Catégorie : Science

Hawaii, le roi des points chauds // Hawaii, the king of hot spots

Sur Terre, la plupart des volcans se forment au-dessus des limites de plaques tectoniques, là où les collisions et les accrétions peuvent créer des zones de fragilité dans la croûte et le manteau supérieur, ce qui permet à la roche en fusion de remonter vers la surface. L’archipel hawaiien se trouve à 3 200 km de la frontière tectonique la plus proche, et son existence a intrigué les géologues pendant des siècles.
En 1963, John Tuzo Wilson, un géophysicien, a émis l’hypothèse que les îles hawaiiennes reposent au-dessus d’un panache magmatique qui se forme lorsque la roche dans le manteau profond « bouillonne et s’accumule sous la croûte. » Ce «point chaud» pousse continuellement vers la surface et perce parfois la plaque tectonique, faisant fondre la roche environnante. La plaque se déplace au cours de millions d’années tandis que le panache magmatique reste relativement immobile. Le phénomène crée de nouveaux volcans à la surface de la plaque tandis que d’autres deviennent inactifs. Au final, on obtient des archipels tels que la chaîne sous-marine Hawaii-Empereur.
La théorie du point chaud a fait l’objet d’un large consensus au cours des décennies suivantes. Certaines observations ont confirmé cette théorie relativement récemment, dans les années 2000, quand les scientifiques ont commencé à placer des sismomètres au fond de l’océan. Les instruments ont fourni une radiographie du panache magmatique sous l’île d’Hawaii. Ils ont montré avec précision la direction et la vitesse du flux magmatique; les résultats confirment clairement la présence d’un point chaud.
Ce point chaud a probablement généré une activité volcanique pendant des dizaines de millions d’années, bien qu’il soit arrivé à sa position actuelle sous le Mauna Loa il y a seulement environ 600 000 ans. Tant qu’il y restera, il produira une activité volcanique. Plus près de la surface, il est encore très difficile de prévoir quand, où et quelle sera l’intensité des éruptions, malgré la profusion de sismomètres et de capteurs satellitaires.
Le panache magmatique qui alimente le Mauna Loa est principalement composé de basalte en fusion qui est moins visqueux que le magma que l’on rencontre sous des stratovolcans tels que le mont St. Helens et le Vésuve. Cela rend les éruptions du Mauna Loa moins explosives et contribue au long profil qui a donné son nom à la montagne et au type bien connu de volcan bouclier. Le Mauna Loa mesure environ 16 km de la base au sommet et couvre 5 180 kilomètres carrés.
Les satellites, bien qu’en constante amélioration, ne sont pas assez sensibles dans des conditions normales pour voir en profondeur à l’intérieur du Mauna Loa. Ils ne peuvent que déceler le réservoir magmatique peu profond à environ 3 kilomètres sous le sommet.
Les choses changent, cependant, lorsque le volcan commence à montrer des signes de réveil. Le magma pousse vers la surface plus rapidement; il fracture la roche et fait gonfler la surface du volcan. De telles déformations peuvent être captées par des sismomètres et les inclinomètres. À partir de ces données, ainsi que de celles sur les gaz et les cristaux émis lors de l’éruption, et de minuscules inflexions de la force gravitationnelle, une image de la situation commence à se faire jour.
Le Mauna Loa était entré en éruption pour la dernière fois en 1984, et dans les années qui ont suivi, il est resté inactif, même si son voisin, le Kilauea, est resté en éruption de manière quasi continue. Les premiers signes annonciateurs d’une éruption ont commencé à augmenter en fréquence et en intensité vers 2013, et les sismomètres ont détecté des essaims sismiques de faible magnitude. Un géophysicien de l’Université de Columbia a expliqué que certains séismes ont été causés par le poids du volcan sur le plancher océanique, mais la plupart résultent de la montée du magma qui fracture les roches et emprunte des chemins de moindre résistance.
La dernière éruption a commencé en décembre 2022 au sommet du Mauna Loa. Le magma a jailli de plusieurs fractures et a rempli la caldeira. Les éruptions précédentes avaient commencé au sommet et se sont déplacées vers une zone de rift, mais les scientifiques ne savaient pas quelle zone de rift choisirait le magma cette fois. Le rift nord-est signifiait la sécurité tandis que le rift sud-ouest pouvait mettre des milliers de personnes en danger.
A partir du début de l’éruption, la coulée de lave a ralenti sa progression, bien que manaçant de traverser la Saddle Road. Les fontaines de lave ont continué de jaillir de la zone de rift nord-est, mais les scientifiques étaient incapables de prévoir la suite des événements. Les volcanologues et les sismologues ont tenté d’analyser la situation en plaçant de nouveaux instruments autour des zones actives et en collectant des images satellites de la surface du volcan.
On ne sait pas quand la prochaine éruption se produira. Certains jeunes volcanologues de la Grande Île n’avaient jamais assisté à une éruption du Mauna Loa. Mais, comme l’a noté un géologue, « à l’échelle des temps géologiques, 38 ans, c’est très court. C’est juste quelque chose qui s’est produit pendant des milliers, voire des millions d’années, et ça ne va pas s’arrêter. »
Source : Big Island Now.

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Most volcanoes form above the boundaries of Earth’s tectonic plates, where collisions and separations can create anomalous areas in the crust and the upper mantle through which rock can push through to the surface. But the Hawaiian Islands are 3,200 km from the nearest tectonic boundary, and their existence puzzled geologists for centuries.

In 1963, a geophysicist named John Tuzo Wilson proposed that the islands, which are covered with layers of volcanic stone, sit above a magma plume, which forms when rock from the deep mantle « bubbles up and pools below the crust. » This “hot spot” continually pushes toward the surface, sometimes bursting through the tectonic plate, melting and deforming the surrounding rock as it goes. The plate shifts over millions of years while the magma plume stays relatively still, creating new volcanoes atop the plate and leaving inactive ones in their wake. The results are archipelagoes such as the Hawaiian-Emperor seamount chain.

The hot spot theory gained broad consensus in the subsequent decades. Some confirming observations came relatively recently, in the 2000s, after scientists began placing seismometers on the ocean floor. Tthe seismometers provided an X-ray of the magma plume rising beneath Hawaii. The instruments were able to accurately read the direction and speed of the magma’s flow; the results pointed resoundingly toward the presence of a hot spot.

This hot spot has probably been fomenting volcanic activity for tens of millions of years, although it arrived in its current position under Mauna Loa only about 600,000 years ago. And as long as it remains there, it will reliably produce volcanic activity.

Closer to the surface, predicting when, where and how intense these eruptions will be becomes more difficult, despite the profusion of seismometers and satellite sensors.

The magma plume fueling Mauna Loa is made primarily of molten basalt, which is less viscous than the magma beneath steeper stratovolcanoes such as Mount St. Helens and Mount Vesuvius. This makes the average Mauna Loa eruption less explosive and contributes to the mountain’s long profile: about 16 km from base to summit and covering 5,180 square kilometers.

Satellites, while ever improving, are not sensitive enough under normal conditions to see deeper into Mauna Loa than the shallow magma reservoir about 3 kilometers below the summit.

Things change, though, when the volcano starts showing unrest. Magma pushes upward more quickly, cracking rock below ground and causing the surface of the volcano to swell. Such deformations can be picked up by seismometers. From this, together with data about the gases and crystals emitted during the eruption and tiny inflections in gravitational force, a picture begins to emerge from the chaos.

Mauna Loa last erupted in 1984, and in the years afterward, it stayed mostly silent, even as the smaller neighboring volcano, Kilauea, erupted continuously. Rumblings in the ground beneath the volcano started increasing in frequency and intensity around 2013, and seismometers detected clusters of low-magnitude earthquakes deep underground. A geophysicist at Columbia University, said some earthquakes were caused by the volcano’s weight pushing down on the seafloor, but most result from rising magma, which presses up incessantly, fracturing rocks and forming paths of less resistance.

The last eruption began in December 2022 at the summit of the mountain, when magma spurted through fissures in the rock and filled the bowllike caldera. Previous eruptions had started in the summit and moved to a rift zone, but scientists did not know which of the two it would choose this time. The northeast flank would mean safety; the southwest could put thousands of people in danger.

Then, the lava flow slowed in its progression down the sides of the mountain, although it threatened to cross Saddle Road. Magma continued to erupt from the northeast rift zone, spurting upward in red fountains, and scientists were unsure what might come next.

In the meantime, volcanologists and seismologists tried to decipher the incoming data by placing more monitoring instruments around active zones and collecting more satellite images of the mountain’s surface.

There’s no knowing when the next eruption will occur. For some volcanologists on the Big Island, this is the first Mauna Loa eruption of their lifetimes. But, as one geologist noted, “on geological time scales, 38 years is pretty short. It’s just something that’s happened for thousands to millions of years, and it’s not going to stop doing that. You can’t hold back the magma forever.”

Source: Big Island Now.

Source: Wikipedia

Cascade de sang en Antarctique // Blood Falls in Antarctica

Dans le sud-ouest de l’Antarctique, le glacier Taylor présente une longueur d’environ 54 kilomètres. Il a été découvert par la British National Antarctic Expedition (1901-1904). Aujourd’hui, il est l’objet de mesures et de modélisations effectuées par des chercheurs de l’Université de Californie et de l’Université du Texas. Le Taylor est un glacier « à base froide », ce qui signifie que sa base est gelée et adhère au substrat rocheux en dessous. Les autres glaciers de la planète sont « à base humide », ce qui signifie qu’ils frottent le substrat rocheux en se déplaçant et déposent des matériaux comme les moraines le long de leurs bordures. Les glaciers à base froide se déplacent un peu comme du mastic, poussés par leur propre poids.
Le glacier Taylor a intrigué les géologues pendant des décennies parce qu’il donne naissance à une chute d’eau rouge-orangé, raison pour laquelle elle a été baptisée Blood Falls.
Le phénomène a été découvert par le géologue Griffith Taylor en 1911. À l’époque, il pensait que les algues rouges vivant dans l’eau étaient responsables de la teinte de la cascade. Plus d’un siècle plus tard, les scientifiques ont découvert que la couleur de la rivière était due à des sels de fer qui suintent de la glace et qui deviennent rouges lorsqu’ils entrent en contact avec l’air.
Dans une étude de 2017, les scientifiques ont découvert que le glacier Taylor s’est formé il y a environ 2 millions d’années, et recèle un lac d’eau salée sous une épaisse couche de glace. Des millions d’années plus tard, le lac a atteint le bord du glacier et laisse échapper l’eau salée.
Dans une étude effectuée en 2015 à l’aide d’un radar capable d’observer sous la glace (voir vidéo ci-dessous), les chercheurs ont découvert un réseau de rivières coulant dans des fissures à l’intérieur du glacier. Cela signifie que de l’eau liquide peut exister à l’intérieur d’un glacier extrêmement froid.
Bien que cela semble contre-intuitif, l’eau libère de la chaleur lorsqu’elle gèle, et cette chaleur réchauffe la glace plus froide environnante. La chaleur et la température de congélation plus basse de l’eau salée rendent possible le mouvement du liquide. Dans le monde, le glacier Taylor est le plus froid avec de l’eau qui coule constamment.
Dans une étude de 2009, des chercheurs ont découvert que le lac sous-glaciaire héberge une communauté de microbes capables de vivre à des conditions extrêmes, sans lumière ni oxygène. Au lieu de cela, ils utilisent du fer et du sulfate. Les chercheurs pensent que le lac emprisonné sous le glacier il y a des millions d’années était plein de microbes. Ils aimeraient savoir comment un écosystème fonctionne sous un glacier et comment ces écosystèmes peuvent se développer sous des centaines de mètres de glace et vivre dans des conditions de froid et d’obscurité permanentes pendant de longues périodes.
Les scientifiques pensent que l’étude de ces microbes sera une aubaine pour l’astrobiologie. Ils peuvent aider à comprendre comment la vie est possible dans d’autres mondes possédant des masses d’eau gelées similaires, comme la planète Mars.
Source : Business Insider, Yahoo Actualités.

En cliquant sur ce lien, vous verrez une vidéo (sous-titrée) qui fait un bon résumé de la situation sur le glacier Taylor :

https://youtu.be/085vQpDGZdw

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The Taylor Glacier is an Antarctic glacier about 54 kilometres long in the southwestern part of Antarctica. It was discovered by the British National Antarctic Expedition (1901–1904)

The Taylor Glacier has been the focus of a measurement and modeling effort carried out by researchers from the University of California and the University of Texas. It is is “cold-based,” meaning its bottom is frozen to the ground below. The rest of the world’s glaciers are “wet-based,” meaning they scrape over the bedrock, picking up and leaving obvious piles of debris (moraines) along their edges. Cold-based glaciers flow more like putty, pushed forward by their own weight.

The Taylor Glacier has puzzled geologists for decades because it produces a bright red river that oozes out of the ice, aptly named Blood Falls.

The phenomenon was first discovered by geologist Griffith Taylor in 1911. At the time, he thought that red algae living in the water was responsible for the water’s striking red hue. More than a century later, scientists found what causes the bloody river was iron salts seeping out of the ice that turn red when they make contact with the air.

In a 2017 study, scientists found that Taylor Glacier formed roughly 2 million years ago, trapping a saltwater lake under it. Millions of years later, the ancient lake has reached the edge of the glacier, squeezing out salt water.

In a 2015 study, using an ice-penetrating radar, researchers found a network of rivers flowing through cracks in the glacier. That means liquid water can exist inside an extremely cold glacier.

While it sounds counterintuitive, water releases heat as it freezes, and that heat warms the surrounding colder ice, The heat and the lower freezing temperature of salty water make liquid movement possible. Taylor Glacier is the coldest known glacier to have persistently flowing water.

In a 2009 study, researchers discovered that the underwater lake is home to unique inhabitants : a community of microbes that can survive extreme conditions, with no light or oxygen. Instead, they use iron and sulfate to survive.

Researchers believe the lake trapped beneath the glacier millions of years ago was full of microbes.

They would like to know how an ecosystem functions below glaciers, and how such ecosystems are able to persist below hundreds of meters of ice and live in permanently cold and dark conditions for extended periods of time.

Scientists believe studying these microbes will be a boon for astrobiology. They can shed light on how life might survive in other worlds with similar bodies of frozen water, like Mars.

Source : Business Insider, Yahoo News.

By clicking on this link, you’ll have access to a good video that sums up the situation on the Taylor Glacier :

https://youtu.be/085vQpDGZdw

Glacier Taylor et Blood Falls (Crédit photo: National Science Foundation)

Santorin (Grèce) sous la menace d’un volcan sous-marin // Santorini (Greece) under threat from an underwater volcano

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai le 15 janvier 2022 a montré à quel point l’éruption d’un volcan sous-marin peut être puissante. Elle a également confirmé que nous en savons très peu sur ces volcans et que davantage d’études devraient être entreprises.
Le Kolumbo est un bon exemple des volcans sous-marins potentiellement dangereux. Il est situé à une dizaine de kilomètres de l’île de Santorin en Grèce. Le volcan, dont le cratère mesure 1,5 km de diamètre, est connu pour ses éruptions explosives. La plus récente a eu lieu en l’an 1650 de notre ère. Quelque 70 personnes et plusieurs animaux ont été tués. Le Kolumbo est situé à la frontière entre deux plaques tectoniques, là où la plaque africaine est en subduction sous la plaque égéenne. Aujourd’hui, le sommet du Kolumbo se trouve à une dizaine de mètres sous le niveau de la mer et la base à environ 500 m de profondeur..
Une nouvelle étude publiée dans la section Geochemistry, Geophysics, Geosystems de l’American Geophysical Union (AGU) a révélé l’existence d’une chambre magmatique sous le Kolumbo, entre 2 et 4 km sous le plancher. A l’aide d’une technologie haute résolution, les chercheurs ont découvert que la chambre magmatique présente une grave menace car elle pourrait produire une éruption hautement explosive, accompagnée d’un tsunami, dans un proche avenir.
Les chercheurs ont détecté un corps magmatique qui s’est développé à un rythme moyen de 4 millions de mètres cubes par an depuis son éruption en 1650. La chambre contient maintenant environ 1,4 kilomètre cube de magma. Ce volume pourrait atteindre environ 2 kilomètres cubes dans les 150 prochaines années, ce qui correspond à la quantité estimée de magma que Kolumbo a éjecté il y a près de 400 ans.
Le volcan est situé sur l’Arc Hellénique. Les volcans de ce type, à la frontière courbe entre des plaques tectoniques convergentes, sont le siège des événements les plus explosifs sur Terre. Le risque dépend de la quantité de magma présente sous un volcan. Les méthodes tomographiques classiques utilisées jusqu’à présent ont une résolution relativement faible et ne donnent qu’une image floue des plus gros corps magmatiques.
L’étude montre également que des réservoirs magmatiques semblables pourraient ne pas avoir été détectés sur d’autres volcans actifs. Le Kolumbo représente une menace sérieuse et un système de surveillance en temps réel serait le bienvenu.
Compte tenu de l’impact sociétal potentiellement élevé d’une éruption explosive du Kolumbo, les auteurs de l’étude conseillent de mettre en place un observatoire permanent avec une surveillance continue de la sismicité,. Cet observatoire assurerait la surveillance de toute activité potentielle et permettrait de prendre les précautions nécessaires pour protéger la population locale.

Source : Magma Chamber Detected Beneath an Arc Volcano With Full-Waveform Inversion of Active-Source Seismic Data – AGU Geochemistry, Geophysics, Geosystems – October 2022, via The Watchers.

A lire aussi : A distinct source and differentiation history for Kolumbo submarine volcano, Santorini volcanic field, Aegean arc – AGU – 2026.

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The eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai on January 15th, 2022 showed how powerful the eruption of underwater volcanoes can be. It also confirmed that we know very little about these volcanoes and that more studies should be undertaken.

Kolumbo is a good example of the potentially dangerous submarine volcanoes. It is located about 10 km from the island of Santorini in Greece. The volcano, with a 1.5-km crater, is known for its explosive eruptions, with the most recent one occurring in 1650 CE. About 70 persons and several animals were killed. The volcano is situated on the boundary between two tectonic plates, where the African plate is subducting beneath the Aegean plate. Today, the summit of Kolumbo lies about 10 meters beneath the surface of the sea while the base is about 500 m deep.

A new study published in AGU’s Geochemistry, Geophysics, Geosystems has revealed the existence of a magma chamber beneath Kolumbo, 2-4 km beneath the seafloor. Using a high-resolution technology, the study found that the magma chamber poses a serious hazard as it could produce a highly explosive, tsunamigenic eruption in the near future.

Researchers were able to detect a body of mobile magma that has been growing at a rate of 4 million cubic meters per year ever since its eruption in 1650. The chamber now holds roughly 1.4 cubic km of magma. It could reach roughly 2 cubic km within the next 150 years, which was the estimated amount of magma Kolumbo ejected nearly 400 years ago.

The volcano is located on the Helleneic Arc. Arc volcanoes, which mark the curved boundaries between converging tectonic plates, host the most explosive events on Earth. The associated hazard depends on how much mobile magma is currently present beneath a volcano. Standard tomographic methods used so far have relatively low resolution and give a blurred picture of only the largest magma bodies.

The study also suggests that similar reservoirs may have gone undetected at other active volcanoes and suggests that Kolumbo poses a serious threat and deserves a real-time monitoring facility.

Given the potentially high societal impact of an explosive eruption at Kolumbo, the authors of the study suggest establishing a permanent observatory involving continuous earthquake monitoring, to ensure that any future activity is closely monitored, and the necessary precautions can be taken to mitigate the risk to the local population.

Source : Magma Chamber Detected Beneath an Arc Volcano With Full-Waveform Inversion of Active-Source Seismic Data – AGU Geochemistry, Geophysics, Geosystems – October 2022, via The Watchers.

A distinct source and differentiation history for Kolumbo submarine volcano, Santorini volcanic field, Aegean arc – AGU – 2026.

 

Source : AGU

Etude des courants telluriques sur le Kilauea (Hawaii) // Study of telluric currents on Kilauea Volcano (Hawaii)

Un nouvel article « Volcano Watch » du Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explique à ses lecteurs comment les scientifiques étudient la conductivité sous le Kilauea. Ce travail permettra d’en savoir plus sur le système d’alimentation magmatique du volcan. Le projet a débuté à l’été 2022 et s’achèvera après avoir couvert l’ensemble du volcan en 2023.
Une étude magnétotellurique consiste à mesurer de minuscules perturbations dans les champs magnétiques et électriques (telluriques) naturels de la Terre afin de savoir dans quelle mesure les roches souterraines conduisent l’électricité.
En 2022, les scientifiques ont collecté des données très pointues sur une quarantaine de sites du Parc national des volcans d’Hawaii. En février 2023, une équipe de géophysiciens du Bureau de l’U.S.G.S. à Denver collectera des données sur 65 autres sites dans le District de Puna, le long de l’East Rift Zone du Kilauea. La dernière phase des travaux aura lieu en mai et juin lorsque l’équipe de Denver rassemblera des données recueillies dans tous les sites restants à l’intérieur et à l’extérieur du Parc national.
L’étude magnétotellurique s’appuie sur l’énergie électromagnétique naturelle produite par une combinaison des vents solaires (flux continu de particules chargées émis par le Soleil) qui interagissent avec le champ magnétique terrestre et les impacts de foudre. L’énergie électromagnétique avec des périodes (inverses de la fréquence) comprises entre 1 milliseconde (1 000 cycles par seconde) et 4 000 secondes (21,6 cycles par jour) est enregistrée sur chaque site. Les données avec les plus longues périodes fournissent une mesure de la conductivité électrique à de plus grandes profondeurs.
Le magma sous la surface, ainsi que les systèmes hydrothermaux environnants, conduisent très bien l’électricité, contrairement aux coulées de lave refroidies et solidifiées. Le réseau dense de sites magnétotelluriques du Kilauea collectera des données qui seront utilisées pour cartographier en trois dimensions les zones de stockage du magma.
Les zones de haute conductivité sous la surface montrent où se trouve le magma sous le Kilauea, y compris le réservoir magmatique sommital, et le cheminement du magma entre le sommet et les zones de rift est et sud-ouest.
Le travail de terrain consistera à installer des capteurs pour mesurer les champs magnétiques et électriques terrestres sur chaque site. Pour obtenir des informations à plus grande profondeur, les données doivent être acquises en continu pendant 1 à 5 jours.
Une étude magnétotellurique effectuée en 2002 au sommet et sur l’Upper East Rift Zone du Kīlauea a montré des conducteurs souterrains dans trois zones distinctes à moins de 3 kilomètres de la surface. L’un se trouvait sous la caldeira du Kilauea, un second à 1,6 km au sud de la caldeira et un troisième sous et au sud du Pu’uO’o dans la Middle East Rift Zone. Les zones conductrices au sud du sommet et du Pu’uO’o se trouvaient dans des zones de failles susceptibles de contenir des fluides salins ou hydrothermaux électriquement conducteurs. Les corps conducteurs sous le sommet et Pu’uO’o représentent probablement le conduit entre le réservoir magmatique sommital et l’East Rift Zone qui a alimenté l’éruption en 2002.
Le projet magnétotellurique 2022-2023 couvrira presque toute la surface du Kilauea et permettra aux scientifiques d’obtenir plus de détails sur le système d’alimentation de la zone de rift sud-ouest et de la Lower East Rift Zone qui a alimenté l’éruption dans le District de Puna en 2018. Ces données,s’ajoutant aux données d’un relevé électromagnétique et magnétique aéroporté effectué en 2022 (voir ma note du 7 juin 2022), devraient permettre au HVO d’effectuer une tomodensitométrie très détaillée – CAT scan en anglais – du volcan. Les scientifiques espèrent pouvoir cartographier dans le détail les conduits d’alimentation de l’éruption de 2018 dans le District de Puna.
Vous trouverez plus de détails et des mises à jour sur l’avancement du projet à cette adresse :
https://www.usgs.gov/supplemental-appropriations-for-disaster-recovery-activities/science/2019-kilauea-disaster.
Source : USGS, HVO.

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A new « Volcano Watch » article by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explains its readers how scientists study subsurface conductivity beneath Kilauea. This work will reveal the volcano’s subsurface magmatic plumbing. The project started in the summer 2022 summer and will be completed over the entire volcano in 2023.

Magnetotelluric sounding is a geophysical technique that measures tiny perturbations in the natural Earth magnetic and electric (telluric) fields to map out how well underground rocks conduct electricity.

In 2022, scientists collected high-quality data at about 40 sites within Hawaiʻi Volcanoes National Park. In February 2023 the team of geophysicists from the U.S.G.S. Denver office will collect data at another 65 sites in the Puna District along Kīlauea’s East Rift Zone. The final phase of the work will occur in May and June when the Denver crew will collect any remaining sites both inside and outside of the national park.

The magnetotelluric sounding method relies upon natural electromagnetic energy from a combination of solar winds (continuous flow of charged particles from the Sun) interacting with the Earth’s magnetic field and global lighting strikes. Electromagnetic energy with periods (inverse of frequency) between 1 millisecond (1,000 cycles per second) to 4,000 seconds (21.6 cycles per day) are recorded at each site. The longer-period data provides a measure of electrical conductivity at greater depths beneath the ground surface.

The magma beneath the surface, as well as the surrounding hydrothermal systems, conducts electricity very well whereas cooled and solidified lava flows don’t. The dense network of magnetotelluric sites on Kilauea will collect data that are used to map the subsurface locations of magma in three dimensions.

Areas of high conductivity beneath the surface show where magma is located beneath Kilauea, including the summit magma reservoir and the pathways from there to Kilauea’s East and Southwest Rift Zones.

The field work will involve setting up sensors to measure the Earth’s magnetic and electric fields at each site. To get information from the greatest depths, data must be acquired continuously for 1 to 5 days.

A 2002 magnetotelluric study of the summit and upper East Rift Zone of Kīlauea volcano showed subsurface conductors in three distinct areas within 3 kilometers of the surface. One was beneath the Kilauea caldera, a second was 1.6 km south of the caldera, and a third was beneath and to the south of Pu’uO’o on the Middle East Rift Zone. The conductive zones south of the summit and Pu’uO’o were within fault zones that may have held electrically conductive saline or hydrothermal fluids. The conductive bodies below the summit and Pu’uO’o likely represent the magma conduit from the summit reservoir to the East Rift Zone that fed the ongoing eruption in 2002.

The 2022-2023 magnetotelluric project will cover almost the entire surface of Kilauea and allow scientists to see more detail about the subsurface plumbing of the Southwest Rift Zone and the lower East Rift Zone that fed the 2018 Puna eruption. These data, combined with the data from an airborne electromagnetic and magnetic survey flown in 2022 (see my post of June 7th, 2022) should give HVO a very detailed computed tomography scan – CAT scan – of the volcano. It is hoped that the subsurface plumbing that fed the 2018 Puna eruption will be mapped in detail.

More details and updates on the progress of the Kilauea subsurface conductivity project can be found here:

https://www.usgs.gov/supplemental-appropriations-for-disaster-recovery-activities/science/2019-kilauea-disaster.

Source : USGS, HVO.

 

Mesure de l’énergie électromagnétique à l’aide d’une boucle de fil de forme ovale de 15 m par 25 m suspendue à 30 m sous un hélicoptère (Source : USGS)