Catégorie : Science

Les laves du Mauna Loa (Hawaii) // Mauna Loa lavas

Plusieurs visiteurs de mon blog m’ont demandé si j’avais des informations sur la chimie de la lave émise par l’éruption en cours du Mauna Loa. Selon l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (le HVO) qui vient de me transmettre ce qui suit, la lave émise en ce moment par le Mauna Loa n’est pas un vestige de l’éruption de 1984.
Les scientifiques expliquent que la lave provient d’une nouvelle intrusion magmatique au sommet et sur la zone de rift nord-est. Les coulées de lave sont dépourvues de cristaux près des bouches éruptives et présentent une abondance de petits cristaux (<0.01 mm) sur les fronts de coulées. Ces cristaux d’olivine et de plagioclase se sont développés pendant le refroidissement des coulées. Ces échantillons ont une teneur en MgO (oxyde de magnésium) de 6,0 à 6,8 % en poids, ce qui est typique des magmas du Mauna Loa. La température moyenne calculée à partir des teneurs en oxyde de magnésium est de 1156°C. Les scientifiques du HVO et de l’Université d’Hawai indiquent que la poursuite des analyses chimiques en laboratoire leur permettra de comprendre comment l’éruption évolue. De nouveaux instruments ont été déployés le long des fractures dynamiques et des coulées de lave afin de contrôler l’éruption et d’analyser des échantillons.
Dans le même temps, les scientifiques expliquent que les éruptions du passé sur la zone de rift nord-est du Mauna Loa ont généralement duré quelques semaines. Cependant, dans un cas, une éruption sur cette zone de rift s’est poursuivie pendant plus d’un an.
Source : USGS/HVO que je remercie sincèrement.

On peut lire dans une étude publiée en 1983 et intitulée Homogeneity of Lava Flows: Chemical Data for Historic Mauna Loan Eruptions que les analyses chimiques des basaltes échantillonnés lors des principales éruptions historiques du Mauna Loa montrent que de nombreux champs d’écoulement de la lave sont remarquablement homogènes dans leur composition. Malgré leur grande taille et différentes durées d’éruption (1 à 450 jours), de nombreux champs de lave ont une variabilité de composition qui est à l’intérieur ou proche de l’erreur analytique pour la plupart des éléments. Les champs de coulées qui ne sont pas homogènes varient principalement en teneur en olivine dans une lave par ailleurs homogène. Certains sont des champs de lave composites constitués de plusieurs sous-unités apparemment homogènes qui ont été émises à différentes altitudes le long de rifts actifs. Il faut toutefois noter que tous les volcans ne produisent pas des laves homogènes comme celles du Mauna Loa.

Une étude précédente publiée en 1971 fait référence aux laves émises par le Mauna loa et le Kilauea voisin. Les auteurs expliquent que le Kilauea et le Mauna Loa, deux volcans boucliers actifs, sont composés de basalte tholéiitique ayant des teneurs en oxyde de magnésium ( MgO) allant de plus de 20% à moins de 4%. La plupart des bouches éruptives sont situées soit dans la caldeira centrale, soit sur deux zones rift s’étendant à l’est et au sud-ouest du sommet de chaque volcan. Le Mauna Loa possède également quelques bouches éruptives isolées sur son versant nord-ouest; elles ne sont apparemment pas liées aux zones de rift.
Vous pourrez lire l’étude complète à cette adresse :
https://pubs.usgs.gov/pp/0735/report.pdf

S’agissant de la lave du Kilauea, vous pourrez lire également ces deux notes sur mon blog, suite à un travail personnel effectué par le Parc des Volcans :

Processus de refroidissement de la lave sur le Kilauea :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/

La géochimie de la lave du Kilauea :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2021/01/26/la-geochimie-de-la-lave-du-kilauea-the-geochemistry-of-kilaueas-lava/

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Several visitors to my blog have asked me if I had information about the chemistry of the lava emitted by the Mauna Loa current eruption. According to the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) which has just sent me what follows, the lava spewing from Mauna Loa is not left over from the 1984 eruption.

Scientists explain that the lava represents a new intrusion of magma into the summit and northeast rift zone. The lava flows remain crystal free near the vents and full of small crystals (<0.01 mm) at the flow fronts. These crystals of plagioclase and olivine grew during cooling of the lava flows. These samples have an MgO (magnesium oxide) content of 6.0-6.8 weight percent, which is very typical of Mauna Loa magmas. The average temperature calculated from these collected magnesium oxide contents is 1156°C. HVO and University of Hawaii scientists say that continued chemical analyses in the lab will help them understand how the eruption is evolving. New instruments have been deployed along the dynamic fissures and lava flows so as to monitor the eruption and analyze samples of the eruption.

Meanwhile, experts also explain that past Mauna Loa northeast rift zone eruptions have typically lasted a few weeks. However, in one instance, a northeast rift zone eruption continued for over a year.

Source: USGS / HVO I sincerely thank. .

One can read in a 1983 study entitled Homogeneity of Lava Flows: Chemical Data for Historic Mauna Loan Eruptions that chemical analyses of basalts collected from the major historic eruptions of Mauna Loa show that many of the flow fields are remarkably homogeneous in composition. Despite their large size and various durations of eruption (1-450 days), many of the flow fields have compositional variability that is within, or close to, the analytical error for most elements. The flow fields that are not homogeneous vary mainly in olivine content in an otherwise homogeneous melt. Some are composite flow fields made up of several, apparently homogeneous subunits erupted at different elevations along the active volcanic rifts. Not all volcanoes produce lavas that are homogeneous like those of Mauna Loa.

A previous study published in 1971 refers to lavas emitted both by Mauna loa and meighbouring Kilauea. The authors explain that Kilauea and Mauna Loa, two active shield volcanoes, are composed of tholeiitic basalt having MgO contents ranging from more than 20 percent to less than 4 per cent. Most eruptive vents are located either within the central caldera or on two rift zones extending to the east and southwest from each volcano’s summit. Mauna Loa also has a few isolated vents on its northwest slope that are apparently unrelated to any rift zone.
You can read the complete study at this address :

https://pubs.usgs.gov/pp/0735/report.pdf

As far as the Kilauea lava is concerged, you cal also read two posts on this blog, following personal reaserch work I performed within the National Park :

Lava cooling process on Kilauea Volcano :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/

The geochemistry of Kilauea’s lava :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2021/01/26/la-geochimie-de-la-lave-du-kilauea-the-geochemistry-of-kilaueas-lava/

Fracture active et coulées de lave sur le Mauna Loa en 2022 (Crédit photo: HVO)

Fracture active et coulées de lave sur le Kilauea en 2018 (Crédit photo: HVO)

L’éruption du Mauna Loa perturbe l’Observatoire // The Mauna Loa eruption disrupts the Observatory

L’éruption du Mauna Loa a temporairement coupé l’alimentation de l’Observatoire météorologique qui mesure les concentrations de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère, mais ce ne sera pas vraiment un problème. Il existe des centaines d’autres sites de mesure du dioxyde de carbone à travers le monde. Le gouvernement fédéral est à la recherche d’un site alternatif temporaire sur l’île d’Hawaii et envisage d’acheminer un générateur à l’Observatoire du Mauna Loa pour assurer son alimentation et donc la prise de mesures.
La station météorologique a été construite en 1958. C’est ici qu’est établie la célèbre courbe de Keeling à laquelle je fais souvent référence. La courbe révèle les niveaux de concentration du CO2 émis par la combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel. Le tracé de la courbe est remarquablement parallèle à la hausse des températures. Les niveaux de dioxyde de carbone sur le Mauna Loa ont augmenté de 33 % depuis 1958.
La station, située à 3 444 mètres d’altitude, possède une tour de 40 mètres de hauteur où les scientifiques échantillonnent l’air pour mesurer les niveaux de dioxyde de carbone, de rayonnement et d’autres paramètres. Même si la coulée de lave émis par l’éruption du Mauna Loa ne se trouve pas à proximité de l’Observatoire, elle a coupé les lignes électriques en aval sur la montagne.
Il existe plus de 300 stations dans le monde, dont plus de 70 exploitées par la NOAA, de sorte que la mesure globale des gaz à effet de serre se poursuivra. Lors de l’éruption du Mauna Loa en 1984, la station a été à l’arrêt pendant 36 jours, mais la surveillance s’est poursuivie de manière ininterrompue grâce aux autres stations.
Les scientifiques expliquent qu’il est peu probable que l’éruption du Mauna Loa modifie beaucoup les températures à l’échelle de la planète, contrairement à l’éruption du Pinatubo aux Philippines en 1991. Des éruptions de très grande ampleur comme celle du Pinatubo peuvent envoyer suffisamment d’aérosols dans la haute atmosphère pour réfléchir la lumière du soleil et refroidir temporairement la température globale sur Terre. L’éruption du Mauna Loa en ce moment ne semble pas générer beaucoup d’aérosols et les émissions de dioxyde de carbone ne sont rien à côté de celles des combustibles fossiles.
Source : NOAA.

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The eruption of Mauna Loa has temporarily knocked off power to the station that measures carbon dioxide concentrations in the atmosphere, but officials say it won’t be a problem. There are hundreds of other carbon dioxide monitoring sites across the globe. The federal government is looking for a temporary alternate site on the Hawaiian island and is contemplating flying a generator to the Mauna Loa Observatory to get its power back so it can take measurements again,

The Hawaiian station goes back to 1958 and is the main site for the Keeling Curve that shows rising carbon dioxide levels from burning of coal, oil and natural gas that tracks with rising temperatures. Levels of carbon dioxide at Mauna Loa have increased 33% since 1958.

The station at 3,444 meters above sea level, has a 40-meter tower that collects air to measure levels of carbon dioxide, radiation and other materials. Even though the flow of lava is not near the station, it cut off power lines further down the mountain.

There are more than 300 stations worldwide, including more than 70 operated by NOAA, so the global measurement of greenhouse gases will continue. During the 1984 Mauna Loa eruption the station was knocked out for 36 days but the global monitoring continued and long-term records are still complete.

Scientists say that it is unlikely that this Mauna Loa eruption will change global temperatures much, unlike 1991’s eruption of Mount Pinatubo in the Philippines. Massive eruptions like Pinatubo can put enough aerosols high into the upper atmosphere that reflect sunlight and cool global temperatures temporarily. Mauna Loa’s eruption at the moment doesn’t seem to be spewing nearly enough aerosols and its carbon dioxide emissions are nothing compared to the burning of fossil fuels.

Source: NOAA.

Photo : C. Grandpey

L’USGS a mis en ligne le 1er décembre 2022 une galerie de photos et des vidéos de l’éruption :

https://www.usgs.gov/observatories/hvo/news/photo-and-video-chronology-mauna-loa-december-1-2022

Eruption sous-marine dans le Pacifique ? // Submarine eruption in the Pacific Ocean ?

Comme je l’ai déjà écrit à plusieurs reprises, nous savons tout ce qui se passe sur la planète Mars, mais nous ne savons que très peu de choses sur les profondeurs de nos propres océans.

Dans une note publiée le 11 janvier 2018, l’indiquais que de nouveaux enregistreurs permettront peut-être aux scientifiques de cartographier beaucoup plus rapidement les éruptions sous-marines. À l’aide d’hydrophones nouvelle génération, des scientifiques de l’Observatoire des Volcans d’Alaska (AVO) et de l’US Geological Survey (USGS) avaient à cette époque enregistré les sons très différents émis par les éruptions de deux volcans, dont celle de l’Ayhi en 2014.

L’Ayhi est un volcan sous-marin qui fait partie de l’arc volcanique des Mariannes, une chaîne qui présente plus de 60 volcans actifs et qui s’étire sur 960 kilomètres à l’ouest et parallèlement à la Fosse des Mariannes, le point le plus profond sur Terre. L’Ahyi présente une forme conique. Son point culminant se trouve à 79 mètres sous la surface de l’océan. Il est situé à environ 18 kilomètres au sud-est de l’île de Farallon de Pajaros, également connue sous le nom d’Uracas. Il n’y a pas de stations de surveillance à proximité de l’Ahyi, ce qui limite la possibilité de détecter et d’analyser l’activité volcanique dans le secteur.

Selon l’USGS, tout indique que l’Ahyi a commencé à entrer en éruption à la mi-octobre. Les scientifiques cherchent à voir si l’activité se limite à une sismicité peu profonde ou si des matériaux sont émis par le cratère. Ils scrutent les données satellitaires pour voir si la surface de l’océan est décolorée, ce qui pourrait laisser supposer que des matériaux sortent effectivement du volcan. Rien pour le moment ne laisse penser que cette éruption va s’intensifier et devenir un événement majeur. Cependant,il est demandé aux marins d’éviter la zone.
L’activité d’une source volcanique sous-marine a été détectée le mois dernier par des capteurs hydroacoustiques à Wake Island, à environ 250 km. Avec l’aide du Laboratoire de géophysique de Tahiti et les données des stations sismiques de Guam et du Japon, les scientifiques ont analysé les signaux et déterminé que la source de l’activité était probablement le volcan sous-marin Ahyi. L’activité était toutefois en baisse ces derniers jours.
Source : The Seattle Times.

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As I put it several times before, we know everything that happens on Mars, but we know very little about the depths of our own oceans.

In a post published on January 11th, 2018, I indicated that new recordings may help scientists map these incredible events much more quickly. Using a new generation of hydrophones, scientists from the Alaska Volcano Observatory (AVO) and the U.S. Geological Survey (USGS) had recorded the very different sounds of two volcanoes, with Ayhi erupting in 2014.

Ahyi seamount is part of the Mariana Volcanic Arc, which is a chain of over 60 active volcanoes stretching over 960 kilometers west of and parallel to the Mariana Trench, the world’s deepest point. Ahyi is a large conical submarine volcano. Its highest point is 79 meters below the surface of the ocean. It is located about 18 kilometers southeast of the island of Farallon de Pajaros, also known as Uracas. There are no local monitoring stations near Ahyi Seamount, which limits the ability to detect and characterize volcanic unrest there.

According to USGS, all indications are that the Ahyi Seamount began erupting in mid-October. Scientists are looking to see if the activity is limited to shallow earthquakes or if material exploded from the crater. They are checking satellite data to see if there is discolored water, which could suggest material is coming out of the volcano. There’s nothing right now that suggests that this eruption will intensify and become a major event. However, mariners are asked to avoid the immediate area.

Activity from an undersea volcanic source was picked up last month by hydroacoustic sensors some 250 km away at Wake Island. With help from the the Laboratoire de Geophysique in Tahiti and data from seismic stations in Guam and Japan, scientists analyzed the signals and determined that the source of the activity was likely Ahyi Seamount. Activity has been declining in recent days.

Source: The Seattle Times.

Source : NOAA

Image bathymétrique de l’Ahyi (Source: NOAA)

La technologie InSAR au service des volcans // InSAR technology to monitor volcanoes

En mars et décembre 2015, j’ai rédigéé plusieurs notes à propos de l’utilisation de la technologie InSAR en volcanologie, en particulier pour contrôler les déformations des Champs Phlégréens (Italie) et du Kilauea (Hawaii). Aujourd’hui, un article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (le HVO) aborde à nouveau ce sujet.

Les satellites sont devenus essentiels pour surveiller les volcans actifs. En particulier, ils permettent de garder un oeil sur des volcans difficiles d’accès, et ils offrent des perspectives impossibles à obtenir depuis le sol. Les satellites en orbite autour de la Terre peuvent fournir des images classiques d’un lieu, mais également des images thermiques. Ils peuvent aussi mesurer des quantités et des types de gaz, des changements de gravité et de topographie.
Une avancée majeure a été l’arrivée de l’InSAR (Radar interférométrique à synthèse d’ouverture) pour mesurer de petites variations de surface du sol sur un édifice volcanique. Les satellites radar à synthèse d’ouverture (RSO) envoient à intervalles réguliers des ondes radar qui rebondissent sur la Terre et reviennent vers le satellite. Il faut deux ensembles d’ondes concernant la même zone pour mesurer les changements dans le temps. S’il n’y a pas eu de changement de forme du volcan pendant le laps de temps entre les images, les signaux parcourent la distance dans le même laps de temps. Cependant, si le volcan a changé au cours de processus d’inflation ou de déflation, il sera plus proche ou plus éloigné dans la deuxième image. Il faudra donc plus de temps à l’onde radar pour parcourir la distance entre le satellite et le sol, puis revenir au satellite.
En attribuant à deux ondes décalées une couleur basée sur la taille du décalage, on obtient un ensemble unique de couleurs en bandes qui représentent le nombre de longueurs d’onde séparant les deux images. C’est ainsi que se conçoivent les interférogrammes. Les anneaux concentriques de couleur montrent le niveau d’inflation ou de déflation de la surface d’un volcan.
Si l’InSAR est utile pour surveiller les mouvements à la surface d’un volcan, les scientifiques sont parfois confrontés à des difficultés. Les images InSAR recueillies à partir d’un satellite sont souvent perturbées par des signaux liés aux changements de l’atmosphère terrestre entre les passages du satellite. Ce « bruit atmosphérique » est particulièrement apparent avec les changements de topographie. Sur les volcans actifs très hauts, comme le Mauna Loa, les flancs pentus peuvent amplifier les signaux atmosphériques, laissant supposer à tort qu’un changement significatif s’est produit.

À première vue, l’image de gauche (A) pourrait sembler montrer une inflation simultanée du Mauna Kea et du Mauna Loa. Cependant, on sait, grâce aux instruments GPS du HVO, que le Mauna Kea ne montre pas de déformation significative. Les scientifiques peuvent donc conclure que les signaux InSAR sur le Mauna Loa ne sont probablement pas fiables dans ce cas précis. L’image B est un autre exemple d’interférogramme InSAR avec un bruit atmosphérique important. Une légère déformation du Mauna Loa et la zone de rift sud-est du Kilauea est visible sur ces images, mais reste difficile à discerner du bruit atmosphérique.

Une autre méthode consiste à comparer plusieurs images InSAR. Les satellites RSO capturent des images dans les directions ascendante (vers le nord) et descendante (vers le sud) lorsqu’ils orbitent autour de la Terre. En créant une deuxième image InSAR, avec le même laps de temps, mais à partir de différentes « directions de visée » RSO, il est possible de comparer deux interférogrammes du même événement. Si la déformation est réelle sur la zone étudiée, les deux images InSAR provenant de directions opposées montrent des niveaux de mouvement similaires.
Les scientifiques du HVO utilisent constamment les satellites et d’autres outils pour analyser le mouvement du magma dans les volcans d’Hawaii afin d’essayer d’identifier les signes d’éruptions imminentes.
Source : USGS/HVO.

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In March and December 2015, I wrote several posts about the use of InSAR technology in volcanology, in particular to monitor deformations of the Phlegraean Fields (Italy) and Kilauea (Hawaii). Today, an article published by the Hawaii Volcano Observatory (HVO) addresses this subject again.

Satellites have become one of the fundamental tools used to monitor active volcanoes. In particular, they allow to monitor volcanoes that are otherwise hard to access and provide perspectives that are not possible to get from the ground. Satellites orbiting the Earth can provide normal “pictures” of a place, but can also provide thermal images, measure amounts and types of gases, changes in gravity and topography.

One of the most revolutionary advances has been the use of InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) to measure small changes in shape over an entire volcano. Synthetic Aperture Radar (SAR) satellites send timed radar waves that bounce off the Earth back to the satellite. It takes two sets of waves of the same area to measure change over time. If there has been no change to the volcano for the time between images, the signals travel the distance in the same amount of time. However, if the volcano has changed by either inflating or deflating, the volcano will be closer or further away in the second image. It will take more time for the radar wave to travel the distance from satellite to the ground, then back to the satellite.

If the difference between two offset waves are assigned a color based on the size of the offset, they produce a unique set of banded colors that represent the number of wavelengths separating the two images. This process produces interferograms. Concentric rings of color relate to the amount of surface inflation or deflation of a volcano.

While InSAR is useful for monitoring volcanic motions, it is not without problems. The nature of how InSAR images are gathered from a radar satellite often unintentionally captures signals associated with the changes in the Earth’s atmosphere between satellite passes in addition to ground surface change. This additional “atmospheric noise” is especially apparent with changes in topography. At active volcanoes that are very tall, like Mauna Loa, the sloping flanks can magnify atmospheric signals, falsely suggesting that significant change has occurred.

At first glance, the left image (A) above could seem to show both Mauna Kea and Mauna Loa inflating at the same rate simultaneously. However, we know from the HVO GPS instruments that Mauna Kea shows no evidence for significant deformation, so scientists can conclude that the InSAR signals on Mauna Loa are mostly likely unreliable in this specific instance. Image B is another example of an InSAR interferogram with heavy atmospheric noise. Some slight deformation on Mauna Loa and the Southeast Rift Zone of Kilauea is visible in these images, yet still hard to discern from the atmospheric noise.

Another method is to compare multiple InSAR images. SAR satellites capture images in both ascending (traveling northward) and descending (traveling southward) directions as they orbit the planet. By creating a second InSAR image, with the same time span, but from different SAR “look directions,” it is possible to compare two interferograms of the same event. If the deformation is real over the survey area, then both InSAR images from opposing directions would show similar rates of motion.

HVO scientists are constantly using these and other tools to track the movement of magma within Hawaii’s volcanoes in order to identify the warning signs of impending eruptions.

Source: USGS / HVO.