Catégorie : Science

Les prévisions des poulpes de l’Ouest Antarctique // The predictions of West Antarctica’s octopuses

Rappelez-vous : Paul le Poulpe était une pieuvre conservée dans l’aquarium Sea Life d’Oberhausen (Allemagne). L’animal a connu son heure de gloire en 2010 car il était censé pronostiquer les résultats des matches de la Coupe du monde qui avaient lieu cette année-là. Quelques prévisions exactes lui ont valu le titre honorifique d’oracle animalier. Les gardiens de l’aquarium lui présentaient deux boîtes contenant de la nourriture, décorées avec les drapeaux des équipes opposées lors d’un match. La boîte choisie par Paul en premier désignait la vainqueur futur de la partie.

Aujourd’hui, on nous raconte une autre histoire sur les poulpes en Antarctique. De petits céphalopodes, les poulpes de Turquet, se déplacent au fond de l’océan qui entoure ce continent depuis environ quatre millions d’années. Des chercheurs ont récemment découvert que l’ADN de ces créatures de 15 centimètres de long (sans les tentacules) pourrait aider à résoudre un très vieux mystère scientifique : quand la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental a disparu pour la dernière fois. Les résultats de leur étude ont été publiés en décembre 2023 dans la revue Science.

La calotte glaciaire de l’Antarctique occidental contient suffisamment d’eau pour faire monter le niveau de la mer de plus de 5 mètres dans le monde si elle fondait entièrement. Un tel événement inonderait de nombreuses villes côtières. Ces dernières années, le réchauffement des océans, causé par les émissions de gaz à effet de serre dus à la combustion de combustibles fossiles, a provoqué la fonte de la calotte glaciaire antarctique qui se trouve aujourd’hui dans une situation précaire. Une étude parue en octobre 2023 a révélé que dans les scénarios d’émissions les plus optimistes, la fonte de cette calotte glaciaire est inévitable. Mieux connaître son passé pourrait nous aider à comprendre ce qui nous attend. Un chercheur a déclaré : « Comprendre quel aspect avait la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental dans un passé récent, lorsque la température de la planète était similaire à celle d’aujourd’hui, pourrait nous aider à mieux prévoir l’élévation future du niveau de la mer. »
Les scientifiques se sont donc tournés vers les pieuvres de Turquet (Pareledone turqueti) pour obtenir des réponses. Ces animaux vivent tout autour du continent antarctique, mais leurs populations dans la mer de Ross et la mer de Weddell sont séparées par l’infranchissable barrière constituée par la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental et, de ce fait, ils s’éloignent rarement de leur lieu de résidence. Les chercheurs pensent que s’ils pouvaient parvenir à déterminer à quel moment les deux populations se sont croisées, cela pourrait donner des indications sur la dernière fonte de la calotte glaciaire.
L’équipe scientifique a séquencé l’ADN de 96 poulpes de Turquet en provenance de tout le continent, capturés accidentellement par des pêcheurs ou conservés dans des collections de musées. Bien que le spécimen le plus ancien date des années 1990, les chercheurs étaient persuadés que l’analyse génétique pourrait donner un aperçu de l’arbre généalogique des poulpes il y a des millions d’années.
Cette analyse génétique a révélé que les poulpes de la mer de Weddell et de la mer de Ross se sont croisés il y a 54 000 à 139 000 ans, au cours de la dernière période interglaciaire. La conclusion de l’analyse correspond aux soupçons des scientifiques selon lesquels une disparition de la calotte ouest antarctique s’est produite pendant cette période.
La température moyenne de notre planète est actuellement supérieure d’environ 1,2 °C à la moyenne préindustrielle. Au cours de la dernière période interglaciaire, la température de la Terre était d’environ 0,5 à 1,5°C supérieure à cette même moyenne préindustrielle, mais le niveau de la mer était environ 5 à 10 mètres plus haut qu’aujourd’hui. Bien qu’on ne sache toujours pas exactement quand la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental a fondu, ni combien de temps cela a pris, les scientifiques affirment que le phénomène pourrait se reproduire et leur étude constitue un sérieux avertissement pour la planète.
Source : Médias d’information internationaux.

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Just remember : Paul the Octopus was a common octopus kept in the Sea Life aquarium of Oberhausen (Germany). The animal was supposed to predict the results of World Cup matches in 2010. A few accurate predictions brought him worldwide attention as an animal oracle. Paul’s keepers would present him with two food-containing boxes decorated with the flags of the teams in an upcoming match. Whichever box Paul ate from first was considered his prediction for which team would win the match.

Today, there is another story about octopuses in Antarctica. In the sea surrounding this continent, small cephalopods called Turquet’s octopuses have been crawling along the ocean floor for some four million years. Researchers have recently discovered that the DNA of the 15-centimeter-long creatures (excluding arms) may help solve a longstanding scientific mystery: When did the West Antarctic Ice Sheet last collapse?  The results of their study was published in December 2023 in the journal Science.

The West Antarctic Ice Sheet (WAIS) holds enough water to raise global sea levels by more than 5 meters if it were to melt entirely, an inundation that would flood many coastal cities around the world. In recent years, global ocean warming fueled by high levels of greenhouse gas emissions from burning fossil fuels has left the ice sheet in a precarious situation. An October study found that even under best-case emissions scenarios, the sheet’s melting is inevitable. Still, learning more about its past could help us understand what’s to come. Said one reseracher : “Understanding how the WAIS was configured in the recent past when global temperatures were similar to today will help us improve future sea-level rise projections.”

So, the scientists turned to the Turquet’s octopus (Pareledone turqueti) for answers. While these animals live all around the icy continent, their populations in the Ross Sea and Weddell Sea are separated by the impassable WAIS and rarely move far from where they live. If researchers could determine how recently the two populations interbred, that might give some clues to when the ice sheet last melted.

The scientific team sequenced the DNA of 96 Turquet’s octopuses from all around the continent that were either accidentally caught by fishers or stored in museum collections. Though their oldest specimen was from the 1990s, genetic analysis could provide a glimpse millions of years back in the octopus family tree.

The genetic analysis revealed that the Weddell Sea and Ross Sea octopuses interbred between about 54,000 and 139,000 years ago, during a period known as the Last Interglacial. The conclusion matched with scientists’ suspicions that a collapse had occurred during that time.

Global average temperatures currently hover around 1.2°C higher than pre-industrial averages. During the Last Interglacial, the Earth was about 0.5 to 1.5°C warmer than pre-industrial averages, yet sea levels were about 5 to 10 meters higher than they are now. While it is still unclear exactly when the WAIS melted, or how long it took, scientists say the study is a stark warning for the planet.

Source : International news media.

Carte de l’Antarctique, avec la partie occidentale où la calotte glaciaire constitue une barrière entre les mers de Weddell au nord et de Ross au sud (Source: BAS)

Hawaii : mesure des gaz du Kilauea // Hawaii: Kilauea gas measurement

Selon le volcanologue français Haroun Tazieff, aujourd’hui disparu, l’étude des gaz volcaniques est une priorité car ils sont le moteur des éruptions. Deux gaz doivent surtout être étudiés : le dioxyde de soufre (SO2) et le dioxyde de carbone (CO2), même si d’autres gaz comme le sulfure d’hydrogène (H2S) et l’hélium (He) doivent également être pris en compte.
Un article récent Volcano Watch publié par l’Observatoire des volcans hawaïens (HVO) explique comment ces gaz sont mesurés entre les éruptions du Kilauea.
Lors des éruptions, le HVO signale fréquemment les taux d’émission de dioxyde de soufre (SO2) car c’est un moyen de suivre la progression de l’activité éruptive. Toutefois, pour les périodes précédant les éruptions, ou lorsqu’il y a une intrusion magmatique en cours sans éruption, le HVO s’appuie essentiellement sur des données géophysiques telles que la déformation du sol ou la sismicité, plutôt que sur des données géochimiques telles que les émissions de SO2.
Un autre type de gaz peut être important en période non éruptive : le dioxyde de carbone (CO2) qui a un comportement très différent du SO2 dans le système magmatique du Kilauea. Ces différences peuvent être exploitées pour mieux comprendre les processus qui se produisent sous la surface du sol. Par exemple, sur le Kilauea, le CO2 peut commencer à s’échapper du magma alors que ce dernier se trouve encore à plusieurs kilomètres sous la surface, alors que le SO2 est libéré de manière significative lorsque le magma se trouve à seulement quelques dizaines ou centaines de mètres sous la surface. Cela signifie souvent que l’on ne voit pas beaucoup de SO2 avant que la lave commence percer la surface.
Le problème du CO2 est qu’il est déjà présent en quantités très variables dans l’atmosphère, alors que le SO2 est normalement absent. Il est donc facile de détecter un signal de SO2 volcanique dans l’air ambiant, alors que le CO2 atmosphérique peut varier au cours d’une même journée, ainsi qu’avec les saisons.
Cependant, en coopération avec des chercheurs de l’Observatoire volcanologique des Cascades, le HVO a récemment accordé davantage d’attention aux données concernant le CO2 du Kilauea. L’Observatoire dispose d’une station multi-GAZ au sud-ouest de l’Halema’uma’u ; elle mesure quatre gaz volcaniques (CO2, SO2, H2S et vapeur d’eau), ainsi que des données météorologiques telles que la vitesse et la direction du vent.
Au lieu d’utiliser toutes les données CO2 de la station multi-GAZ, le HVO ne prend en compte que les données CO2 qui atteignent la station depuis certaines directions et certaines vitesses de vent. Cela permet d’essayer d’isoler le signal CO2 volcanique. Les scientifiques calculent des moyennes hebdomadaires de concentration de CO2. Une fois ce travail effectué, en examinant uniquement les données provenant de deux secteurs de Halema’uma’u (secteurs ouest et sud-est du cratère) avec des vitesses de vent modérées, ils obtiennent des tendances dans la concentration du CO2 en relation avec les récentes éruptions sommitales. En observant les données concernant ces deux directions du vent, les scientifiques ont pu constater que le CO2 semblait augmenter lentement et légèrement avant les éruptions sommitales du Kīlauea en juin et septembre. Après ces éruptions, les concentrations de CO2 ont chuté..
Aujourd’hui, depuis l’éruption de septembre, les concentrations de CO2 sont de nouveau en hausse, ce qui est probablement lié à l’intrusion magmatique dans les régions de stockage peu profondes situées sous la région sommitale et sous la caldeira sud.
Souvent, lorsque le Kīlauea entre en éruption, le HVO utilise le faible rapport CO2 / SO2 pour pouvoir dire que le magma alimentant l’éruption a été stocké à très faible profondeur, car ce rapport indique que le magma a déjà libéré la majeure partie de son CO2 avant l’éruption.
La prochaine étape de cette nouvelle méthode d’analyse des données gazeuses consistera à essayer de transformer les données de concentration de CO2 en taux d’émission de CO2, ce qui pourrait alors indiquer aux scientifiques non seulement que le magma est en train de monter à faible profondeur sous le Kilauea, mais aussi dans quelles proportions.
Source : USGS/HVO.

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For late French volcanologist Haroun Tazieff, the study of volcanic gases should be given priority as they are what drives the eruptions. Two main gases need to be studied : sulfur dioxide (SO2) and carbon dioxide (CO2), although other gases such as hydrogen sulfide (H2S) and helium (He) should also be taken into account.

A recent Volcano Watch article by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explains how these gases are measured between Kilauea’s eruptions.

During eruptions, HVO frequently reports sulfur dioxide (SO2) emission rates as a means of tracking the progression of eruptive activity. But for the periods before eruptions, or when there is an ongoing intrusion with no eruption, most of the data HVO relies on is geophysical data, such as deformation or seismicity, rather than geochemical data such as SO2 emissions.

There is another type of gas that can be important during non-eruptive periods :carbon dioxide (CO2) which behaves very differently from SO2 in Kilauea’s magmatic system. These differences can be exploited to help better understand processes occurring beneath the ground surface. For example, CO2 can begin to escape from Kilauea’s magma when it is still many kilometers beneath the surface whereas SO2 is largely released when magma is just a few tens or hundreds of meters beneath the surface. This often means we don’t see much SO2 being emitted until lava begins erupting at the surface.

The tricky thing about CO2 is that it is already present, and highly variable, in the atmosphere. This is different from SO2, which is not normally present. So it is easy to pick out a volcanic SO2 signal in ambient air measurements, but atmospheric CO2 can vary throughout the course of a day, as well as with the seasons.

Recently, however, in cooperation with researchers at the Cascades Volcano Observatory, HVO has been looking a little closer at CO2 data from Kilauea. The observatory has a multi-GAS station to the southwest of Halemaʻumaʻu that measures four volcanic gases (CO2, SO2, H2S and water vapor), as well as meteorological data such as wind speed and wind direction.

Instead of using all the CO2 data from the multi-GAS, HVO separates out CO2 data that reaches the station from certain directions at certain wind speeds. This allows to try to isolate the volcanic CO2 signal. The scientists calculate weekly averages of the CO2 concentration. Once they have done that, if they look only at data coming from two portions of Halemaʻumaʻu (the western and the southeastern parts of the crater) at moderate wind speeds, they see patterns in the CO2 concentration relative to the recent summit eruptions. For both wind directions, the scientists can see that CO2 coming from those directions appeared to increase slowly and slightly before the June and September Kīlauea summit eruptions. Once the eruptions occurred, CO2 concentrations dropped back down.

Today, since the September eruption, CO2 concentrations have been increasing again, and the increase is likely related to the intrusion of magma into the shallow storage regions beneath the summit and south caldera regions.

Often when Kīlauea erupts, HVO uses the low ratio of eruptive CO2 to SO2 to be able to say that the magma feeding the eruption was stored very shallow because that low ratio tells that the magma already degassed most of its CO2 before eruption.

The next step with this new data analysis method is to try to turn the CO2 concentration data into emission rates of CO2, which could then perhaps tell scientists not just that magma is rising to shallow depths beneath Kilauea, but how much magma is rising.

Source : USGS / HVO.

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Ces graphiques montrent les concentrations de dioxyde de carbone (CO2) dans deux zones sommitales du Kīlauea, de mars à octobre. Les carrés rouges et les cercles bleus représentent les moyennes hebdomadaires de concentration de CO2 mesurées à la station multi-GAZ du Kīlauea lorsque le vent vient de directions et à des vitesses spécifiques. Les symboles gris représentent les mesures individuelles (moyennes sur 30 minutes jusqu’à huit fois par jour). Les barres verticales roses représentent les éruptions du Kilauea de juin et septembre. (Source : USGS)

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These plots show carbon dioxide (CO2) concentrations in two summit areas of Kīlauea, from March to October. The red squares and blue circles represent weekly averages of CO2 concentration measured at the Kīlauea Multi-GAS Station when the wind is coming from specific directions and at specific wind speeds. Gray symbols represent individual measurements (30-minute averages up to eight times per day). The pink vertical bars represent Kilauea’s June and September eruptions. (Source: USGS)

Volcans sous-marins, subduction et séismes// Seamounts, subduction and earthquakes

Selon une nouvelle étude conduite par des chercheurs de l’Université de Memphis, et publiée en novembre 2023 dans le Journal of Geophysical Research : Solid Earth, un ancien volcan – ou mont – sous-marin (seamount en anglais) à cheval sur une plaque tectonique en train de s’enfoncer par subduction au large des côtes japonaises pourrait avoir déclenché plusieurs séismes majeurs inexpliqués par frottement contre une autre plaque tectonique située au-dessus.
Le volcan sous-marin éteint, connu sous le nom de Daiichi-Kashima Seamount, se trouve sur la plaque tectonique Pacifique, à environ 40 kilomètres de la côte est du Japon. C’est là que se rencontrent trois plaques tectoniques : la plaque Pacifique à l’est et la plaque Philippine au sud, qui glissent toutes deux sous la plaque Okhotsk au nord.

Contexte tectonique au Japon (Source : Wikipedia)

Le Daiichi-Kashima Seamount se trouve sur une partie de la plaque qui a commencé à s’enfoncer dans le manteau terrestre il y a entre 150 000 et 250 000 ans. Toutefois, ce volcan sous-marin est encore suffisamment proche de la surface – moins de 50 km de profondeur – pour déclencher des séismes. Alors que la majorité de l’activité sismique autour du Daiichi-Kashima Seamount se manifeste par de petites secousses, on a aussi enregistré plusieurs séismes avec des magnitudes M 7,0 et 7,8 en 1982 (M 7,0), 2008 (M 7,0) et 2011 (M 7,8). Jusqu’à présent, personne n’avait réussi à expliquer les causes de leur déclenchement.
Lorsqu’une plaque tectonique s’enfonce sous une autre plaque, les volcans sous-marins (seamounts) qui se trouvent à sa surface frottent la base de la plaque qui les surmonte. Une étude de 2008 a expliqué que ce frottement était trop faible pour déclencher de puissants séismes : il ne génère que de très petites secousses.

Source : ScienceDirect

Cependant, des données plus récentes laissent supposer le contraire. Les données sismiques recueillies au fond de l’océan au Japon indiquent que les monts sous-marins rencontrent une énorme résistance lorsqu’ils se déplacent à la surface d’une plaque subductrice et restent parfois bloqués. On peut lire dans l’étude que « le mont sous-marin lui-même est quasiment immobile, car il doit faire fasse à de très forts frottements. »
À mesure que le volcan sous-marin s’enfonce sous la plaque qui le surmonte, les contraintes s’accumulent sur son bord d’attaque. La zone située autour du volcan sous-marin se verrouille tandis que le reste de la plaque subductrice continue sa descente dans le manteau terrestre. « Les contraintes deviennent très fortes et au bout d’un certain temps, elles migrent vers l’intérieur. « Cette accumulation de contraintes ne peut pas continuer indéfiniment, et une libération brutale se produit lorsque le volcan sous-marin se libère brusquement de la plaque qui le surmonte. La plaque dominante donne un à-coup dans la direction opposée, ce qui déclenche un nouveau type de séisme que les auteurs de l’étude ont appelé « séisme de blocage ».
Des séismes de blocage ont peut-être déclenché des tsunamis dans le passé. Les dépôts de sédiments le long de la côte Est du Japon indiquent que d’énormes vagues ont frappé le littoral en 1677, après qu’un séisme ait secoué une zone de chevauchement avec le Daiichi-Kashima Seamount. Selon l’étude, « la rupture du volcan sous-marin en processus de subduction constitue la source la plus probable de ces grands séismes déclencheurs de tsunamis ».

Volcan sous-marin Minami Kasuga-2 dans l’océan Pacifique (Source : Université de Memphis)

Source  : Live Science.

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According to a new study by University of Memphis researchers, published in November 2023 in the Journal of Geophysical Research: Solid Earth, an ancient underwater volcano riding a sinking tectonic plate off the coast of Japan may have unleashed several unexplained major earthquakes by grinding against another tectonic plate above it.

The extinct underwater volcano, known as Daiichi-Kashima seamount, sits on the Pacific tectonic plate about 40 kilometers off Japan’s east coast. There, three tectonic plates intersect, with the Pacific plate to the east and the Philippine plate to the south both slipping beneath the Okhotsk plate to the north. The seamount sits on a section of the plate that began descending into Earth’s mantle between 150,000 and 250,000 years ago. But the seamount is still close enough to the surface to trigger earthquakes, as it currently sits less than 50 km deep. While the majority of the seismic activity around the seamount manifests as small tremors, there have been several earthquakes between magnitudes M 7.0 and 7.8 in 1982 (M 7.0), 2008 (M 7.0) and 2011 (M 7.8) that previous research has failed to explain.

When a tectonic plate subducts beneath another plate, the seamounts peppered across its surface scrape against the bottom of the overriding plate. A 2008 study suggested this friction was too weak to trigger earthquakes, creating only very small tremors.

However, newer data indicate the opposite. Seismic information gathered at the bottom of the ocean in Japan indicates seamounts encounter huge resistance as they ride along on a subducting plate and sometimes become stuck. One can read in the study that « the seamount itself is almost stationary, because it has very strong friction.

As the seamount digs into the overriding plate, stress accumulates on its leading edge. The region around the seamount becomes locked and grinds to a halt, while the rest of the subducting plate continues its creeping descent into Earth’s mantle. « Stress increases at the edge of the seamount and after some time, the stress propagates and migrates inward. » This buildup cannot continue infinitely, and the stress is eventually released when the seamount suddenly frees itself from the overriding plate and jerks forward. The overriding plate jolts in the opposite direction, triggering a new kind of earthquake that the authors of the study called a « hang-up » earthquake.

Hang-up earthquakes may have unleashed tsunamis in the past. Sediment deposits along Japan’s east coast indicate huge waves battered the coastline in 1677, after an earthquake shook an area overlapping with the Daiichi-Kashima seamount. According to the study, « the rupture of the subducted seamount thus provides the most plausible source for these great tsunami earthquakes. »

Source : Live Science.

Hawaii : les secrets des profondeurs // The secrets of the depths

Dans une étude publiée le 22 décembre 2022 dans la revue Science, une équipe scientifique du California Institute of Technology (Caltech) a proposé une réponse à la question : comment le magma issu du manteau profond se déplace-t-il vers la surface à Hawaii?
Les réservoirs magmatiques peu profonds qui alimentent les éruptions à Hawaii sont étudiés depuis un certain temps grâce au comportement des ondes sismiques. Les fluctuations de leur vitesse et de leur trajectoire indiquent aux scientifiques les types de matériaux traversés, avec des indications sur leur température, leur densité et leur composition. Cependant, pour vraiment comprendre ce qui gère ces processus volcaniques, les scientifiques ont besoin de savoir ce qui se passe à l’interface entre le manteau visqueux et la croûte solide. C’est ce que révèle la nouvelle étude.
La structure globale décrite dans l’étude est composée de plusieurs chambres allongées ou sills. [NDLR : un sill est une infiltration de roche magmatique entre deux couches plus anciennes d’autres roches (sédimentaires, volcaniques, métamorphiques)]. Lorsque les éruptions évacuent le magma des réservoirs peu profonds qui les surmontent, ces sills profonds semblent réagir.
Une activité sismique persistante dans une zone au sud-ouest du Kilauea et à une trentaine de kilomètres sous la surface avait précédemment laissé supposer l’existence possible d’un ensemble de failles permettant au magma de se déplacer des profondeurs vers des réservoirs proches de la surface. En outre, depuis les années 1980, certains signaux sismiques avaient suggéré que du magma s’agitait dans la région. Jusqu’à récemment, la véritable nature de ce labyrinthe souterrain reposait davantage sur la spéculation que sur la vérité scientifique. Ce dont les scientifiques avaient besoin, c’était d’un pic d’événements sismiques provenant de cette région précise. Une telle situation a semblé se produire en 2015 lorsque l’activité sismique dans la région s’est un peu accélérée.
Cependant, la vraie réponse est apparue en 2018. Après une éruption plus ou moins continue du Kilauea pendant 35 ans, une séquence éruptive majeure a commencé sur le volcan, avec l’émission d’énormes quantités de lave au cours de trois mois. La vidange du réservoir magmatique peu profond a provoqué l’effondrement spectaculaire de la zone sommitale.

Les géologues ont enregistré un pic significatif d’activité sismique profonde en 2019 sous la ville de Pāhala, à environ 40 km au sud-ouest du Kilauea. L’essaim sismique de Pāhala était une opportunité de découvrir ce qui se passait sous l’île, mais les scientifiques à eux seuls n’étaient pas été en mesure d’identifier individuellement tous les séismes car les plus petits étaient carrément étouffés par des événements plus importants.
L’équipe scientifique du Caltech a transmis l’intégralité de l’enregistrement de l’essaim sismique à un programme informatique automatique, une technique qui avait déjà été utilisée pour identifier des millions de séismes en Californie. Le programme a rapidement fait la différence entre les véritables séismes et les bruits parasites, puis il a identifié et caractérisé des milliers d’événements qui auraient été ratés par les programmes conventionnels de détection de signaux sismiques.
De novembre 2018 à avril 2022, le système a enregistré environ 192 000 séismes sous Pāhala. En transférant ces événements sur une carte, l’équipe scientifique a découvert avec surprise un ensemble de structures magmatiques représentant le cœur volcanique qui battait au sud d’Hawaii. Certains événements sismiques provenaient d’une région située à 28-32 km de profondeur. Ces séismes longue période sont généralement attribués aux vibrations produites par le mouvement des fluides, y compris le magma. L’essentiel de la sismicité provenait d’une zone située entre 35 et 43 km de profondeur. Ces séismes volcano-tectoniques délimitaient un certain nombre de structures en forme de feuille, presque horizontales ; certaines d’entre elles avaient 6,5 km de long et 4,8 km de large.
Le complexe Pāhala Sill semble donner naissance à plusieurs artères. Une voie majeure, marquée par des séismes indiquant des fracturations de roches, semble conduire directement dans l’un des réservoirs de magma peu profonds du Kilauea. Ce n’est peut-être pas une coïncidence, alors, si le complexe de sills a commencé à se manifester sans relâche en 2019. Lors de l’éruption de 2018, le Kilauea a été vidé d’une partie importante de son réservoir magmatique peu profond, ce qui a provoqué une chute de pression. Suite à cela, du magma a été aspiré dans les sills pour rétablir la pression. Des événements similaires se sont produits lors de la brève éruption du Kilauea en 2020.
Les prochaines études pourraient permettre de savoir si le Kilauea et le Mauna Loa, qui sont des voisins relativement proches à la surface, sont connectés en profondeur. À ce jour, il existe peu de preuves concrètes de cette hypothèse et les scientifiques conviennent généralement que les deux volcans sont indépendants l’un de l’autre.
Source : Caltech, The Washington Post.

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In a study published on December 22nd, 2022 in the journal Science, a scientific team from the California Institute of Technology (Caltech) has offered a possible answer to the question : how does magma from the deep mantle travel to the Hawaiian surface?

The shallow magma reservoirs that feed Hawaii’s eruptions have been known about for some time thanks to gthe behaviour of seismic waves. Changes in their speed and trajectory tell scientists what sorts of matter they have been travelling through, providing clues to its temperature, density and composition. However, to truly understand what drives these volcanic processes, scientists need to know what is happening at the interface of the squishy mantle and the solid crust. That is what is revealed by the new study.

The giant feature described in the study is made up of several elongated chambers or sills. When eruptions drain magma from the shallow reservoirs above, these deep-seated sills seem to react.

A persistent seismic activity from an area southwest of Kilauea and about 30 km below ground had previously suggested that a collection of faults may exist there, creating pathways for magma to travel from the depths to near-surface reservoirs. Besides, since the 1980s, special kinds of quakes have hinted that magma has been churning about in the region. But until recently, the true nature of this underground labyrinth was based more on speculation than scientific truth. What scientists needed was a sustained spike in quakes coming from that exact region. Things looked promising in 2015 when the region’s rumbling picked up a little.

However, the real answer appeared in 2018. After Kilauea had been erupting more or less continuously for 35 years, a major eruptive sequence began at the volcano. The event produced huge amounts of lava in three months. The drainage of the volcano’s shallow magma reservoir caused its summit to collapse dramatically.

Geologists recorded a shocking spike in deep seismic activity in 2019 below the town of Pāhala, which sits about 40 km southwest of Kilauea. While the Pāhala quake swarm was a chance to unearth the island’s buried magmatic treasure, scientists alone were not able to identify many of the individual quakes as the smaller ones were smothered by bigger events.

The scientific team from Caltech fed the entire recording of the seismic swarm to a machine learning program, a technique which had previously been used to identify millions of hidden quakes in California. The program quickly made the difference between what was a real quake and what was extraneous noise, then identified and characterized thousands of events that would have been missed by conventional seismic signal detection programs.

From November 2018 to April 2022, the system logged around 192,000 quakes below Pāhala. Plotting these events on a map, the team was stunned to discover a collection of pulsing magmatic structures which were the beating volcanic heart of southern Hawaii. Some of the quakes came from a region 28 to 32 km deep: these long-period earthquakes are usually attributed to the vibrations made by the movement of fluids, including magma. The bulk of the seismicity came from an area 35 to 43 km deep. These volcano-tectonic quakes delineated a number of near-horizontal sheetlike structures, some of them 6.5 km long and 4.8 km wide.

The Pāhala Sill Complex appears to have several arteries branching from it. One major pathway, marked by rock-breaking quakes, appears to lead right into one of Kilauea’s shallow magma reservoirs. It’s perhaps no coincidence, then, that the sill complex began to thunder relentlessly in 2019. During the 2018 eruption, Kilauea was drained of a significant portion of its shallow magma supply, causing a pressure drop. In response, magma was sucked into the sills to equalize the pressure. Similar events happened during Kilauea’s briefer 2020 eruption.

Further work may help resolve the controversial question of whether Kilauea and Mauna Loa, which are relatively close neighbours at the surface, are somehow connected at great depths. To date, little concrete evidence for this hypothesis exists, and experts generally agree that the two volcanoes are largely independent of one another.

Source : Caltech, The Washington Post.

Hypothèse du HVO sur le parcours de la lave sous le Kilauea

Le séisme de M 6,9 sur le Kilauea le 4 mai 2018 et ses répliques plusieurs mois plus tard (Source: USGS)