explanation for the phenomenon seems to be climate change. Underground temperatures in parts of Siberia have risen by nearly four degrees in the past fifteen years. As the permafrost warms, it releases methane. The methane builds up until there’s an explosion, which leaves behind a hole.

Whether or not they end in explosions, these methane releases are a serious concern. Methane is a greenhouse gas, and on a molecule-by-molecule basis it is a far more potent warming agent than carbon dioxide, although it doesn’t last as long in the atmosphere. If the permafrost is leaking methane because of rising temperatures, a positive-feedback loop could be taking effect: more methane leads to further warming, which leads to further thawing, and so on.

But the holes in Siberia also point to another, stranger phenomenon. Global warming and geology turn out to be connected in unexpected ways. Concerning earthquakes, they usually occur along tectonic plate boundaries. But recently Greenland has been experiencing an unusually large number of earthquakes. One widely discussed theory attributes this to the shrinking of the Greenland ice sheet. As the ice sheet melts, its weight declines, allowing the land underneath it to rise. The process, which is known as isostatic rebound, may well be responsible for the increase in seismic activity.

This leads us to the beginning of the article with what has been observed in Iceland. We’ve come full circle!

Adapted from an article in The New Yorker.

Siberian-hole

Crédit photo : Service de presse du gouverneur YaNAO / Marya Zulinova

L’InSAR et les Champs Phlégréens (Italie) // InSAR and the Phlegrean Fields (Italy)

drapeau francaisLe 20 mars 2015, j’ai mis en ligne une note montrant l’importance de l’interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR) dans le domaine de la volcanologie. Cette technologie vient d’être utilisée pour observer le comportement des Champs Phlégréens, zone volcanique active aux portes de Naples. La proximité d’une zone de population dense oblige les scientifiques à la surveiller de très près car on sait que l’activité éruptive explosive peut être particulièrement violente.

Le radar à bord du satellite Ten Sentinel – 1A de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a confirmé la poursuite du processus de déformation du sol dans la région. Ce processus, connu sous le nom de bradyséisme, consiste en des mouvements verticaux, parfaitement visibles, par exemple, sur les colonnes du temple de Serapis à Pouzzoles avec des empreintes de coquillages prouvant que la mer a recouvert le secteur à une certaine époque.

Les mesures effectuées par l’InSAR entre octobre 2014 et mars 2015 ont révélé que le sol se soulevait à raison de 0,5 cm par mois. Il semblerait donc que le phénomène soit dans une phase basse car en 2012 la déformation atteignait 3 centimètres par mois, ce qui avait poussé la Protection Civile à élever d’un cran le niveau d’alerte.

Source : ESA.

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drapeau anglaisOn March 20th, 2015, I posted a note showing the importance of Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) in the field of volcanology. This technology has just been used to observe the behaviour of the Campi Flegrei, an active volcanic area on the outskirts of Naples. The proximity of a densely populated area forces scientists to monitor it very closely because we know that the explosive eruptive activity may be particularly violent.
The radar on board the Sentinel Ten – 1A satellite of the European Space Agency (ESA) has confirmed the continuation of the soil deformation process in the region. This process, known as the bradyseism, consists of vertical movements, perfectly visible, for example, on the columns of the Temple of Serapis at Pozzuoli, with shells showing that the sea covered the area at one time.
Measurements by InSAR between October 2014 and March 2015 revealed that the ground was rising at a rate of 0.5 cm per month. This suggests that the phenomenon is in a low phase, because in 2012 the deformation reached 3 centimeters per month, which pushed the Civil Protection to raise the alert level by a notch.
Source: ESA.

Campi-Flegrei

Source:  ESA.

Pouzzoles-temple

Effets du bradyséisme à Pouzzoles  (Photo:  C.  Grandpey)

Volcan lunaire // Lunar volcano

drapeau francaisDes scientifiques de l’Université de Durham (Angleterre) ont réalisé une nouvelle carte d’un volcan lunaire dont personne n’imaginait l’existence. Cette carte montre que son éruption explosive a dispersé des matériaux sur une superficie beaucoup plus grande qu’on ne le pensait. Le volcan – qui n’a pas de nom – se trouve dans une région du complexe volcanique Compton-Belkovich. En cartographiant le thorium, élément radioactif émis lors de l’éruption, les chercheurs ont découvert que, grâce à la faible gravité de la Lune, les émissions volcaniques ont pu couvrir une superficie d’environ 70,000km2. L’éruption, qui a eu lieu il y a 3,5 milliards d’années, a rejeté des matériaux cinq fois plus loin que les coulées pyroclastiques qui ont enseveli Pompéi.
Les chercheurs ont utilisé les données de la sonde Lunar Prospector de la NASA qui a repéré pour la première fois le premier site volcanique en 1999 quand elle a détecté un dépôt isolé de thorium sur la Lune entre les cratères d’impact Compton et Belkovich. Depuis sa découverte, le dépôt avait été difficile à étudier car il se cache sous les débris d’impacts de météorites. Malgré tout, la sonde Lunar Prospector a été capable de détecter les rayons gamma émis par le thorium qui peut passer à travers une couche de roche d’un mètre d’épaisseur. En se référant à ces informations, l’équipe scientifique de Durham a utilisé la méthode Pixon d’amélioration d’image (initialement conçue pour observer l’univers lointain) pour paufiner la carte et faire apparaïtre la taille considérable du dépôt de thorium provenant de l’éruption volcanique.
Les volcans étaient monnaie courante au moment de la naissance de la Lune. D’ailleurs, les «mers» sombres que nous pouvons observer à sa surface ont été créées par une lave riche en fer qui a envahi de vastes zones, en remplissant des cratères d’impact et des zones peu élevées. Les éruptions de lave visqueuse, pauvre en fer, ont été rares sur la Lune et n’ont été observées que dans un nombre restreint de sites. L’éruption explosive de cette lave n’a jamais été observée ailleurs sur la Lune, ce qui rend ce volcan unique.
L’équipe de chercheurs prévoit maintenant d’appliquer sa technique de cartographie au plus grand volcan du système solaire, Olympus Mons sur Mars. Plutôt que s’attarder sur l’élément thorium radioactif, les chercheurs se mettront en quête de l’hydrogène et des restes possibles d’eau glaciaire sur les pentes les plus élevées de la planète rouge.
Source: Université de Durham.

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drapeau anglaisScientists from Durham University (England) have produced a new map of the Moon’s most unusual volcano showing that its explosive eruption spread debris over an area much greater than previously thought. The unnnamed volcano is located an area of the lunar surface in the Compton-Belkovich Volcanic Complex. By mapping the radioactive element thorium which was emitted during the eruption, the researchers discovered that, with the help of the Moon’s low gravity, volcanic debris was able to cover an area of about 70,000km2. The eruption, which happened 3.5 billion years ago, threw rock five times further than the pyroclastic flows that buried Pompeii.
The researchers used data from NASA’s Lunar Prospector spacecraft which first spotted the volcanic site in 1999 when it detected an isolated deposit of thorium on the Moon between the Compton and Belkovich impact craters. Since its discovery, the deposit had been hard to study because it is hidden beneath debris from meteorite impacts, but Lunar Prospector did detect gamma rays emitted by the thorium that can pass through up to a metre of rock. Based on this information, the Durham team used a « pixon » image enhancement technique, originally designed to peer into the distant Universe, to sharpen the map and reveal the enormous size of the thorium deposit from the volcanic eruption.
Volcanoes were common in the early life of the Moon and in fact the dark ‘seas’ we can observe on the lunar surface were created by iron-rich lava that flooded large areas, filling in impact craters and low-lying ground. The eruption of viscous, iron-poor lava, was rare on the Moon and observed only at a handful of sites such as this one. The explosive eruption of such lava is unknown elsewhere on the Moon, making this volcano unique.
The research team is now planning to apply its mapping technique to the largest known volcano in the Solar system, Olympus Mons on Mars. Rather than the radioactive element thorium, the researchers will be looking for hydrogen and the possible remnants of water ice from glaciers on the high slopes of the Red Planet.
Source: Durham University.