Catégorie : Science

Coup de chaud à Vulcano (Iles Eoliennes / Sicile) // New unrest at Vulcano (Aeolian Islands)

Durant l’été 2021, et en particulier à partir de septembre, les systèmes de surveillance INGV ont mis en évidence la variation de certains paramètres géophysiques et géochimiques enregistrés à Vulcano (Îles Éoliennes), notamment ceux liés à l’activité du système hydrothermal qui alimente les fumerolles dans le cratère de La Fossa.
La température des gaz émis par les fumerolles sur le bord du cratère a augmenté et la composition des gaz montre une augmentation du CO2 et du SO2. La micro-sismicité locale liée à la dynamique du système fumerollien a également montré une augmentation ces dernières semaines.
En conséquence, l’INGV a renforcé les réseaux de suivi et de surveillance existants pour mieux contrôler l’évolution de cette situation. De nouvelles stations sismiques ont été installées pour compléter celles existantes sur l’île. Il est également prévu d’installer une caméra thermique couvrant la zone fumerolienne du cratère. De plus, la section Palerme de l’INGV a récemment activé 4 nouvelles stations à Vulcano Porto pour mesurer le flux de CO2 au sol et la concentration de CO2 dans l’air.
Suite aux changements décrits ci-dessus, le Département de la Protection Civile a ordonné le passage du niveau d’alerte du Vert au Jaune pour l’île de Vulcano.

Ce n’est pas la première fois que l’on enregistre une montée en température dans le cratère de La Fossa à Vulcano. Dans les années 1990, alors que je procédais à une campagne de mesures sur l’île, il s’était produit une forte hausse de la température des fumerolles (environ 700°C). On se trouvait alors quasiment à la température des gaz magmatiques. Il se disait même que de l’incandescence était visible de nuit à l’intérieur des fissures qui parcourent les flancs du cratère, ce qui était probablement inexact. J’ai visité à deux reprises la zone de nuit sans rien observer d’anormal. Selon Franco Sortino qui était sur place avec d’autres scientifiques de l’Institut des Fluides de Palerme, la montée en chaleur du cratère était due à la présence d’un diapir, autrement dit la remontée d’un magma plus léger à travers des roches plus denses.

Il ne faut pas prendre à la légère les variations des paramètres volcaniques à Vulcano car la dernière éruption du volcan a eu lieu en 1888, c’est-à-dire il y a quelques minutes sur l’échelle géologique. Vous trouverez une note se rapportant à cette éruption sur ce blog en cliquant sur le lien suivant:

Vulcano (Iles Eoliennes / Sicile): L’éruption de 1888

Le gaz carbonique ne doit pas, lui non plus, être pris à la légère à Vulcano. Je l’ai expliqué en 2015 dans cette note :

Le gaz carbonique de Vulcano (Sicile / Italie) // Carbon dioxide at Vulcano (Sicily / Italy)

Un résumé des travaux que j’ai effectués à Vulcano figure dans le hors-série «L’Ile de Vulcano» dont je suis l’auteur et qui a été édité par L’Association Volcanologique Européenne (L.A.V.E.).

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During the summer of 2021, and in particular from September, the INGV monitoring systems revealed the variation of certain geophysical and geochemical parameters recorded at Vulcano (Aeolian Islands), in particular those linked to the activity of the hydrothermal system which feeds the fumaroles in the crater of La Fossa.
The temperature of the gases emitted by the fumaroles on the crater rim has increased and the composition of the gases shows an increase in CO2 and SO2. Local micro-seismicity linked to the dynamics of the fumarole system has also shown an increase in recent weeks.
As a result, INGV has reinforced the existing monitoring and surveillance networks to better control the development of this situation. New seismic stations have been installed to complement existing ones on the island. The Institute also plans to install a thermal camera covering the fumarolic area of the crater. In addition, the INGV Palermo section recently activated 4 new stations at Vulcano Porto to measure the CO2 flux on the ground and the CO2 concentration in the air.
Following the changes described above, the Department of Civil Protection has ordered the alert level to be changed from Green to Yellow for the island of Vulcano.

This is not the first time that a rise in temperature has been recorded in the crater of La Fossa in Vulcano. In the 1990s, while I was carrying out a measurement campaign on the island, there was a sharp rise in the temperature of the fumaroles (around 700 ° C). It was almost the temperature of magmatic gases. The rumour even said that incandescence was visible at night inside the fissures that run along the sides of the crater, which was probably incorrect. I visited the area twice at night without seeing anything abnormal. According to Franco Sortino, who was on site with other scientists from the Palermo Fluid Institute, the rise in temperature in the crater was due to the presence of a diapir, inamely theascent of lighter magma through denser rocks.
The variations in volcanic parameters at Vulcano should not be taken lightly because the last eruption of the volcano took place in 1888, that is to say a few minutes ago on the geological scale. You can read a note above about this eruption.
Carbon dioxide should not be taken lightly in Vulcano either. I explained it in 2015 in the note above.
A summary of the work I have carried out at Vulcano appears in the special issue « The Island of Vulcano » which was published by the European Volcanological Association (L.A.V.E.).

Emissions gazeuses dans le cratère de La Fossa

Emissions de CO2 sur le rivage de Vulcano

Photos : C. Grandpey

Islande : on patauge dans la sismicité ! // Iceland : wallowing in seismicity !

Heureusement qu’aucune zone habitée n’est menacée car les scientifiques islandais sont incapables d’expliquer les causes et de prévoir les conséquences de la sismicité qui affecte actuellement le sud-ouest de leur île. Un essaim sismique avec plusieurs événements significatifs a secoué la région tandis que l’éruption de Fagradalsfjall est en pause depuis près de deux semaines et personne ne sait pourquoi.
Un nouveau séisme de magnitude M 3,7 a secoué la région à 02h07 le 1er octobre 2021. Son épicentre était à 1,2 km au sud-sud-ouest du Keilir. Il a été précédé d’une autre secousse de magnitude M 3,2 à 22h10 le 30 septembre. La source se trouvait à 0,7 km au sud-sud-ouest du Keilir. Au total, sept séismes de magnitude 3 ou plus ont été enregistrés dans la région depuis le 27 septembre. .
Les images satellites InSAR les plus récentes ne montrent aucun signe d’intrusion magmatique en lien avec l’essaim sismique. Une intrusion de magma n’est cependant pas à exclure, car il faut généralement quelques jours pour que l’inflation apparaisse.
Les volcanologues islandais expliquent qu’il est trop tôt pour faire une prévision et pour dire si l’activité sismique actuelle pourrait évoluer comme elle l’a fait en février, lorsqu’elle a débouché sur l’éruption de Fagradalsfjall le 19 mars.
Ce qui est inquiétant, c’est qu’il y a eu un désaccord entre les scientifiques lors d’une réunion qui a eu lieu le 30 septembre. Certains ont déclaré que l’activité sismique actuelle impliquait une intrusion magmatique tandis que d’autres étaient sûrs qu’elle était causée par des mouvements à la limite des plaques tectoniques. Ces désaccords me rappellent les médecins du 17ème siècle qui avaient des opinions différentes sur la maladie d’un patient ! Quoi qu’il en soit, les jours à venir diront qui a raison et tort.
Comme je l’ai écrit précédemment, au cours des derniers jours, il n’y a eu aucune activité volcanique visible sur le site éruptif de Fagradalsfjall, à l’exception d’un dégazage du cratère. Lorsqu’on leur demande si l’essaim sismique actuel pourrait annoncer le début d’une nouvelle phase éruptive, les volcanologues répondent qu’il est encore trop tôt pour le dire.
Contrairement à l’essaim sismique de février, l’activité actuelle se concentre dans une zone beaucoup plus réduite. En février, ion a enregistré des séismes dans de nombreuses zones de la péninsule de Reykjanes. Il y a aussi beaucoup de similitudes.
Source : Iceland Monitor.

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It’s a good thing that no populated area is at risk, because Icelandic scientists are at a loss to predict the causes and the consequences of the seismicity that is currently affecting southwest Iceland. A seismic swarm with several significant events has been shaking the region while the Fagradalsfjall eruption has paused for nearly two weeks and nobody knows why.

Another M 3.7 earthquake shook the region at 2:07 am on October 1st, 2021. Its epicenter was 1.2 km south-southwest of Keilir mountain. It was preceded by one at 10:10 pm on September 30th with a magnitude M 3.2, the source of which was 0.7 km south-southwest of Keilir. Altogether, seven earthquakes of magnitude 3 or more have hit the area since September 27th. .

The most recent InSAR satellite pictures of the area show no sign of a magma intrusion in connection with the ongoing seismic swarm. Magma intrusion cannot be ruled out, though, since it generally takes a few days for inflation to appear.

Icelandic volcanologists explain that it is too early to predict what to expect and whether the current seismic activity could develop the way it did in February, when it culminated in an eruption by Fagradalsfjall on March 19th.

What is preoccupying is that there was a disagreement among scientists during a meeting that took place on September 30th. Some said the current seismic activity involved a magma intrusion while others were sure it was caused by movements on a tectonic plate boundary. These disagreements remind me of the doctors in the 17th century who held different opinions about a patient’s disease! Anyway, the coming days will tell who is right and wrong.

As I put it before,in the past days, there has been no visible volcanic activity at the Fagradalsfjall eruption site, except some degassing from the crater. When asked whether the current swarm of earthquakes could indicate the beginning of a new phase, volcanologists answer it is still too early to tell.

Compared with the swarm of earthquakes in February, current seismic activity is concentrated in a much smaller area. Comparatively, in February, there were earthquakes in many parts of the Reykjanes peninsula. Still, the similarities are many.

Source: Iceland Monitor.

Vue du Keilir (Crédit photo: Wikipedia)

 

Voyage au centre de la Terre // Journey to the centre of the Earth

Comme je l’ai souvent écrit sur ce blog, nous connaissons plein de détails sur la surface d’autres planètes comme Mars, Jupiter ou Vénus, mais nous ne savons que très peu de choses sur le fond de nos océans, et encore moins sur la structure interne de notre propre planète. En particulier, nous n’avons jamais observé le magma sous la surface de la Terre. Un projet sur le point de débuter en Islande pourrait contribuer à améliorer nos connaissances dans ce domaine.
Le site choisi pour ce projet est Víti, un petit cratère avec un lac à l’intérieur, dans la caldeira de 10 kilomètres du volcan Krafla, dans le nord-est de l’Islande.
En 2009, un forage dont le but était de faire remonter de l’eau chaude pour l’énergie géothermique dans cette région de l’Islande a accidentellement percé une chambre magmatique dont personne ne soupçonnait l’existence. L’incident a provoqué l’émission d’un puissant panache de vapeur et d’éclats de verre volcanique. Le forage a créé le puits géothermique le plus chaud de tous les temps, jusqu’au jour où le tubage s’est brisé. Les échantillons de verre volcanique collectés ont laissé supposer que le magma était non seulement liquide, mais aussi qu’il circulait. Mais peu de choses ont été révélées sur la taille de la chambre magmatique ou sur sa durée d’existence.
Avec le nouveau projet, les chercheurs vont utiliser un équipement plus robuste et créer le seul pôle d’observation du magma dans le monde. Les résultats obtenus pourraient expliquer comment le magma se déplace à travers la croûte, mais aussi améliorer la prévision éruptive. Ils pourraient également apporter une lumière sur la formation et la croissance des continents.
Le projet baptisé Krafla Magma Testbed (KMT) est financé par l’International Continental Scientific Drilling Program. Avec ce soutien, ainsi que plusieurs millions de dollars de financement d’organismes islandais et d’autres agences scientifiques européennes, le projet vient d’entrer dans sa phase de préparation.. Le premier forage, d’un coût de 25 millions de dollars, pourrait commencer dès 2023.
Comme ils n’ont pas la possibilité d’étudier directement le magma dans les profondeurs de la Terre, les volcanologues s’appuient sur les mesures de surface des sismomètres, des capteurs GPS et des satellites radar pour essayer de deviner ses mouvements. Ils peuvent examiner d’anciennes chambres magmatiques solidifiées, mais ces restes géologiques ne fournissent pas suffisamment d’éléments. Ils peuvent étudier la lave à la surface, mais les échantillons qu’ils collectent ont perdu la plupart des gaz qui provoquent les éruptions et dont dépendent la température, la pression et la composition d’origine du magma. Les cristaux, les inclusions et les bulles dans la lave durcie contiennent toutefois des indices sur son état d’origine. Un échantillon de la chambre magmatique du Krafla indiquera aux chercheurs si ces estimations sont vraiment fiables. Obtenir un tel échantillon révélera également la vraie nature de la chambre magmatique.
Le projet KMT pourrait permettre de répondre aux questions de base sur la matière première de la croûte continentale. Les fonds marins dans le monde et une grande partie de l’Islande prennent forme à partir de magma basaltique, c’est à dire à peu près la même substance qui existe dans le manteau. Mais les roches granitiques des continents se forment à partir d’un magma rhyolitique riche en silice qui se trouve probablement sous le site du projet KMT. Personne n’est sûr de l’origine du magma qui forme les continents ; on pense que le magma basaltique altéré par l’eau de mer est soumis à une nouvelle fusion et finit par être émis par les volcans sous forme de rhyolite. Des échantillons de rhyolite provenant d’Islande – où le basalte est majoritaire – pourraient fournir une fenêtre sur le fonctionnement de ce processus dans le monde.
Un but du projet KMT est de collecter plusieurs échantillons au fil du temps et d’intégrer des capteurs dans et à proximité du magma pour mesurer la chaleur, la pression et même la chimie malgré des températures supérieures à 1000°C. Les partenaires de forage de KMT testent des techniques qui pourraient permettre au revêtement en acier du puits de se dilater et de se contracter en cas de chaleur extrême. D’autres partenaires développent une électronique innovante pour résister à la chaleur et à la pression. Une telle technologie pourrait un jour être utilisée sur Vénus.
Ces innovations technologiques pourraient également profiter aux nombreuses entreprises islandaises qui s’investissent dans l’énergie géothermique. Se rapprocher d’une poche magmatique pourrait augmenter considérablement le potentiel énergétique des puits individuels, comme on a pu le voir avec le puits foré 2009 qui, à lui seul, aurait pu alimenter une petite ville.
Il est probable que les grandes quantités d’eau injectées dans le puits pour refroidir et lubrifier la foreuse perturberont un peu le système volcanique, et les géophysiciens surveilleront de près l’évolution du forage. Il ne faudrait pas que l’entreprise déclenche une éruption!

Les changements dans la vitesse des ondes sismiques après le forage pourraient donner des indications sur l’étendue du magma. L’observation de ces changements subtils pourrait également aider à prévoir les futures éruptions rhyolitiques. Bien que les scientifiques aient progressé dans la détection des signes avant-coureurs d’une éruption volcanique, il reste beaucoup à faire car les fausses alertes sont nombreuses.
Source : Adapté d’un article publié sur le site Science.org.

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As I often wrote on this blog, we know details about the surface of other planets like Mars, Jupiter or Venus, but we know very little about the bottom of our oceans or about the inner structure of our own planet. In particular, we have never observed magma below the Earth’s surface.A project about to start in Iceland might help to improve our knowledge in that field.

The site of the research is the Víti crater, a small craterfilled with a lake within Krafla volcano’s 10-kilometre caldera.

In 2009, drillers trying to tap hot water for geothermal energy in this region of Iceland accidentally pierced a hidden magma chamber. Following a powerful emission of steam and glass shards from quenched magma, the borehole created the hottest geothermal well ever measured, until the casing failed. However, the glassy bits from the 2009 drilling campaign hinted that the magma was not only liquid, but also circulating, interacting with melt lower down. But little was revealed about the magma chamber’s size or how long it had persisted.

This time, researchers are going to use hardier equipment to create the world’s only long-term magma observatory. Results could help explain how magma moves through the crust, while improving eruption forecasts. They could also shed light on how the continents formed and grew.

The project called Krafla Magma Testbed (KMT) is financed by the International Continental Scientific Drilling Program. With that support, along with several million dollars in funding from Iceland and other European science agencies, the project has just entered its preparation phase. The first borehole, costing as much as $25 million, could begin as soon as 2023.

As they are unable to study magma directly, volcanologists rely on surface measurements from seismometers, GPS sensors, and radar satellites to guess its movements. They can examine ancient solidified magma chambers, but those remnants are incomplete,They can study lava at the surface, but the samples they collect have lost most of the trapped gases that drive eruptions and influence the magma’s original temperature, pressure, and composition. Crystals, inclusions, and bubbles in the hardened lava hold clues to its original state. But a sample from the Krafla chamber will tell researchers whether those estimates really reliable. Getting a sample will also reveal the true nature of the magma chamber.

KMT will also help answer basic questions about the raw material of continental crust. The world’s sea floors, and much of Iceland, take shape from basaltic magma, much the same stuff that exists in the mantle. But the granite rocks of the continents form from a silica-rich “rhyolitic” magma that is thought to lie below the KMT site. No one is sure how the continent-forming magma originates; one idea is that basaltic magma gets altered by seawater, remelts, and eventually erupts from volcanoes as rhyolite. Samples of rhyolite from basalt-dominated Iceland could provide a window on how this process works worldwide.

KMT intends to collect multiple samples over time and embed sensors in and near the magma to measure heat, pressure, and even chemistry despite temperatures of more than 1000°C. KMT’s drilling partners are testing flexible couplings that can allow the steel liner of the well to expand and contract with extreme heat. And others are developing innovative electronics to withstand the heat and pressure, which could someday be used on Venus.

The technologies could also benefit Iceland’s many geothermal energy companies. Getting closer to magma could dramatically increase the power potential of individual wells, as was clearly seen with the accidental 2009 well, which on its own could have powered a small city.

The large amounts of water injected to cool and lubricate the drill will likely perturb the volcanic system a bit, and geophysicists will be watching closely. Changes in the speed of seismic waves after drilling could reveal the magma’s extent, Watching these subtle changes could also help with predicting future rhyolite eruptions. Although scientists have made progress at detecting a volcano’s warning signs, false alarms abound.

Source: Adapted from an article published on the website Science.org.

 

Le lac Viti

Géothermie dans la région du Krafla

Dans la caldeira du Krafla

Photos: C. Grandpey

Le danger des gaz sur les volcans actifs // The danger of gases on active volcanoes

Selon INVOLCAN, le volcan Cumbre Vieja à La Palma a émis entre 6 000 et 9 000 tonnes de SO2 par jour au cours de la dernière éruption. Les gaz qui sont initialement dissous dans le magma se séparent du magma pendant l’éruption et sont libérés dans l’atmosphère à des températures et des vitesses élevées. Il ne faut pas oublier que les gaz sont le moteur des éruptions et leur étude est essentielle à la compréhension du dynamisme éruptif.
Les gaz peuvent également s’échapper de petites fissures dans l’édifice volcanique et dans la zone environnante. Les scientifiques surveillent attentivement ces fumerolles car certains gaz, comme le dioxyde de carbone, sont lourds et peuvent se déplacer à quelques centimètres au-dessus du sol avant de se disperser dans l’atmosphère.
Les gaz éjectés dans l’atmosphère peuvent provoquer des pluies acides en se condensant ou pendant un épisode pluvieux. Ils peuvent alors endommager les cultures mais aussi provoquer des maux de tête, des irritations de la peau et des yeux. Cela se produit essentiellement à proximité du volcan en éruption. Plus on s’en éloigne, plus les gaz se diluent dans l’atmosphère et deviennent beaucoup moins agressifs.
On a beaucoup parlé dans les médias du nuage de SO2 de l’éruption de La Palma. Il devait atteindre l’Espagne continentale puis la France, mais le risque de problèmes de santé ou de pluies acides dans ces pays est très faible. En effet, le nuage de SO2 dilué passe à environ 5 km au-dessus de nos têtes et la seule indication de sa présence sera un léger voile de brume dans le ciel.
La lave est encore loin de l’océan à La Palma. Le front de coulée le plus proche doit encore parcourir plus de deux kilomètres pour atteindre le littoral. Au début de l’éruption, certaines personnes s’inquiétaient de ce qui se passerait si la lave pénétrait dans la mer.
Ce phénomène s’est produit à plusieurs reprises à Hawaii et l’Observatoire des volcans d’Hawaii (le HVO) a mis en garde à plusieurs reprises les gens contre les dangers des entrées de lave dans l’océan. Malgré ces avertissements, les populations locales et les touristes se mettent souvent en danger en s’approchant trop près de l’entrée de lave dans l’océan.
Le panache blanc produit par l’interaction de la lave et de l’eau de mer peut sembler inoffensif, mais il ne l’est pas. Le contact brutal entre la lave très chaude (1100°C) et l’eau froide (25°C) génère une brume volcanique baptisé « laze » (abréviation de lava haze) par les Hawaiiens; il est composé de vapeur d’eau de mer condensée mêlée d’acide chlorhydrique et de minuscules éclats de verre volcanique.
Ce panache se forme lorsque la lave chaude porte l’eau de mer à ébullition jusqu’à vaporisation. Le processus génère une série de réactions chimiques qui entraînent la formation d’un nuage blanc que les visiteurs doivent éviter car il peut provoquer une irritation de la peau et des yeux, voire des difficultés respiratoires. De plus, les vagues de l’océan qui déferlent sur une entrée de lave active peuvent projeter de l’eau de mer bouillante loin à l’intérieur des terres, avec un risque de brûlure pour quiconque se trouverait sur son passage. S’approcher trop près d’une entrée de lave est risqué. Sur la base de décennies d’expérience, le HVO conseille aux touristes de rester à 400 m de l’endroit où la lave pénètre dans la mer.
La direction du vent doit elle aussi être prise en compte. Lorsque le vent vient de la mer, il entraîne le panache nocif vers l’intérieur des terres et il peut devenir un réel danger pour les visiteurs.
Jusqu’à présent, quatre décès sur le Kilauea ont été liés à des entrées de lave dans l’océan.
Source : HVO, INVOLCAN.

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According to INVOLCAN, the Cumbre Vieja volcano in La Palma has emitted between 6,000 and 9,000 tons of SO2 a day. The gases that are initially dissolved in magma separate from the magma during the eruption and are released into the atmosphere at high temperatures and speeds. One should not forget that the gases are the motor of the eruption.

The gases can also escape from small fissures in the volcanic edifice and in the surrounding area. Scientists carfully monitor these fumaroles as some gases, such as carbon dioxide are heavy and can create a cloud that moves just a few centimeters above the ground before boing dispersed in the atmosphere.

Gases ejected into the atmosphere can cause acid rain when they meet with condensation or the beginning of rainfall. They can damage crops but also cause headaches, skin and eye irritation. This happens in the vicinity of the erupting volcano. Farther away, the gases get diluted in the ambient air and become far less aggressive.

A lot has been said in the media about the SO2 cloud from the La Palma eruption. It was expected to reach continental Spain and then France, but the risk of health problems or acid rain in these countries is very low. Indeed, the diluted SO2 cloud travels about 5 km above our heads and the only indication that id exists would be a slight veil of mist in the sky.

Lava is still far from the ocean in La Palma. The nearest flow front still has to travel more than two kilometres to reach the coastline. In the early phase of the eruption, some people worried about what would happen if lava entered the sea.

This phenomenon occured several times in Hawaii and the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has repeatedly cautioned people about the hazards of ocean entries. However, local people and tourists often put themselves at risk by approaching the ocean entry too closely.

The white plume produced when lava enters the sea may look harmless, but it is not. The vigorous interaction between very hot (1100°C) lava and cold (25°C) water generates a voluminous white « laze » (short for lava haze) composed of condensed seawater steam laced with hydrochloric acid and tiny shards of volcanic glass.

This laze is formed as hot lava boils seawater to dryness. The process leads to a series of chemical reactions that result in the formation of a billowing white cloud that visitors should avoid as it can cause skin and eye irritation and breathing difficulties. Moreover, ocean waves washing over an active entry can send boiling seawater farther inland than expected, scalding anyone in its path. Approaching a lava entry too closely is risky. Based on decades of experience observing ocean entries, HVO advises people to stay 400 m away from where lava enters the sea.

The wind direction should be taken into account. When the wind blows from the sea, it carries the noxious plume inland and it can become a real danger to visitors.

Until now, four deaths on Kilauea have been related to ocean entry hazards.

Source: HVO, INVOLCAN.

Panache de vapeur et de gaz sur le site d’arrivée de la lave dans l’océan à Hawaii

Explosion littorale à Hawaii

(Photos: C. Grandpey)