Catégorie : Science

Prévision de la trajectoire des coulées de lave // How to predict the path of lava flows

Les volcans effusifs avec leurs longues et spectaculaires coulées de lave ne sont pas les plus dangereux au monde. Ils sont bien moins menaçants que leurs homologues explosifs dont les coulées pyroclastiques peuvent détruire des villages entiers et tuer leurs habitants.
L’éruption actuelle du Piton de la Fournaise à La Réunion est tout à fait inoffensive. La lave coule calmement à l’intérieur de l’Enclos qui est une zone désertique.

Cependant, les coulées de lave peuvent devenir un danger si elles se dirigent vers des zones habitées. Il est peu probable qu’elles tuent des personnes, mais elles peuvent endommager ou même détruire des bâtiments et des maisons d’habitation. C’est la raison pour laquelle la prévision de la trajectoire empruntée par les coulées de lave peut être très importante dans certaines parties du monde. Par exemple, lorsque des coulées de lave dévalent les flancs du Kīlauea ou du Mauna Loa, les habitants d’Hawaii et les services d’urgence veulent savoir à quoi s’attendre.
Lors de l’éruption du Kilauea en 2018, la lave émise par 24 fractures a recouvert plus de 3 200 hectares dans le district de Puna et plus de 700 structures ont été détruites. Ces chiffres soulignent la nécessité de prévoir l’avancée des coulées de lave pour aider la Protection Civile, les habitants et le personnel de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO).
Des prévisions très précises pour d’autres risques naturels tels que les ouragans, les inondations, la sécheresse et même la propagation du vog (brouillard volcanique) du Kilauea sont désormais monnaie courante. La prévision de la trajectoire emprunté par les coulées de lave pourrait également s’avérer très utile.
La réussite des prévisions pour les autres risques naturels repose sur la capacité à simuler des flux d’eau ou d’air. Même si le mouvement de ces fluides est généralement beaucoup plus complexe que celui de la lave, nous avons beaucoup plus d’informations sur le comportement de l’eau et de l’air que sur celui de la lave en tant que matériau. En effet, nous ne pouvons pas voir à l’intérieur d’une coulée de lave pour observer ce qui se passe sous la surface, alors que c’est possible pour l’eau et l’air. [NDLR: De la même façon, au cours de ma conférence sur les glaciers, je fais souvent remarquer que l’étude de leur comportement est plus facile que celui du magma car tout se passe en surface].
Les chercheurs appliquent les principes de la dynamique des fluides aux coulées de lave depuis plus de 40 ans, mais la plupart des simulations sont trop lentes à mettre en place lors d’une crise éruptive, quand on veut vraiment savoir quelle direction la lave va emprunter et à quel moment elle atteindra une zone précise.
Pour essayer de répondre à cette question, les scientifiques du HVO prévoient depuis de nombreuses années la trajectoire globale des coulées de lave en utilisant le principe de la pente la plus raide. Dans de nombreux cas, ces prévisions fonctionnent assez bien; cependant, cette méthode ne peut pas déterminer à elle seule quand la lave atteindra une certaine zone. Elle prévoit la trajectoire de la lave, mais ne prend pas en compte sa vitesse, ni la longueur finale de la coulée.
Pour essayer de répondre à ces questions, les scientifiques de l’USGS ont mis au point un nouveau modèle de prévision des coulées de lave basé sur la simulation de la lave pendant qu’elle s’écoule à travers la topographie réelle, tout en se refroidissant et en se solidifiant. Ce modèle est conçu avec une physique simplifiée mais réaliste; il permet de réaliser en quelques minutes sur un ordinateur portable la simulation de 24 heures de progression de la lave.
Cependant, une seule simulation de ce type ne fournit pas suffisamment d’informations. En l’exécutant plusieurs fois avec une gamme d’entrées de données, on obtient de bien meilleurs résultats. Il s’agit d’une technique couramment mise en oeuvre dans la prévision de conditions météorologiques extrêmes telles que les ouragans et elle fait aujourd’hui partie des techniques de pointe dans la recherche sur les risques volcaniques. Les scientifiques du HVO s’efforcent de produire des ensembles à l’aide de ce nouveau modèle. Leur but est de prévoir avec succès les zones menacées par la lave lors des prochaines éruptions.
Bien que nous ignorons encore beaucoup de choses sur le comportement d’un volcan, nous sommes capables de faire des prévisions à court terme. Ces prévisions, même sur de courtes périodes, donnent aux personnes susceptibles de se trouver sur la trajectoire des coulées de lave la possibilité de se préparer à d’éventuelles évacuations.
Source : USGS, HVO.

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Effusive volcanoes with their long and spectacular lava flows are not known as the most dangerous volcanoes in the world. They are far less threatening than their explosive counterparts whose pyroclastic flows can destroy whole villages and kill their inhabitants.

The current eruption of Piton de la Fournaise on Reunion Island is definitely harmless. Lava flows calmly within the Enclos which is a desert area.

However, lava flows can become a danger if they head towards populated areas. They are unlikely to kill people but thay can damage or even destroy structures and houses. This is the reason why forecasting the path of lava flows can be very important in some parts of the world. For instance, when lava flows break out on the flanks of Kīlauea or Mauna Loa, Hawaii residents and emergency agencies want to know what to expect.

During the 2018 Kilauea eruption, lava from 24 fissures inundated more than 3,200 hectares of land in the Puna District and more than 700 structures were destroyed. Such figures highlight the need for forecasting the advance of lava flows to help emergency managers, residents, and Hawaiian Volcano Observatory (HVO) staff.

Highly accurate forecasts for other natural hazards such as hurricanes, flooding, drought, and even the spread of vog from Kilauea are now commonplace. Forecasting the route taken by lava flows might also prove very useful.

The most successful forecasting efforts for other natural hazards rely on the ability to simulate flows of water or air. Even though the motion of these fluids is typically much more complex than that of lava, we know a great deal more about water and air than lava as a material. We can’t see inside a lava flow to observe what is happening below the surface the way we can for water and air.

Although researchers have been applying the principles of fluid dynamics to lava flows for more than 40 years, most simulations are too slow to use during a crisis when we really want to know where the lava headed and when it will reach a certain area.

To help answer that question, HVO scientists have for many years forecasted the general path of lava flows using the principle of steepest descent. In many cases, these forecasts have worked really well; however, this method can’t by itself determine when lava will reach a certain area because it predicts only the route, not the speed or the flow’s final length.

To help answer these questions, USGS scientists are developing a new lava flow forecasting model based on the simulation of lava as it flows across real topography while cooling and solidifying. This model is designed with simplified, but realistic physics, enabling the simulation of 24 hours of lava advance in as little as a couple of minutes on an ordinary laptop.

However, a single simulation does not provide much information. By running it many times with a range of inputs, the collection of all these models can give a much better idea of the range of possible outcomes. This has been a common practice in forecasting hazardous weather such as hurricanes for many years and is now the cutting edge in volcanic hazards research. HVO scientists are investigating how to produce ensembles using this new model, with the goal of successfully forecasting lava inundation during future eruptions.

Although there is a great deal we do not know about what a volcano is about to do, we can make some short-term forecasts based on what is currently happening. These forecasts, even over short periods of time, give people in the path of lava flows the ability to plan and get ready for possible evacuations.

Source: USGS, HVO.

Coulée de lave sur le Kilauea en 2018 (Crédit photo: HVO)

 

Exemple de simulation de l’avancée d’une coulée de lave émise par la Fissure 22 lors de l’éruption du Kīlauea en 2018. Les contours de couleur montrent le front de coulée de lave par incréments d’une heure. La simulation a prévu l’entrée dans l’océan au bout de 22 heures. C’est à peu près le temps qu’a mis la lave dans la réalité. (Source: USGS)

Surveillance des petits geysers de Yellowstone // Monitoring of the small geysers of Yellowstone

Le Parc National de Yellowstone aux États-Unis possède la plus grande concentration de geysers au monde. Le plus populaire est sans aucun doute le Vieux Fidèle – Old Faithful – dont les éruptions se produisent de manière régulière. D’autres geysers comme le Castle Geyser ou le Steamboat Geyser se manifestent, eux aussi, de manière spectaculaire, mais il est plus difficile de prévoir ces événements. Les autres geysers du parc entrent en éruption quand ils en ont envie. Ces éruptions peuvent se produire soudainement et violemment et devenir un danger pour les visiteurs qui se trouveraient à proximité.
Le principe de fonctionnement des geysers est bien connu. L’eau de surface (pluie ou neige) s’infiltre dans la terre. Lorsqu’elle s’approche d’une source de chaleur comme une chambre magmatique, elle est peu à peu portée vers son point d’ébullition, mais les conditions de pression qui règnent en profondeur sont si extrêmes qu’elles empêchent l’eau d’entrer en ébullition et de s’évaporer. A l’approche de la surface, la pression chute considérablement et l’eau peut alors entrer subitement en ébullition. Se faisant, elle se change rapidement en vapeur et occupe tout d’un coup un volume bien plus important qu’elle ne le faisait à l’état liquide. Cela se traduit en surface par des jets de vapeurs et fumerolles, par des bassins d’eau bouillonnante, mais aussi par des éruptions d’eau et de vapeur : les geysers !

Le Porkchop Geyser dans le Norris Geyser Basin était autrefois une petite source chaude qui se manifestait parfois sous forme d’un geyser. Cependant, en 1985, le comportement du geyser a changé. Il a commencé à envoyer des panaches d’eau à 6 ou 10 mètres de hauteur à partir d’un cratère sec le plus souvent. On entendait parfois le grondement des explosions à plus d’un kilomètre de distance et, en hiver, les panaches de vapeur formaient des cônes de glace de plus de 6 mètres de hauteur. Puis, dans l’après-midi du 5 septembre 1989, le geyser a de nouveau changé son comportement avec des jets d’eau chaude de 15 à 25 mètres de hauteur. Puis il a carrément explosé. L’explosion a arraché des roches et envoyé des matériaux plus petits à plus à 60 mètres de distance, laissant derrière elle un cratère de 3 mètres de diamètre. Heureusement, il n’y avait personne à proximité et il n’y eut aucun blessé.
Les scientifiques de l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone, de l’Université de l’Utah et de l’Université du Wyoming ont mis en place un réseau de sismomètres, de stations GPS et de jauges dans les rivières du parc. L’objectif est de comprendre comment se comporte la caldeira de Yellowstone et de prévoir tout changement significatif.
Aujourd’hui, les volcanologues de Yellowstone veulent essayer de mieux comprendre les zones géographiques plus réduites comme le Norris Geyser Basin qui présentent plus de risques que les manifestations éventuelles et peu probables du super volcan. Cela fait partie d’un nouveau plan décennal de l’Observatoire visant à améliorer la surveillance et l’évaluation des risques liés à l’activité volcanique, hydrothermale et sismique à Yellowstone. Ce plan se décompose en deux volets : « backbone » et suivi de l’activité hydrothermale.
La surveillance backbone ou «épine dorsale» comprend le renforcement du système déjà en place à l’échelle de la caldeira. Le suivi de l’activité hydrothermale est nouveau. Son objectif est de contrôler l’activité dans les zones hydrothermales de Yellowstone afin de mieux la prévoir.
Dans les zones de petits geysers, les données de surveillance satellitaire indiquent que le sol peut se soulever pendant l’été lorsqu’il y a plus d’eau présente dans le sous-sol et s’affaisser à la fin de l’été lorsque cette eau s’est évacuée. Une surveillance plus étroite permettra de confirmer ce phénomène, mais indiquera aussi si un geyser isolé présente un comportement anormal comme ce fut le cas pour le Porkchop Geyser. De telles explosions hydrothermales se produisent lorsque l’eau se transforme en vapeur et doit immédiatement s’échapper vers la surface. Selon les scientifiques de Yellowstone, de telles explosions sont relativement courantes et se produisent une ou deux fois par an dans l’arrière-pays. Il s’agit d’un « risque sous-estimé » dans le Parc proprement dit et « bien plus important d’un point de vue humain qu’une éruption volcanique ». L’Observatoire Volcanologique de Yellowstone espère installer la première station de surveillance dans le Norris Geyser Basin en 2023.
Adapté d’un article du Jackson Hole News & Guide.

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Yellowstone National Park in the United States has the largest concentration of geysers in the world. The most popular is undoubtedly Old Faithful whose eruptions occur in a regular way. Other geysers like Castle Geyser or Steamboat Geyser erupt in a dramatic way but it is more difficult to predict these events. The other geysers in the park erupt when they feel like it. These eruptions may occur suddenly and violently and become a danger to visitors that would stand close by.

The operating principle of geysers is well known. Surface water (rain or snow) seeps into the ground. When it approaches a heat source such as a magma chamber, it is gradually brought to its boiling point, but the pressure conditions prevailing at these depths are so extreme that they prevent water from boiling and evaporating. Approaching the surface, the pressure drops considerably and the water can then suddenly boil. In doing so, it quickly changes into vapour and suddenly occupies a much larger volume than it did in the liquid state. This is reflected on the surface by jets of steam and fumaroles, by pools of bubbling water, but also by eruptions of water and steam called geysers.

The Porkchop Geyser in the Norris Geyser Basin was once a small hot spring that occasionally erupted. However, in 1985 the geyser’s behaviour changed. It started sending plumes of water 6 to 10 meters high from a mostly dry crater. The roaring sound of the explosion could occasionally be heard from more than one kilometer away, and in winter the spray created ice cones more than 6 meters high. Then, on the afternoon of September 5th, 1989, the geyser changed again with jets of hot water 15-25 meters tall. Then the geyser exploded. The blast uprooted rocks and sent smaller material more than 60 meters away, leaving a 3-meter-wide crater. Fortunately there was no one close enough to be hurt.

Scientists at the Yellowstone Volcano Observatory, thz University of Utah and University of Wyoming have set up a network of seismometers, GPS stations and stream gauges which measure the temperature, flow and chemistry of the park’s rivers. The goal is to understand how the Yellowstone Caldera is acting and predict any substantial changes.

Today, Yellowstone volcanologists are gearing up to try to better understand smaller geographies like the Norris Geyser Basin that pose a greater risk to human health and safety than less likely large-scale super volcano activity. This is part of the Volcano Observatory’s new 10-year plan to improve monitoring and hazards assessments of volcanic, hydrothermal and earthquake activity in the Yellowstone Plateau. That plan is broken down into two parts: “backbone” and hydrothermal monitoring.

“Backbone” monitoring includes beefing up the larger, caldera-wide system already in place. The hydrothermal monitoring is new. Its aim is to track activity within Yellowstone’s individual thermal areas and geyser basins in order to better forecast their activity.

In smaller geyser basins, satellite monitoring data indicates that the ground may rise during the summer when there’s more water present and fall in late summer when that water drains away. More detailed monitoring could confirm that, but also indicate that an individual geyser basin is doing something weird, like getting ready to explode, like Porkchop Geyser did. Such hydrothermal explosions are caused by water flashing to steam and immediately having to escape its container. According to Yellowstone scientists, such explosions are relatively common, happening once every year or two in the backcountry. They are an “under-appreciated hazard” in the front country and “one that’s far more important on human time scales than a volcanic eruption.” The Yellowstone Volcano Observatory hopes to set up the first geyser basin monitoring station in Norris Geyser Basin in 2023.

Adapted from an article in the Jackson Hole News & Guide.

Photos: C. Grandpey

Le lithium de la Salton Sea (Californie) // The Salton Sea lithium (California)

À environ 60 kilomètres au nord de la frontière entre la Californie et le Mexique se trouve la mer de Salton – Salton Sea. Il s’agit d’une vaste étendue d’eau qui a été autrefois un lieu de divertissement très populaire. Aujourd’hui, c’est fini. La contamination de l’eau et des décennies de sécheresse ont fait d’effondrer son écosystème et ont donné naissance à des villes fantômes.
Au sein de cette catastrophe environnementale, la California Energy Commission estime qu’il y a suffisamment de lithium dans la Salton Sea pour répondre à toute la demande future des États-Unis et à 40 % de la demande mondiale. C’est une bonne nouvelle pour l’industrie des véhicules électriques, car le lithium est le dénominateur commun à tous les types de batteries alimentant ces véhicules.
En général, l’extraction du lithium se fait soit par une exploitation à ciel ouvert, soit par des bassins de décantation et d’évaporation où on pompe la saumure contenant du lithium à la surface. Ces deux méthodes ont un énorme impact sur l’environnement. De plus, elles sont souvent très gourmandes en eau; elles génèrent aussi beaucoup de contamination et de déchets, comme on peut le voir en Amérique du Sud.
A côté de ces modes d’extraction traditionnels, trois entreprises autour de la Salton Sea développent des procédés chimiques pour extraire le lithium de manière beaucoup plus propre, en tirant parti des riches ressources géothermiques de la région. Près de la Salton Sea, il y a déjà 11 centrales géothermiques en activité, dont 10 appartiennent à BHE Renewables, la division des énergies renouvelables de Berkshire Hathaway.
Le président de BHE Renewables a déclaré : « Nous pompons déjà 190 000 litres de saumure par minute dans l’ensemble de nos 10 installations géothermiques et nous utilisons la vapeur de cette saumure pour générer de l’énergie propre.
Deux autres sociétés, EnergySource and Controlled Thermal Resources (CTR) développent également des installations géothermie-lithium à côté de la Salton Sea. General Motors a déjà promis de s’approvisionner en lithium auprès de la CTR.
Cette nouvelle industrie pourrait être une aubaine économique majeure pour la région, où la majorité de la communauté mexicaine-américaine est confrontée à des taux élevés de chômage et de pauvreté et souffre de problèmes sanitaires à cause de la poussière toxique qui s’échappe du lit asséché de la Salton Sea.
Fin mars 2022, le président Joe Biden a cautionné le Defense Production Act pour stimuler la production de minéraux pour batteries de véhicules électriques tels que le lithium, le nickel, le cobalt, le graphite et le manganèse.
Le problème, c’est que l’extraction du lithium à partir de saumures géothermiques n’a jamais été réalisée à grande échelle. Il reste donc à voir si l’industrie des véhicules électriques, les populations locales et l’environnement bénéficieront réellement de cette nouvelle technologie d’extraction du lithium.
Ce n’est pas la première fois que l’on s’intéresse à l’extraction du lithium dans la Salton Sea. La start-up Simbol Materials a construit une usine de démonstration, mais elle a cessé ses activités en 2015 et n’a jamais développé d’infrastructures à l’échelle commerciale.
Depuis cette époque, la demande de lithium a explosé et, après avoir fortement chuté en 2018, les prix augmentent à nouveau, ce qui encourage des projets qui n’auraient peut-être pas été rentables auparavant. Si le trio d’entreprises mentionné ci-dessus peut prouver que sa technologie est opérationnelle, il pourra tirer beaucoup d’argent des centaines de milliers de tonnes de lithium disponibles dans la région.
Selon un responsable de la CTR, le gisement de Salton Sea, pleinement exploité, pourrait fournir plus de 600 000 tonnes de lithium par an, alors que la production mondiale est inférieure à 400 000 tonnes actuellement. Contrairement à Berkshire Hathaway et EnergySource, la CTR n’a pas de centrales géothermiques dans la région. La compagnie construit donc une installation conjointe de récupération géothermique et de production de lithium. Actuellement, la CTR construit une usine de démonstration et prévoit d’ouvrir sa première installation de production à grande échelle d’ici le début de l’année 2024. Elle fournira alors 20 000 tonnes de lithium à General Motors. La première usine de la CTR devrait coûter environ un milliard de dollars, mais les trois sociétés s’attendent à ce que ce prix baisse à mesure que la technologie se développera.
La CTR utilise la technologie d’échange d’ions pour récupérer le lithium. Avec cette méthode, la saumure géothermique s’écoule à travers des réservoirs remplis de billes de céramique, qui absorbent le lithium de la saumure. Lorsque les billes sont saturées, le lithium est éliminé avec de l’acide chlorhydrique et il reste du chlorure de lithium. Il s’agit d’un produit intermédiaire que la CTR prévoit de raffiner sur place, ce qui donnera du carbonate de lithium ou de l’hydroxyde de lithium. Il s’agit d’une poudre prête à être traitée et transformée en précurseurs chimiques, puis transformée en cellules de batterie.
La société Berkshire Hathaway utilise également la technologie d’échange d’ions, mais elle n’a pas divulgué le processus de fabrication..

EnergySource a développé une technologie connue sous le nom de Integrated Lithium Adsorption Desorption, ou ILiAD, et va construire une usine à grande échelle qui devrait être opérationnelle d’ici 2024.
Il convient de noter que les trois sociétés prévoient de raffiner le lithium sur place, un processus qui se déroule normalement à l’étranger. Toutefois, elles ne sont pas équipées pour gérer des étapes suivantes, telles que le traitement chimique et la fabrication de cellules de batteries, qui se déroulent encore principalement en Asie.
La nouvelle industrie pourrait avoir un impact majeur sur Imperial Valley dans la région de la Salton Sea, où de nombreux habitants à faible revenu travaillent dans l’agriculture et où le taux de chômage est de 12%, plus de trois fois la moyenne nationale.
La Californie a mis sur pied la Lithium Valley Commission afin que le gouvernement, l’industrie et les parties prenantes de la population puissent se réunir et analyser les opportunités potentielles que l’extraction du lithium pourrait apporter.
Les écologistes voient également ce développement technologique comme une opportunité de restaurer l’habitat dans la mer de Salton. Alors que la Californie travaille sur le problème depuis des années, les défenseurs de l’environnement poussent l’État à accélérer les projets impliquant la création d’étangs à faible salinité où des espèces de poissons et d’oiseaux pourraient prospérer. Avec l’excédent budgétaire de l’Etat, les choses commencent enfin à bouger.
Alors que les projets miniers d’extraction du lithium font face à des réactions négatives dans d’autres parties des Etats Unis, il semble que l’extraction du lithium dans la Salton Sea fédère la plupart des parties prenantes. La grande question maintenant est de savoir si cela fonctionnera.

Source: CNBC.

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About 60 kilometers north of the California-Mexico border lies the Salton Sea. Though the lake was once a popular entertainment spot, water contamination and decades of drought have contributed to a collapse of its ecosystem and given rise to ghost towns.

But amid this environmental disaster, the California Energy Commission estimates that there is enough lithium at the Salton Sea to meet all of the United States’ future demand and 40% of the world’s demand. This is good news for the booming electric-vehicle industry, as lithium is the common denominator across all types of EV batteries.

Traditionally, lithium extraction involves either open-pit mining or evaporation ponds, which work by pumping lithium-containing brine to the surface and waiting for the water to dry up. Both of these methods have huge land footprints, are often very water intensive and can create a lot of contamination and waste, as can be seen in South America.

However, three companies at the Salton Sea are developing chemical processes to extract lithium in a much cleaner way, taking advantage of the Salton Sea’s rich geothermal resources. Near the lake, there are already 11 operating geothermal power plants, 10 of which are owned by Berkshire Hathaway’s renewable energy division, BHE Renewables.

Says the president of BHE Renewables: “We are already pumping 190,000 liters of brine per minute across all of our 10 geothermal facilities to the surface and we’re using the steam from that brine to generate clean energy.”

Two other companies, EnergySource and Controlled Thermal Resources, or CTR, are also developing joint geothermal-lithium facilities at the Salton Sea, and General Motors.

This new industry could be a major economic boon to the region, where the majority Mexican-American community faces high rates of unemployment and poverty and suffers health impacts from the toxic dust that blows off the Salton Sea’s drying lake bed.

At the end of March 2022, President Joe Biden invoked the Defense Production Act to boost production of EV battery minerals such as lithium, nickel, cobalt, graphite and manganese.

But extracting lithium from geothermal brines has never been done before at scale, so it remains to be seen whether the electric-vehicle industry, the local community and/or the environment will actually benefit.

This is not the first time there has been interest in lithium recovery at the Salton Sea. The start-up company Simbol Materials developed a demonstration plant, but the company ceased operations in 2015 and never developed a commercial-scale facility.

Since then, demand for lithium has shot up and, after falling sharply in 2018, prices are surging once again, incentivizing projects that might not have been economical before. If the current trio of companies can prove their technology works, they stand to make a lot of money from the hundreds of thousands of tons of lithium in the area.

According to a CTR official, the Salton Sea field, fully developed, could well serve over 600,000 tons a year, when the world production is less than 400 thousand tons now. Unlike Berkshire Hathaway and EnergySource, CTR does not have any geothermal power plants in the region, so it is building a joint geothermal and lithium recovery facility all at once. Currently, the company is constructing a demonstration plant and plans to open its first full-scale facility by the beginning of 2024, providing 20,000 tons of lithium to General Motors. CTR’s first plant is expected to cost about one billion dollars, but all three companies expect that price to drop as the technology develops further.

CTR is using ion-exchange technology to recover lithium. In this method, geothermal brine flows through tanks filled with ceramic beads, which absorb lithium from the brine. When the beads are saturated, the lithium is flushed out with hydrochloric acid, and lithium chloride remains. This is an intermediary product that CTR plans to refine on-site, yielding lithium carbonate or lithium hydroxide, a powder that’s ready to be processed and transformed into precursor chemicals and then manufactured into battery cells.

Berkshire Hathaway is also using ion-exchange technology, though the company has not revealed about how it will work.

EnergySource has developed a technology known as Integrated Lithium Adsorption Desorption, or ILiAD, and it is going to build a full-scale facility which is expected to be operational by 2024.

It should be noted that all three companies plan to refine the lithium on-site, a process that normally takes place overseas. But the companies are not equipped to handle additional steps, such as chemical processing and battery cell manufacturing, which still primarily take place in Asia.

The new industry could have a major impact on the Imperial Valley community in the Salton Sea area, where many low-income residents work in agriculture and the unemployment rate is 12%, over three times the national average.

California formed the Lithium Valley Commission so that government, industry and community stakeholders could come together and analyze the potential opportunities that lithium recovery could bring.

Environmentalists also see this technological development as an opportunity to catalyze momentum around habitat restoration at the Salton Sea. While California has been working on the problem for years, advocates are pushing the state to expedite projects that involve creating lower-salinity ponds on the dry lake bed where fish and bird species can thrive. And with the state’s budget surplus, things are finally moving.

As mining projects face community concern and backlash in other parts of the country, it seems that lithium recovery at the Salton Sea could be the rare-minerals project that unites most stakeholders. The big question right now is to know if it will work.

Source: CNBC.

 

Processus de production du lithium par géothermie

(Source: Energysource Minerals)

Approche scientifique de l’éruption islandaise de 2021 // Scientific approach of the 2021 Icelandic eruption

Nous ne savons pas prévoir les éruptions, mais nous savons décrire le déroulement des événements éruptifs.
Des scientifiques de l’Université d’Islande et du Met Office islandais (IMO) ont publié deux articles dans la revue Nature, dans lesquels ils présentent le fruit de leurs observations lors de l’éruption de Fagradalsfjall en 2021. C’était la première éruption sur la péninsule de Reykjanes après 800 ans de calme volcanique.
Les études montrent que les précurseurs de l’éruption islandaise étaient différents de ceux qui ont précédé de nombreuses autres éruptions à travers le monde, et que la composition de la lave a évolué au fur et à mesure que l’éruption progressait.
Les chercheurs ont analysé l’activité sismique sur la péninsule de Reykjanes. Elle a commencé en décembre 2019, a culminé avec l’éruption du 19 mars 2021 et s’est poursuivie pendant environ six mois.

L’un des articles – intitulé « La déformation et le déclin de la sismicité avant l’éruption de Fagradalsfjall de 2021 » – s’attarde sur les précurseurs de l’éruption et montre dans quelle mesure ils diffèrent des précurseurs de nombreuses autres éruptions dans le monde.
Il y a eu une activité sismique intense sur la péninsule de Reykjanes dans les semaines qui ont précédé l’éruption de 2021, avec une libération de contraintes tectoniques dans la croûte terrestre. Cependant, pendant plusieurs jours avant l’éruption, la déformation du sol et l’activité sismique ont diminué dans la zone autour du site de l’éruption. Ce schéma précurseur est donc différent de ceux qui précèdent de nombreuses autres éruptions dans le monde, qui montrent souvent une augmentation de la déformation du sol et de la sismicité peu de temps avant le début de l’éruption, signe que le magma se fraye un chemin vers la surface.
Les auteurs de l’article expliquent que la situation observée sur le Fagradalsfjall a été provoquée par l’interaction entre le flux magmatique et les contraintes au niveau des plaques tectoniques. Lorsque le magma se fraye un chemin à travers la croûte avant une éruption, une contrainte tectonique est parfois libérée, ce qui provoque des séismes et une déformation du sol. Un déclin de la sismicité et de la déformation peut indiquer que ce processus touche à sa fin et que le magma est prêt à percer la surface.
Au cours de la période de trois semaines qui a précédé l’éruption de Fagradalsfjall, il y a eu à la fois une déformation de surface considérable et une forte sismicité. La cause était la mise en place d’un dyke magmatique vertical entre la surface et 8 km de profondeur. Dans le même temps, des contraintes tectoniques dans la croûte ont été libérées. Des séismes d’une magnitude pouvant atteindre M 5,6 ont été enregistrés dans les zones voisines.
Les scientifiques pensent que la baisse de la sismicité dans les jours qui ont précédé l’éruption peut s’expliquer par le fait que le magma avait alors presque atteint la surface, là où la croûte est la plus faible et où il y a donc moins de résistance.
Cette situation montre qu’il faut tenir compte de la relation entre les volcans et les contraintes tectoniques dans la prévision des éruptions. Une libération des contraintes tectoniques, suivie d’une diminution de la déformation et de la sismicité, peut précéder un certain type d’éruption.

Le deuxième article – intitulé « Déplacement rapide d’une source magmatique profonde sur le volcan Fagradalsfjall » – traite des changements dans la composition de la lave dans la Geldingadalir au cours de l’éruption.
Les scientifiques ont fréquemment échantillonné la lave au cours des 50 premiers jours de l’éruption et ils ont mesuré les gaz volcaniques autour du site éruptif. Ces mesures ont révélé que la lave du Fagradalsfjall provenait directement d’un réservoir magmatique à grande profondeur, à la frontière entre la croûte et le manteau, autrement dit la zone proche du Moho.
Une éruption avec du magma provenant directement de la zone proche du Moho n’a pas été observée dans d’autres éruptions en temps réel. Dans ces cas précédents, le magma provenait de profondeurs moindres de la croûte terrestre. On manque d’informations sur les parties les plus profondes des systèmes magmatiques. L’éruption du Fagradalsfjall a fourni à la communauté scientifique de nouvelles connaissances sur les processus impliqués.
Au début de l’éruption de 2021, la lave était relativement riche en magnésium, comparée à la lave d’autres éruptions historiques en Islande, ce qui révèle un apport de magma particulièrement chaud. Il y avait aussi beaucoup de dioxyde de carbone (CO2) dans les gaz volcaniques émis par la bouche éruptive, ce qui confirme un apport de magma très profond. Selon les scientifiques, cela montre que le magma a subi peu de refroidissement en remontant à travers la croûte jusqu’à la surface. On pense que le réservoir magmatique se trouvait à une quinzaine de kilomètres sous la surface.

L’étude de l’éruption révèle également que la composition de la lave du Fagradalsfjall a radicalement changé au fur et à mesure que l’éruption progressait. Cela laisse supposer que pendant l’éruption un nouveau magma est arrivé en provenance de profondeurs plus importantes que le magma déjà présent dans le réservoir.
Les scientifiques expliquent que l’on sait depuis longtemps que différents types de magma peuvent se mélanger en profondeur, dans les systèmes magmatiques, avant une éruption. Cette éruption présente des preuves en temps réel que ces processus se produisent.
De plus, les modifications de la composition des produits volcaniques montrent que du nouveau magma peut s’introduire rapidement dans un réservoir profond, dans un délai d’environ 20 jours, et se mélanger au magma déjà présent dans le réservoir, en déclenchant potentiellement l’éruption.
Ces découvertes peuvent aider à mieux comprendre les volcans et la géochimie du manteau et pourraient contribuer à l’élaboration de modèles de systèmes magmatiques partout dans le monde.

Source: Met Office islandais, Université d’Islande, The Watchers.

Il sera maintenant intéressant de comparer les conclusions de l’éruption de 2021 avec celles de l’éruption de 2022. Il faudra voir si la dernière éruption se situe dans le prolongement de celle de 2021 ou s’il s’agit de deux événements indépendants l’un de l’autre.

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We are not good at predicting eruptions, but we are dood at describing what happened.

Scientists from the University of Iceland, the Icelandic Met Office (IMO) have published two papers in the journal Nature, presenting new findings from the 2021 eruption at Fagradalsfjall. It was the first eruption on the Reykjanes Peninsula after 800 years of dormancy.

The studies show that the precursors to the eruption were unusual compared to many other eruptions across the world and that the composition of the lava changed as the eruption continued.

Researchers closely observed the seismic activity on Reykjanes Peninsula, which began in December 2019, culminated with the eruption on March 19th, 2021 and continued for around half a year.

One of the papers – titled “Deformation and seismicity decline before the 2021 Fagradalsfjall eruption” -discusses the precursors to the eruption and how they differ from the precursors of many other eruptions around the world.

There was a significant seismic activity on the Reykjanes Peninsula in the weeks leading up to the 2021 eruption, marked by tectonic stress release in the crust. However, for several days before the eruption, deformation and seismic activity declined in the area around the eruption site. This precursory pattern is different from those preceding many other eruptions around the world, which often show escalating rates of ground displacement and seismicity shortly before the eruption onset, as the magma forces its way to the surface.

The scientists behind the paper explain that the behaviour at Fagradalsfjall was caused by the interplay between magma flow and plate tectonic stress. As magma forces its way through the crust before an eruption, tectonic stress may be released, causing earthquakes and ground deformation in the early stages. A decline in seismicity and deformation may indicate that this process is coming to an end and that the magma may erupt.

During the three-week period preceding the eruption at Fagradalsfjall, there was both considerable surface deformation and a large number of earthquakes. This was caused by the emplacement of a vertical magma-filled dyke between the surface and a depth of 8 km. At the same time, tectonic stress in the crust was released. Earthquakes occurred in nearby areas, up to magnitude M 5.6.

The scientists also suggest that the decline in seismicity in the days before the eruption could be explained by the fact that the magma had then almost reached the surface, where the crust is weakest and there is therefore less resistance.

This situation shows that consideration must be given to the relationship between volcanoes and tectonic stress in eruption forecasting. A release of tectonic stress followed by a decline in deformation and seismicity rate may be a precursory activity for a certain type of eruption.

The second paper – titled “Rapid shifting of a deep magmatic source at Fagradalsfjall volcano, Iceland” – discusses the changes to the composition of the lava that flowed through Geldingadalir and the surrounding area as the eruption continued.

Scientists sampled the lava frequently during the first 50 days of the eruption and measured the volcanic gases around the eruption site. This revealed that the lava at Fagradalsfjall was directly sourced from a magma reservoir at great depth, at the boundary between the crust and the mantle – the near-Moho zone.

Eruption directly from the near-Moho zone has not been observed in other eruptions with real-time investigation. In these previous cases, the magma came from shallower levels in the crust. Until now, there has therefore been a lack of information about the deepest parts of magmatic systems. The eruption at Fagradalsfjall has provided the scientific community with new knowledge of the processes involved.

At the start of the eruption, the lava was relatively rich in magnesium in comparison with lava from other historical eruptions in Iceland, indicating an unusually hot magma supply. There was also a lot of carbon dioxide in the volcanic gases emitted from the eruption vent, indicating an unusually deep magma supply. The scientists explain that this suggests that the magma underwent little cooling on its way up through the crust to the surface. It is believed that the magma reservoir was located about 15 km from the surface.

The research also revealed that the composition of the lava at Fagradalsfjall radically changed as the eruption progressed. This suggests that during the eruption, a new magma was generated at greater depths than the magma already present in the reservoir.

The scientists point out that it has long been argued that different kinds of magma can mix deep in magmatic systems before an eruption. This study presents real-time evidence that these processes do occur.

Furthermore, changes to the composition of volcanic products show that new magma can flow into a deep reservoir rapidly, in a timescale of around 20 days, mixing with the magma already in the reservoir and potentially triggering the eruption.

These findings may aid our understanding of volcanoes and the geochemistry of the mantle and could support the development of models of magmatic systems all over the world.

Source: Icelandic Met Office, University of Iceland, The Watchers.

It will now be interesting to compare the conclusions of the 2021 eruption with those of the 2022 eruption. It will be particularly interesting to see if the last eruption is a continuation of that of 2021 or if they are two distinct events.

Captures d’écran de l’éruption de 2021