Catégorie : Science

La cartographie géologique : une science et un art // Geological mapping: a science and an art

L’un des derniers épisodes de la série « Volcano Watch » publié par l’Observatoire Volcanologique d’Hawaï (HVO) est consacré à la cartographie géologique, qui est à la fois une science et un art.

La cartographie géologique était l’une des principales fonctions dévolues à l’U.S. Geological Survey (USGS) lors de sa création par le Congrès américain en 1879. L’agence était tenue d’ « établir une classifications des terres publiques et d’examiner la structure géologique, les ressources minérales et les produits à l’intérieur et à l’extérieur du domaine national ».
Les premières cartes géologiques étaient de taille uniforme ; elles contenaient toutes les informations disponibles sur la topographie et la géologie d’un site, avec un texte d’accompagnement décrivant la géologie cartographiée.
Les cartes modernes ont tendance à être plus polyvalentes et plus faciles à interpréter ; elles affichent les gisements géologiques et les caractéristiques présentant un intérêt particulier pour un projet ou une étude.
Dans le cas de la cartographie géologique du HVO sur l’île d’Hawaï, les principales caractéristiques intéressantes concernent le relief volcanique avec les fissures et les cônes de scories, ainsi que les coulées de lave et les dépôts de téphra associés ; ils sont répertoriés en fonction de l’âge.
Il est facile de faire apparaître ces caractéristiques pour les dernières éruptions. Les éruptions des dernières années sont cartographiées quelques heures ou quelques jours après le début de l’activité à l’aide d’un logiciel d’information géographique. Les techniques de télédétection utilisant l’imagerie aérienne et satellitaire rendent également cette opération beaucoup plus rapide.
Si certaines coulées de lave plus anciennes peuvent être cartographiées à l’aide de la télédétection, d’autres qui ont été exposées aux éléments pendant des centaines ou des milliers d’années sont parfois plus difficiles à distinguer. C’est pourquoi des critères de diagnostic sur le terrain ou en laboratoire sont généralement nécessaires pour déterminer leur étendue géographique.
Les géologues se rendent sur le terrain pour documenter les minéraux présents dans les coulées de lave et ils collectent des échantillons pour analyser la chimie, les âges radiométriques et le paléomagnétisme. En général, une combinaison de ces éléments est nécessaire pour faire apparaitre une image complète sur une carte.
Il existe un ensemble normalisé de symboles, de motifs et de couleurs pour les cartes géologiques publiées par l’USGS : c’est le schéma de carte géologique, ou GeMS.
Alors que les symboles et les lignes ont tendance à être objectifs sur une carte géologique, les couleurs utilisées peuvent être plus subjectives. Les cartes géologiques représentent souvent des terrains volcaniques avec de jeunes coulées de lave et des téphras en utilisant des couleurs «chaudes» telles que le rouge et l’orange, et ces couleurs deviennent progressivement plus «froides», passant au vert, au bleu et au violet, à mesure que les éléments représentés vieillissent.
Il est ainsi facile d’observer une carte géologique et d’avoir une idée rapide de l’âge relatif de l’activité volcanique.
Ces cartes géologiques de l’USGS sont généralement sur papier, mais toutes sont désormais également publiées sous forme numérique et disponibles gratuitement en téléchargement.
Source : USGS / HVO.

Cette carte géologique a été créée par le HVO le 17 septembre 2024, quelques heures après la télédétection (survol en hélicoptère) de l’éruption qui a eu lieu du 15 au 20 septembre dans la Middle East Rift Zone du Kilauea. Les différents âges des coulées de lave sont indiqués par des changements de couleur ; celles qui ont été émises entre 1790 et 2018 sont en violet (les coulées de lave plus anciennes sont grises) ; celles qui ont été émises le 15 septembre sont en rose et celles qui ont été émises les 16 et 17 septembre sont en rouge. La fissure active apparaît sous le forme d’une ligne jaune. Cette carte montre également les routes et la limite du Parc national des volcans d’Hawaï. (Source : HVO)

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One of the last « Volcano Watch » episodes by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) was dedicated to geological mapping which is both a science and an art.

Geological mapping has been one of the most fundamental mandates of the U.S. Geological Survey since its establishment by Congress in 1879. The aim of the agency was to “classify the public lands and examine the geological structure, mineral resources and products within and outside the national domain.”

The first geological maps were uniform in size and contained all available information on topography and geology, with accompanying text describing mapped geology.

Modern maps tend to be more versatile, displaying geologic deposits and features of special interest for a project or investigation.

In the case of Hawaiian Volcano Observatory geological mapping on the Island of Hawaii, the primary features of interest are volcanic vents, such as fissures and scoria cones, and their associated lava flows and tephra deposits divided by age.

It is easy to make these determinations for young eruptions that have been witnessed, with eruptions during the past few years being mapped within hours or days of activity starting using geographic information systems software.

Remote sensing techniques using aerial and satellite imagery have also made this much quicker.

While some older lava flows can be mapped using remote sensing, others exposed to the elements for hundreds or thousands of years can be harder to tell apart. Therefore, diagnostic criteria from the field or lab is usually required to distinguish their geographic extents.

Geologists make field excursions to document minerals present in the lava flows and their abundances, and collect samples to analyze chemistry, radiometric ages and paleomagnetism. Usually, a combination of these is needed to put together a full picture on a map sheet.

There is a standardized set of symbols, patterns and colors that are used for geologic maps published by the USGS : the Geologic Map Schema, or GeMS for short.

Whereas symbols and lines tend to be objective on a geologic map, colors used for geological map units can be more subjective. It is common for geological maps that portray volcanic terrains with young lava flows and tephras to have the “hottest” colors, such as reds and oranges, and those colors gradually get “cooler,” shifting to greens, blues and purples, as the map units get older.

This makes it easy to glance at a geological map and get a quick sense of the relative age of volcanic activity.

These USGS geological maps are generally printed, but all are now also published as geographic information systems digital databases and freely available to be downloaded.

Source : USGS / HVO.

Surveillance volcanique à Mayotte

Avant toute chose, il est bon de rappeler que Mayotte est un département français, au même titre que la Gironde ou la Haute Vienne. Il doit donc être traité de la même façon par le gouvernement français.

Pour surveiller l’activité du volcan sous-marin Fani Maoré, entré en éruption entre 2018 et 2020, une plateforme de surveillance vient d’être installée sur le lac Dziani à Petite-Terre. Son but est d’étudier les gaz d’origine volcanique qui ont fortement augmenté depuis l’éruption du Fani Maore, à une cinquantaine de kilomètres au large de Mayotte et à 3.500 mètres sous le niveau de la mer, A noter que la quantité de gaz émis reste toutefois stable depuis 2021.

Une caméra a été installée sur la plateforme par une équipe du réseau de surveillance volcanologique et sismologique de Mayotte (Revosima) créé en 2019 suite à la découverte du Fani Maore. La plateforme a été pensée et conçue par l’OVPF à La Réunion spécialement pour le lac Dziani où on peut voir des zones de bullages dues à des remontées de gaz volcanique, principalement du CO2. Le gaz s’échappe en continu des zones de stockage de magma présentes à plusieurs kilomètres ou dizaines de kilomètres de profondeur.

Outre la caméra, la plateforme se compose de capteurs immergés pour suivre les paramètres physico-chimiques de l’eau et des gaz, ainsi que d’une station météorologique et d’un GPS RTK pour suivre le niveau de l’eau. Ces équipements permettront d’analyser en temps réel l’activité du lac. Ils sont en permanence connectés à l’OVPF. Le réseau, financé par l’État, est chapeauté par l’IPGP.

En plus des données sur les bullages, les instruments permettront d’en savoir plus sur le lac Dziani au sens large. Le bon fonctionnement de la plateforme reste un défi, car l’intervention des équipes qui ne sont pas sur zone reste difficile. De plus, les conditions météorologiques peuvent impacter le matériel, tout comme la salinité de l’eau du lac qui est 1,5 à deux fois plus salée que l’eau de mer.

Les premiers résultats fournis par la plateforme seront publiés dans un an au minimum dans les bulletins mensuels du Revosima.

En parallèle du lac Dziani, la mission scientifique a installé trois stations sismiques supplémentaires sur les îlots d’Handréma, Mogné Amiri et M’bouini. Les informations ainsi obtenues sont numérisées et transmises à l’OVPF à La Réunion.

Vue du lac Dziani (Crédit photo : Wikipedia)

À côté du lac Dziani, au début du mois de novembre 2024, des stations de surveillance ont par ailleurs été installées sur Mayotte par le REVOSIMA pour un meilleur suivi à long-terme de l’activité sismo-volcanique du Fani Maoré. Le Réseau a déployé des stations de mesure des paramètres géophysiques et chimiques à Mayotte et sur l’île Grande Glorieuse. Les données de ces stations sont transmises chaque jour, 24h/24, et sont analysées par les scientifiques du Réseau. À chaque alerte, le Revosima informera la Préfecture de Mayotte dans les plus brefs délais.

Pour traquer le moindre frémissement du Fani Maoré, les scientifiques utilisent 8 sismomètres et 2 accéléromètres. Les déplacements du sol sont surveillés par 10 stations GPS. Les émanations de gaz sont enregistrées par un point de mesure du dégazage diffus de CO2 par le sol. En plus de ces instruments, trois stations magnéto-telluriques permettent de fournir une image mensuelle de certaines caractéristiques des profondeurs du sous-sol notamment en relation aux zones profondes de stockage des magmas localisées jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres.

Malgré tous ces instruments, une scientifique reconnaît qu’« on ne peut pas prédire une éruption, c’est impossible. Le volcan fait ce qu’il veut quand il veut. » En revanche, « il est possible de détecter plusieurs signes annonciateurs. »

Source : Mayotte la 1ère.

Image du Fani Maoré

Quelques explications à propos de ma prévision éruptive

Plusieurs visiteurs de mon blog m’ont demandé comment j’avais réussi à prévoir le jour de la dernière éruption en Islande (mercredi 20 novembre 2024). À noter que je n’avais pas mentionné l’heure (23h14) ; la marche reste encore trop haute !

Pour arriver à cette prévision relativement précise (j’avais écrit « vers le 20 novembre »), j’ai pris en compte les différents volumes de magma accumulés au cours des différentes éruptions sur la Péninsule de Reykjanes, depuis le mois de décembre 2023. J’ai attentivement examiné leur évolution avant le déclenchement des éruptions, en appliquant des pondérations selon les événements. Mes calculs montraient que la lave n’attendrait pas forcément aussi longtemps que le prétendait le Met Office pour percer la surface. La pression exercée par le magma était déjà significative au début du moins de novembre quand j’ai publié ma prévision. J’expliquais que les dernières éruptions sur la péninsule de Reykjanes avaient suivi un scénario répétitif et que l’espace temporel entre les éruptions s’allongeait. On pouvait en conclure que des volumes de magma de plus en plus importants s’accumulaient entre les événements. La dernière éruption s’était terminée le 6 septembre 2024.
Début novembre, les volcanologues islandais pensaient que la situation resterait calme jusqu’à la mi-novembre. Selon mes calculs personnels, une éruption se produirait vers le 20 novembre. J’en étais toujours persuadé ces derniers jours quand le Met Office a fait savoir qu’une éruption était « peu probable » en novembre et qu’elle ne se produirait peut-être pas avant Noël. Je n’étais pas d’accord et je n’ai pas vraiment compris pourquoi les volcanologues islandais avaient changé leur fusil d’épaule…

Ma prévision a été bonne cette fois, mais il se peut que j’aie tout faux la prochaine fois. Un volcan fait à sa tête et nous avons encore bien du mal à pénétrer ses humeurs…

Crédit photo: Protection Civile

29P, une comète volcanique froide // 29P, a cold volcanic comet

Une mystérieuse comète volcanique vient de se réveiller avec quatre éruptions majeures en moins de 48 heures. Elle a pulvérisé suffisamment de matière glacée pour devenir presque 300 fois plus brillante que la normale. Les dernières éruptions, les plus importantes depuis plus de trois ans, ne font qu’accroître la confusion sur le moment et la raison pour laquelle la comète explose.
La comète, connue sous le nom de 29P/Schwassmann-Wachmann (ou, plus simplement, 29P), est un objet fait de glace, d’environ 60 kilomètres de diamètre et une longueur trois fois plus grande que l’île de Manhattan à New York. C’est l’une des quelque 500 comètes baptisées « centaures » qui passent toute leur existence à l’intérieur du système solaire interne. En plus, 29P fait également partie d’un groupe encore plus rare, connu sous le nom de comètes cryovolcaniques, donc à lave froide.
Les comètes cryovolcaniques sont constituées d’une coquille remplie de glace, ou noyau, ainsi que de poussière et de gaz. Lorsque la comète absorbe suffisamment de rayonnement solaire, son intérieur de glace s’échauffe. La pression augmente à l’intérieur du noyau jusqu’à ce que la coquille se fissure et que l’intérieur de glace de la comète, ou cryomagma – mélange de monoxyde de carbone et azote gazeux, de glaces et d’hydrocarbures liquides – se disperse dans l’espace. Après une éruption, la chevelure – ou coma – de la comète, un nuage de cryomagma, se dilate, ce qui fait que la comète prend un aspect beaucoup plus brillant car elle réfléchit davantage les rayons du soleil.
Le 2 novembre 2024, 29P a connu sa première éruption majeure depuis près de deux ans. Elle a été rapidement suivie de trois autres plus importantes en moins de 48 heures. Les quatre éruptions ont expulsé un nuage de débris qui a réfléchi 289 fois plus de lumière que le noyau de la comète. Les scientifiques pensent qu’à mesure que la coma va se dilater, elle prendra peut-être une forme inhabituelle.
L’éruption du 2 novembre est la première éruption majeure de 29P depuis novembre 2022, époque où la comète a envoyé plus d’un million de tonnes de débris dans l’espace. Il s’agit également de la plus grande explosion depuis septembre 2021, lorsque cinq explosions successives avaient été observées au sommet de la comète
En avril 2023, les scientifiques ont réussi à prévoir pour la première fois une éruption de 29P ; la comète a alors fait exploser son sommet « comme une bouteille de champagne ». Cependant, il est extrêmement difficile de prévoir les éruptions, car la plupart d’entre elles se produisent de manière très sporadique et aléatoire, un comportement que les chercheurs n’ont pas encore réussi à expliquer.
La plupart des comètes cryovolcaniques gravitent autour du Soleil sur des orbites très elliptiques qui les conduisent aux confins du système solaire pendant des décennies, des siècles, voire des millénaires. Ce n’est que lorsqu’elles reviennent dans le système solaire interne qu’elles commencent à exploser régulièrement avant d’être renvoyées dans le système solaire externe.
29P orbite de manière circulaire autour du Soleil une fois tous les 15 ans, à une distance semblable à celle entre le Soleil et Jupiter, ce qui signifie que la quantité de rayonnement solaire qu’elle absorbe reste en grande partie constante. En conséquence, elle devrait entrer en éruption assez régulièrement et uniformément. Toutefois, les observations détaillées de la comète au cours des dernières décennies montrent que ce n’est pas le cas, ce qui laisse supposer que quelque chose que nous ne connaissons toujours pas influence le moment de son éruption.
Comme 29P ne s’approche jamais du Soleil, elle ne laisse jamais pousser de queue, comme celle derrière Tshuminchan-ATLAS qui a illuminé notre ciel alors qu’elle ne s’était jamais autant approchée de la Terre depuis 80 000 ans en octobre 2024.
Source : Space.com.

 

Image de la comète 29P/Schwassmann-Wachmann prise par le télescope Spitzer de la NASA après une éruption majeure en 2003.

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A mysterious volcanic comet has just reawoken with four major eruptions in less than 48 hours. It sprayed out enough icy marerial to make the object appear almost 300 times brighter than normal, . The latest eruptionss, which are the largest in more than three years, add to the growing confusion about when and why the comet blows its top.

The comet, known as 29P/Schwassmann-Wachmann (29P), is a large icy object about 60 kilometers across and about three times the length of Manhattan. It is one of around 500 comets known as « centaurs » that spend their entire lives confined to the inner solar system. However, 29P is also part of an even rarer group, known as cryovolcanic, or cold volcano, comets.

Cryovolcanic comets consist of an icy shell, or nucleus, filled with ice, dust and gas. When the comet absorbs enough of the sun’s radiation, its frosty interior get superheated. Pressure builds within the nucleus until the shell cracks and the comet’s icy interior, or cryomagma, sprays into space. After an eruption, the comet’s coma, a cloud of cryomagma, expands, making the comet appear much brighter as it reflects more of the sun’s rays.

On November 2nd, 2024, 29P experienced its first major eruption for almost two years, which was quickly followed by three larger ones in less than 48 hours. The four eruptions expelled a cloud of debris that reflected 289 times more light than the comet’s nucleus. Experts predict that, as the coma expands, it could take on an unusual shape.

This was 29P’s first major eruption since November 2022, when it spewed more than 1 million tons of debris into space. It is also the largest outburst since September 2021, when the comet blew its top five times in quick succession.

In April 2023, scientists successfully predicted an eruption from 29P for the first time, when the comet popped its top « like a champagne bottle. » However, predicting eruptions is extremely difficult because most of them happen very sporadically and at random, a behaviour that researchers not been able to explain yet.

Most cryovolcanic comets orbit the sun on highly elliptical orbits that take them to the outer reaches of the solar system for decades, centuries or even thousands of years at a time. It is only when they race into the inner solar system that they start to regularly explode before being sent back to the outer solar system.

However, 29P orbits the sun once every 15 years and has a circular orbit around the sun at a similar distance from our homestar as Jupiter, meaning the amount of solar radiation it absorbs remains mostly constant. As a result, it should erupt fairly regularly and evenly. But detailed observations of the comet over the last few decades show that this is not the case, hinting that something unknown influences when it erupts.

Because 29P never gets close to the sun, it also never grows a tail, like the one that trailed behind Tshuminchan-ATLAS which lit up our sky as it made its closest approach to Earth for 80,000 years in October 2024.

Source : Space.com.