Pour une meilleure compréhension du processus de subduction // For a better understanding of the subduction process

Comme je l’ai écrit à maintes reprises, nous sommes capables d’envoyer des sondes et des véhicules télécommandés sur la planète Mars afin d’explorer sa surface, mais nous savons très peu de choses sur les profondeurs de nos propres océans, et plus particulièrement sur les fosses sous-marines, les zones de subduction où se déclenchent les séismes les plus puissants et les plus destructeurs. C’est dans ces zones de subduction que se produit le recyclage de la couche externe de la Terre vers son intérieur
J’ai été heureux d’apprendre qu’une équipe internationale de chercheurs venait de publier une étude (voir référence ci-dessous) fournissant de nouveaux éléments sur le processus et les origines de la subduction sur Terre. Ce travail de recherche a été conduit par le Center for Earth Evolution and Dynamics de l’Université d’Olso, avec une équipe de 14 chercheurs de différentes provenances à travers le monde.
Ces scientifiques ont pu compiler 100 millions d’années de preuves existantes sur l’initiation des zones de subduction (Subduction Zone Initiation – SZI). L’une des conclusions les plus importantes de leurs recherches est que la subduction engendre la subduction.
Les résultats de l’étude ont conduit à l’élaboration d’une nouvelle base de données sur la SZI ; cette base de données est accessible à l’ensemble de la communauté scientifique. Elle est ouverte à une actualisation et une meilleure compréhension de la SZI. Elle deviendra une plate-forme permettant une bonne communication dans la communauté des Sciences de la Terre.
La base de données est transdisciplinaire et présente une analyse détaillée de plus d’une douzaine d’événements SZI analysés au cours des cent derniers millions d’années. Les premiers résultats révèlent que la SZI horizontale est majoritaire au cours des 100 derniers Ma, et que la plupart des SZI sont proximaux aux zones de subduction préexistantes. En examinant plusieurs événements, les scientifiques ont découvert que les événements de SZI se regroupaient autour de deux principales périodes – il y a six à 16 millions d’années et il y a 40 à 55 millions d’années.
À l’avenir, des chercheurs de l’Université Nationale Australienne (ANU) déploieront des sismomètres au fond de l’océan autour de l’île Macquarie, au sud-ouest de l’Océan Pacifique, environ à mi-chemin entre la Nouvelle-Zélande et l’Antarctique. Le site a été choisi en raison de son potentiel de SZI pour les prochaines années.
La nouvelle base de données SZI se trouve à cette adresse: https://www.szidatabase.org/

L’étude est intitulée « A transdisciplinary and community-driven database to unravel subduction zone initiation » [« Une base de données transdisciplinaire et communautaire pour expliquer l’initiation de la zone de subduction »] – Crameri, F. et al. – Nature  
Source: The Watchers.

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As I put it many times, we are able to send rovers on Mars to explore its surface, but we know very little about the depths of our own oceans, and more particularly the abysses, the subduction zones where major destructive earthquakes are triggered. These zones are pivotal for the recycling of Earth’s outer layer into its interior

I was pleased to learn that an international team of researchers published a new study providing new clues about how and where subduction begins on Earth. It was led by the Centre for Earth Evolution and Dynamics at the University of Olso, with a team of 14 researchers around the world.

The researchers have been able to compile 100 million years of existing evidence for Subduction Zone Initiation (SZI). One of the biggest things they observed was that subduction breeds subduction.

The findings led to a new database on Subduction Zone Initiation, which is open for community input. This database is expandable to facilitate access to the most current understanding of SZI as research progresses, providing a community platform that establishes a common language to sharpen discussion across the Earth Science community.

The database is transdisciplinary and features detailed analysis of more than a dozen documented SZI events from the last hundred million years. The initial findings reveal that horizontally forced subduction zone initiation is dominant over the last 100 Ma, and that most initiation events are proximal to pre-existing subduction zones. By looking at multiple events, the scientists found SZI clustering around two time periods– six to 16 million years ago and 40 to 55 million years ago.

Going forward, researchers from the Australian National University (ANU) will also be deploying ocean-bottom seismometers around Macquarie Island, a location chosen due to its potential for future Subduction Zone Initiation.

The new SZI database can be found at this address: https://www.szidatabase.org/

The research is entitled « A transdisciplinary and community-driven database to unravel subduction zone initiation » – Crameri, F. et al. – Nature Communications.

Source: The Watchers.

Source : Wikipedia

Islande : Péninsule de Reykjanes, Hekla… et un peu de lecture !

L’Icelandic Met Office (IMO) indique que l’intense essaim sismique qui a commencé dans la Péninsule de Reykjanes le 18 juillet 2020 décline lentement. Selon le Met Office, il s’agirait d’un « événement de réactivation volcano-tectonique à plus grande échelle dans la péninsule. »
Les dernières images satellites ont permis de cartographier de nouvelles déformations de surface dans la zone où a été enregistrée la séquence de puissants séismes entre le 18 et le 20 juillet, avec des magnitudes qui ont ateint M 5,1. Le traitement des données satellitaires montre clairement un signal de déformation avec un déplacement d’environ 3 cm le long d’une faille orientée NE-SW dans la région de Fagradalsfjall. Les images acquises au cours de la période mentionnée ci-dessus révèlent également un signal d’affaissement dans la région de Svartsengi. Le phénomène a commencé entre le 16 et le 18 juillet, peu avant la survenue des puissants séismes tectoniques à Fagradalsfjall.
Les prochaines images satellites, attendues à la fin de cette semaine, permettront de savoir si la déflation est toujours en cours ou si elle s’est arrêtée.
Aucun changement significatif n’est signalé dans les mesures géochimiques effectuées cette semaine. De plus, la centrale géothermique de Svartsengi ne signale aucun changement dans ses mesures de routine.
L’IMO conclut son rapport en ces termes: « L’activité en cours sur la Péninsule de Reykjanes, qui a commencé fin 2019, reflète une réactivation volcano-tectonique à grande échelle sur une grande partie de la péninsule entre Eldey à l’ouest et Krýsuvík à l’est. »
Source: IMO

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Dans le même temps, l’Institut des Sciences de la Terre de l’Université d’Islande indique que les mesures effectuées près du Mont Hekla indiquent une augmentation de la pression exercée par le magma. Cette pression est nettement plus importante que lors des dernières éruptions du volcan en 1991 et 2000.
L’Institut, qui a effectué les mesures, prévient que les éruptions de l’Hekla se produisent en général soudainement et que les randonneurs à proximité du volcan pourraient être rapidement en danger. Les éruptions commencent souvent par de violents événements phréatomagmatiques, de sorte qu’un groupe de randonneurs qui serait surpris par une éruption se trouverait vite en difficulté.

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The Icelandic Met Office (IMO) indicates that the intense seismic swarm that started in the Reykjanes Peninsula on July 18th, 2020, is slowly decreasing. This activity is interpreted to as “a larger scale volcano-tectonic reactivation event in the Reykjanes peninsula.”

The acquisition of recent satellite images has allowed to map new surface deformation in the area associated with the sequence of large earthquakes that occurred from July 18th to 20th, with magnitudes up to M 5.1. The satellite data processing clearly shows a deformation signal corresponding to approximately 3 cm of movement along a NE-SW oriented fault in the region of Fagradalsfjall. The images acquired during the period also reveal a localized subsidence signal in the Svartsengi area. The subsidence started between July 16th and 18th, slightly before the occurrence of the large tectonic earthquakes in Fagradalsfjall.

The next satellite image, expected at the end of this week, will confirm if the deflation is still ongoing or if this has stopped.

No significant changes are reported regarding the geochemical measurements performed this week. Additionally, the geothermal power plant in Svartsengi reports no changes in their routine measurements.

IMO concludes its report with these words : « The ongoing activity on the Reykjanes peninsula, which commenced at the end of 2019, reflects a widespread volcano-tectonic reactivation of a large section of the peninsula, currently spanning Eldey in the west to Krýsuvík in the east. »

Source: IMO.

Le dernier essaim sismique sur la Péninsule de Reykjanes (Source : IMO)

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In the meantime, the Institute of Earth Sciences at the University of Iceland indicates that measurements made near Mount Hekla indicate a build-up of magma pressure that has become considerably greater than when the volcano last erupted in 1991 and 2000.

The Institute, which performed the measurements, warns that eruptions of Mt Hekla usually happen suddenly and that hikers in the vicinity of the volcano might be in danger in case of volcanic activity. Eruptions often start with powerful phreatomagmatic events, so that a group of unprepared hikers surprised by an eruption would have few means of escaping.

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Si avez décidé de ne pas aller en Islande à cause de la situation sanitaire actuelle (tests pour les touristes étrangers à l’aéroport de Keflavik), vous pourrez vous rabattre sur la lecture d’un livre que vient de me signaler très aimablement un adhérent de l’association L.A.V.E. Il s’agit d’un roman intitulé Heimaey par Ian Manook. Voici le résumé proposé par l’ami Google :

Quand Jacques Soulniz embarque sa fille Rebecca à la découverte de l’Islande, c’est pour renouer avec elle, pas avec son passé de routard. Mais dès leur arrivée à l’aéroport de Keflavik, la trop belle mécanique des retrouvailles s’enraye. Mots anonymes sur le pare-brise de leur voiture, étrange présence d’un homme dans leur sillage, et ce vieux coupé SAAB qui les file à travers déserts de cendre et champs de lave… jusqu’à la disparition de Rebecca. Il devient dès lors impossible pour Soulniz de ne pas plonger dans ses souvenirs, lorsque, en juin 1973, il débarquait avec une bande de copains sur l’île d’Heimaey, terre de feu au milieu de l’océan.
Un trip initiatique trop vite enterré, des passions oubliées qui déchaînent des rancoeurs inattendues, et un flic passionné de folklore islandais aux prises avec la mafia lituanienne : après l’inoubliable Mongolie de sa trilogie Yeruldelgger et le Brésil moite et étouffant de Mato Grosso, Ian Manook, écrivain nomade, nous fait découvrir une Islande lumineuse, à rebours des clichés, qui rend plus noire encore la tension qu’en maître du suspense il y distille.

L’ouvrage a été publié en septembre 2018 par les Editions Albin Michel. Il est également disponible en Livre de Poche.

Amélioration de la prévision volcanique en Nouvelle Zélande // Improving volcanic prediction in New Zealand

En passant au peigne fin 350 000 années de volcanisme, des scientifiques de l’université Massey ont trouvé des preuves de centaines d’éruptions dans l’Ile du Nord en Nouvelle Zélande. De tels événements causeraient d’importants dégâts s’ils se produisaient à l’heure actuelle. Dans le champ volcanique d’Auckland – sur lequel repose une partie de la ville aujourd’hui – ils ont détecté quelque 54 volcans ayant montré des signes d’activité sur un laps de temps de  250 000 ans. Si de telles éruptions devaient se produire aujourd’hui, elles perturberaient fortement la vie des Kiwis.

Dans le même temps, des chercheurs de l’Université d’Auckland affirment avoir inventé un système d’alerte capable d’annoncer les éruptions volcaniques. Il permettrait d’empêcher que se produisent des tragédies comme celle qui a tué 21 personnes sur White Island en 2019. Leur étude a été publiée dans Nature Communications.
Les scientifiques expliquent que leurs recherches «montrent des schémas d’activité sismique permettant de donner une alerte avant une éruption». Ils pensent que leur nouveau système aurait déclenché un signal d’alerte 16 heures avant l’éruption meurtrière de White Island.
Le réseau sismique géré par GeoNet répertorie chaque année les données générées par des milliers de séismes et des événements volcaniques en Nouvelle Zélande, mais ces données ne sont pas prédictives. Dans le cadre de leur étude, les scientifiques ont appliqué les données d’éruptions antérieures à des «algorithmes d’interprétation automatique» permettant de mettre au point des modèles de phase pré-éruptive. Ils ont ainsi remarqué que l’éruption de 2019 à White Island avait été précédée de 17 heures d’alerte sismique. Il y a d’abord eu une phase intense d’activité sismique de quatre heures qui, selon eux, correspondait à l’ascension de nouveaux fluides magmatiques qui ont accru la pression des gaz et de l’eau déjà emprisonnés dans la roche au-dessus. Ce processus a conduit à l’éruption, comme si le couvercle d’une cocotte-minute avait sauté. Un signal semblable avait été enregistré 30 heures avant une éruption en août 2013, et il était présent dans deux autres éruptions en 2012.
Les géologues espèrent adapter ces données à d’autres volcans, tels que le Tongariro et le Ruapehu, mais ils reconnaissent que leur système n’est pas infaillible. Ainsi, il n’aurait déclenché un signal d’alerte que dans quatre des cinq dernières éruptions majeures à White Island. Ils pensent, malgré tout, qu’il y a de bonnes chances pour que leur système permette de détecter des éruptions comme celle de 2019, ou d’autres.

Source: Médias d’information néo-zélandais.

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Scientists from the Massey University have revealed evidence of hundreds of ancient eruptions in New Zealand after reconstructing 350 000 years of volcanism across the North Island. These explosions would cause widespread havoc if they occurred in the present time. In the Auckland Volcanic Field, they have detected about 54 volcanoes over 250 000 years of course. Should such eruptions occur today, they would be big enough to cause significant disruption.

Meantime, New Zealand scientists at the University of Auckland say they have invented a warning system to predict volcanic eruptions that may prevent future tragedies such as the one that killed 21 people on White Island in 2019. Their study has been published in Nature Communications.

The researchers explain that their research “shows patterns of seismic activity before an eruption that make advance warning possible”. They think their new system would have raised the alert 16 hours before the volcano’s deadly eruption.

The GeoNet system reports back data from the country’s thousands of earthquakes, and less frequent volcanic events, each year as they happen, but they are not predictive. To perform their study, the scientists have applied past eruption data to “machine learning algorithms”, allowing them to look for patterns in the build-up to eruptions. In this way, they have noticed that last year’s eruption at White Island was preceded by 17 hours of seismic warning. It began with a strong four-hour burst of seismic activity, which they think was fresh magmatic fluid rising up to add pressure to the gas and water trapped in the rock above. This led to its eventual bursting, like a pressure cooker lid being blasted off. A similar signal was recorded 30 hours before an eruption in August 2013, and it was present in two other eruptions in 2012.

The geologists hope to adapt the data to apply to other volcanoes, such as Mt Tongariro and Mt Ruapehu, but admit it is not fool-proof. They say the system would only have raised an alert in four of the last five major eruptions at White Island, but they think there is a good chance eruptions like the 2019 event or larger will be detected.

Source : New Zealand news media.

Photo : C. Grandpey

Péninsule de Reykjanes (Islande) : Ça recommence ! // Reykjanes Peninsula (Iceland) : Strong seismicity again !

Un fort essaim sismique a secoué la péninsule de Reykjanes dans la soirée du 19 juillet 2020, avec un événement de M 5.1 sur l’échelle de Richter. La secousse a été ressentie à Reykjavik où les habitants ont entendu la terre gronder et senti leurs maisons vibrer. Des répliques ont été enregistrées jusqu’au matin avec des événements de M 4,6 et M 4,3.
La sismicité a son origine à l’extrémité sud-ouest de la péninsule de Reykjanes, au sud de l’aéroport de Keflavik, près de la ville de Grindavik et du Blue Lagoon.
Au cours des derniers mois, la zone autour de Grindavik a été secouée par de fréquents séismes. Les capteurs GPS ont également détecté une inflation du sol, peut-être due à une intrusion magmatique. Début 2020, on a craint que l’activité sismique annonce une possible éruption volcanique, mais à l’époque, les autorités ont estimé que le risque était très faible. La dernière éruption sur la péninsule de Reykjanes a eu lieu il y a environ 800 ans.
Il convient de noter que la sismicité est également intense sur la Zone de Fracture de Tjörnes dans le nord de l’Islande, avec des événements parfois supérieurs à M 4. Des chutes de pierres ont été observées dans la zone. Il est conseillé aux visiteurs d’éviter de marcher le long des falaises.
Source: IMO.

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 A strong earthquake swarm shook the Reykjanes Peninsula on July 19th, 2020 in the evening, with an M 5.1 event on the Richter scale. The event was felt in Reykjavik where residents heard the earth rumbling and shaking their homes. Aftershocks continued until morning with the strongest aftershocks measuring M 4.6 and M 4.3.

The earthquakes originated in the southwest tip of the Reykjanes peninsula, south of Keflavik Airport, near the town of Grindavik and the Blue Lagoon.

For the past few months the area around Grindavik has been hit with frequent earthquakes with GPS-linked sensors showing ground inflation, possibly due to magma intrusion underground. Earlier this year there were fears of the seismic activity being the precursor of a possible volcanic eruption but at the time authorities deemed the risk of an eruption to be very low. The last time a volcano erupted on the Reykjanes peninsula was around 800 years ago.

It sould be noted that seismicity is also intense on the Tjörnes Fracture Zone in northern Iceland, with events sometimes above M 4. Rockfalls have been observed in the area. Visitors are advised to avoid walking along the cliffs.

Source: IMO.

La sismicité en Islande (Source : IMO)

Corrélation entre activité solaire et activité sismique ? // A correlation between solar activity and seismic activity ?

Des études ont été faites sur l’influence possible de la Lune sur les éruptions volcaniques. J’ai personnellement travaillé sur la possible corrélation entre la pression atmosphérique et l’activité strombolienne (voir le résumé de cette étude sous l’entête de ce blog). Cependant, ces études n’ont pas apporté de réponses convaincantes sur le rôle joué par ces éléments naturels.

Une nouvelle étude réalisée par des chercheurs italiens et récemment publiée dans Nature Scientific Reports indique que de puissantes éruptions solaires peuvent déclencher de puissants séismes sur Terre. Les auteurs de l’étude ont analysé 20 années de données sur la densité et la vitesse des protons solaires, fournies par le satellite SOHO, et les données sur la sismicité dans le monde au cours de la période correspondante. Ils ont observé une corrélation évidente entre la densité de protons et la survenue de grands séismes de magnitude supérieure à M 5,6, avec un décalage d’une journée.
Le Soleil bombarde en permanence le système solaire avec de l’énergie et des particules sous forme de vent solaire. Parfois, les éruptions à la surface du Soleil provoquent des éjections de masse coronale qui traversent le système solaire à des vitesses extrêmement rapides. La nouvelle étude montre que les particules émises par ces éruptions peuvent être responsables du déclenchement de groupes de puissants séismes.
Les scientifiques ont remarqué que certains puissants séismes sur notre planète ont tendance à se produire en groupes,  et pas de manière aléatoire. Cela laisse supposer qu’il existe probablement un phénomène global de déclenchement de ces événements.
Pour leur étude, les chercheurs ont parcouru vingt années de données sismiques et celles concernant l’activité solaire, en particulier grâce au satellite Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) de la NASA-ESA, et ils ont cherché des corrélations probables.
Le satellite SOHO, situé à environ 1,45 million de kilomètres de la Terre, surveille l’activité solaire, ce qui permet aux scientifiques de contrôler la quantité de matière solaire qui vient frapper la Terre.
En comparant les séismes répertoriés dans l’ISC-GEM Global Instrumental Earthquake Catalogue – où sont inscrits tous les événements historiques dans le monde – avec les données fournies par le satellite SOHO, les chercheurs ont remarqué que de puissants séismes se produisaient lorsque augmentaient le nombre et la vitesse des protons solaires arrivant sur Terre. Lorsque les protons en provenance du Soleil atteignent un pic, on observe également un pic dans le nombre de séismes d’une magnitude supérieure à M 5,6 pendant les 24 heures suivantes.
Après avoir remarqué une corrélation entre les émissions de protons solaires et les puissants séismes, les chercheurs ont ensuite proposé une explication avec un mécanisme baptisé « effet piézoélectrique inverse ».
La compression du quartz, roche courante dans la croûte terrestre, peut produire une impulsion électrique grâce à un processus appelé effet piézoélectrique. Les chercheurs pensent que de telles petites impulsions sont susceptibles de déstabiliser les failles proches de la rupture et déclencher des séismes.
Cette explication suppose que les anomalies électromagnétiques ne sont pas le résultat des séismes, mais en sont la cause. Lorsque les protons chargés positivement en provenance du Soleil frappent la bulle magnétique terrestre, ils génèrent des courants électromagnétiques qui se propagent à travers le monde. Les impulsions créées par ces courants continuent à déformer le quartz dans la croûte, ce qui finit par déclencher des tremblements de terre.
L’étude complète se trouve à cette adresse:
https://www.nature.com/articles/s41598-020-67860-3

Source: Nature Scientific Reports, The Watchers.

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Studies have been made about the possible influence of the Moon on volcanic eruptions. I have personally made a study about the possible correlation between atmospheric pressure and strombolian activity (see the abstract under the title of this blog). However, these studies have not brought any clear answers on the role played by these natural elements.

A new study by Italian researchers recently published in Nature Scientific Reports suggests that powerful eruptions on the Sun can trigger large earthquakes on Earth. In the paper, the authors analyzed 20 years of proton density and velocity data, as recorded by the SOHO satellite, and the worldwide seismicity in the corresponding period. They found a clear correlation between proton density and the occurrence of large earthquakes with magnitudes above M 5.6, with a time shift of one day.

The Sun is constantly bombarding the solar system with energy and particles in the form of the solar wind. Sometimes, eruptions on the Sun’s surface cause coronal mass ejections that hurtle through the solar system at extremely fast rates. The new study suggests that particles from such eruptions may be responsible for triggering groups of powerful earthquakes.

Scientists noted that some powerful earthquakes around the planet tend to occur in groups, not randomly. This indicates that there may be some global phenomenon triggering these worldwide events.

For their study, the researchers searched through 20 years of data on both earthquakes and solar activity, specifically from NASA-ESA’s Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) satellite, and sought probable correlations.

SOHO, located about 1.45 million km from the Earth, monitors the Sun, which helps scientists track how much solar material strikes the Earth.

By comparing the ISC-GEM Global Instrumental Earthquake Catalogue – a historical record of powerful tremors – to SOHO data, the researchers noticed more strong earthquakes happened when the number and velocities of incoming solar protons increased. When protons from the Sun peaked, there was also a spike in earthquakes above M 5.6 for the next 24 hours.

After noticing there was a correlation between solar proton flux and strong earthquakes, the researchers went on to propose an explanation with a mechanism called “the reverse piezoelectric effect”.

Compressing quartz rock, something common in the Earth’s crust, can produce electrical pulse through a process called the piezoelectric effect. The researchers think that such small pulses could destabilize faults that are nearing rupture, triggering earthquakes

This new explanation suggests that electromagnetic anomalies are not the result of earthquakes, but cause them instead. As positively charged protons from the Sun hit the Earth’s magnetic bubble, they generate electromagnetic currents that propagate across the world. Pulses created by these currents go on to deform quartz in the crust, ultimately triggering earthquakes.

The complete study can be found at this address :

https://www.nature.com/articles/s41598-020-67860-3

Source : Nature Scientific Reports, The Watchers.

Vue d’une éruption solaire (Source: NASA)

La sismicité sous le Mauna Kea (Hawaii) // Seismicity beneath Mauna Kea (Hawaii)

Le Mauna Kea n’a pas connu d’éruptions depuis plus de 4 500 ans, mais cela ne signifie pas que c’est un volcan éteint. En fait, depuis des décennies, il cache l’un des signaux sismiques les plus étranges jamais observés sur un volcan.
Il y a plusieurs années, les sismologues de l’USGS testaient une nouvelle méthode d’analyse de la sismicité sur le Kilauea. Elle consiste à analyser des fractions de 24 heures de données sismiques afin de détecter des signaux similaires sur plusieurs appareils. Par curiosité, ils ont décidé d’étendre leurs observations au reste de l’île d’Hawaii. Ce qu’ils ont découvert est surprenant. Une étude publiée dans la revue Science en mai 2020 explique qu’ils ont détecté des séismes profonds sous le Mauna Kea, avec une répétition toutes les 7 à 12 minutes. La pollution sonore générée par le vent et les voitures à proximité, ainsi que la faible magnitude (M 1.5) des séismes avaient empêché leur détection par le réseau sismique traditionnel. .
Ces petits séismes se produisent à des profondeurs d’environ 15 – 25 km directement sous le sommet du Mauna Kea, toutes les 7 à 12 minutes avec une régularité surprenante. En outre, ces événements répétitifs apparaissent depuis au moins l’année 1999, mais il est très probable qu’ils se produisaient bien avant cette date.
Les scientifiques se sont tout d’abord montrés prudents avant d’attribuer ces séismes à des processus volcaniques car leur régularité semblait artificielle. Ils ont pris le temps d’éliminer toutes les causes possibles, comme les activités dans la zone d’entraînement de Pohakuloa ou les travaux routiers.
Un facteur permettant d’interpréter l’origine des séismes répétés et profonds du Mauna Kea est que leurs ondes sismiques sont différentes de celles des séismes classiques. Alors que les séismes classiques donnent naissance essentiellement à des événements haute fréquence, ceux du Mauna Kea sont plus prolongés, avec des fréquences plus basses. Cela signifie qu’un décrochement sur une faille n’est pas la cause de ces événements.
Les séismes basse fréquence peuvent se produire sur les volcans, mais il n’y a aucun autre exemple de ce type de répétition ou de longévité dans le monde. Au total, on a enregistré plus d’un million de secousses sismiques sur le Mauna Kea entre 1999 et 2018. Cumulée, l’énergie ainsi libérée correspond à un séisme de M 3.0 sous le volcan chaque jour. En mettant ensemble les signaux produits par ces milliers de ces séismes, on peut examiner leur forme d’onde plus en détail. Les résultats montrent que ces événements sont probablement causés par le mouvement de fluides au-dessus d’une chambre magmatique profonde. À mesure que les fluides s’élèvent, ils pénètrent dans une fissure hermétique dans sa partie supérieure. L’arrivée continue de fluide met la fissure sous pression, ce qui finit par briser l’obturation à son sommet et déclencher un séisme. La fissure se referme ensuite, et tout recommence.
La question est de savoir d’où proviennent ces fluides. La source d’alimentation réside probablement au niveau des gaz magmatiques qui se comportent comme des fluides lorsqu’ils se trouvent dans les profondeurs de la croûte terrestre. Ces gaz se séparent du magma en se refroidissant. Les grandes poches magmatiques mettent des centaines à des milliers d’années pour se refroidir, donc ce processus génère des fluides sur le long terme, ce qui pourrait expliquer la présence des séismes profonds sous le Mauna Kea.
Selon cette interprétation, les fluides sont produits par le refroidissement du magma en place. Rien n’indique toutefois qu’il y ait une ascension du magma sous le Mauna Kea. Bien que cette étude donne un aperçu intéressant des processus en cours sous le volcan, elle ne change en rien le niveau de risque volcanique du Mauna Kea. Si une éruption devait être imminente, les scientifiques de l’USGS pensent que l’ouverture d’un nouveau conduit d’alimentation s’accompagnerait d’essaims sismiques à faible profondeur pour avertir à l’avance d’une activité éruptive imminente.
Les séismes profonds qui ont été détectés par les scientifiques de l’USGS confirment que le Mauna Kea reste un volcan potentiellement actif.
Source: USGS, HVO, AVO.

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Mauna Kea volcano hasn’t erupted in over 4,500 years, but that doesn’t mean it is quiet. In fact, for decades it has been hiding one of the most unique seismic signals seen at any volcano.

Several years ago, USGS seismologists were trying out a new method to track seismicity at Kilauea Volcano. The method scans 24-hour sections of seismometer data looking for signal similarity on many instruments. Out of curiosity, they decided to look at the rest of the Island of Hawaii to see what else they might find. What they found came as a surprise. A study published in the journal Science in May 2020 describes how they detected deep earthquakes beneath Mauna Kea that repeat every 7 to 12 minutes. Noise in the seismic records from wind and nearby cars, together with the small size of the individual earthquakes (magnitude M 1.5), had prevented these earthquakes from being detected with the regular earthquake detection system.

The small, repeating earthquakes occur at depths of about 15-25 km directly beneath Mauna Kea’s summit and happen every 7 to 12 minutes with surprising regularity. Furthermore, the repeating events can be detected going back to at least 1999, but it is very likely that the repeating earthquakes were occurring even further back in time.

Scientists were initially cautious about interpreting the earthquakes due to volcanic processes because the regularity seemed man-made. It took a long period of investigation to rule out all of the possibilities, such as activity at the Pohakuloa Training Area or road construction.

One clue to the origin of the repeating, deep Mauna Kea earthquakes is that their seismic waves look different from those of ordinary earthquakes. Where regular earthquakes produce more high frequency shaking, the Mauna Kea events are more drawn out, containing lower frequencies. This means that regular slip on a fault is not responsible for the deep Mauna Kea events.

Low-frequency earthquakes are not unusual at volcanoes, but there is no other example of this kind of repetition or longevity anywhere in the world. Ultimately, over 1 million earthquakes were found from 1999 to 2018. Summing the energy release of the earthquakes gives a total that is equivalent to an M 3.0 earthquake under Mauna Kea every day. Adding together the signals of thousands of these earthquakes allows the waveform to be examined in greater detail, and the results suggest the events are caused by the movement of fluids above a deep magma chamber. As the fluids ascend, they enter a crack that is sealed at the top. The continuous flow of fluid pressurizes the crack, eventually breaking the top seal and creating the earthquake. The crack then reseals, and everything starts over again.

The question is to know where these fluids come from. The source of the fluid dupply is likely magmatic gases that behave like fluids when they are deep within the Earth’s crust. These gases separate from the magma as it cools. Large magma bodies cool over hundreds to thousands of years, so this process provides a long-term, nearly continuous supply of fluids to repeatedly drive deep earthquakes beneath Mauna Kea.

Under this interpretation, the fluids are produced from magma cooling in place. There is no evidence that magma is rising under Mauna Kea. So while this study provides important insight into processes beneath the volcano, it does not change estimates of volcanic hazard at Mauna Kea. USGS scientists expect any opening of a new conduit will be accompanied by swarms of shallow earthquakes to provide advanced warning of impending eruptive activity.

The earthquakes nonetheless underscore that Mauna Kea is classified as an active volcano.

Source : USGS, HVO, AVO.

Photos: C. Grandpey

Les microplaques autour du Rift Est-Africain // The microplates around the East-African Rift

La tectonique joue un rôle important en Afrique de l’Est où la Vallée du Grand Rift s’étire sur des milliers de kilomètres. Pendant de nombreuses années, il a été largement admis que la fracturation du système du Rift est-africain – East African Rift System(EARS) – il y a 22-25 millions d’années, a entraîné la division de la plaque africaine en deux plaques plus petites,  la plaque somalienne et la plaque nubienne. Cependant, plus récemment, grâce à de nouvelles technologies et l’intégration des données GPS sur les séismes, les scientifiques ont découvert que cette fracturation avait donné naissance à trois autres « microplaques » – la plaque Lwandle, la plaque Victoria et la plaque Rovuma. La microplaque Victoria, située entre les branches est et ouest du système du Rift est-africain, est l’une des plus grandes microplaques continentales sur Terre. A l’inverse des microplaques Rovuma et Lwandle, Victoria tourne dans le sens antihoraire par rapport à la plaque nubienne. La cause de ce comportement étrange n’avait pas été expliquée à ce jour.

Des scientifiques du centre de recherche en géosciences de Potsdam ont récemment découvert pourquoi la plaque Victoria tourne dans le sens antihoraire. Jusqu’à présent, les chercheurs expliquaient que la rotation des microplaques était provoquée par l’interaction d’un panache mantellique avec le craton épais de la microplaque et le système de rift. Aujourd’hui, les scientifiques de Potsdam ont découvert que c’est essentiellement la configuration des régions lithosphériques plus faibles ou plus fortes qui entraîne principalement la rotation des microplaques, en particulier la microplaque Victoria.
Dans leur étude, les scientifiques expliquent qu’ « une certaine configuration de ceintures mobiles mécaniquement plus faibles et de régions lithosphériques plus fortes dans l’EARS entraîne des branches de rift incurvées et se chevauchant, ce qui provoque une rotation. »
Les chercheurs ont utilisé des modèles numériques 3D à l’échelle de l’ensemble de l‘EARS pour mesurer la dynamique de la lithosphère et du manteau supérieur au cours des 10 derniers millions d’années. Ils ont testé la valeur prédictive de leurs modèles en comparant d’une part leurs prévisions de vitesse avec des données dérivées du système GPS, et d’autre part leurs prévisions de contraintes au niveau des plaques avec la World Stress Map, une compilation globale d’informations sur le champ de contraintes dans la croûte terrestre, mis à jour depuis 2009.

Il y a beaucoup d’autres microplaques continentales sur Terre qui sont en rotation actuellement, ou qui l’ont été dans le passé. Au vu de la dernière étude, le mécanisme de rotation des microplaques induit par la lithosphère permet de mieux comprendre les rotations observées et de reconstituer les mouvements des plaques tectoniques tout au long de l’histoire de la Terre.
Reference

« Victoria continental microplate dynamics controlled by the lithospheric strength distribution of the East African Rift » – Glerum, A. et al. – Nature Communications

Source: The Watchers.

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Tectonics is playing an important part in East Africa where the Rift Valley extends over thousands of kilometres. For many years, it has been widely accepted that rifting in the East African Rift system (EARS), 22-25 million years ago, resulted in the splitting of the African plate into 2 smaller plates – the Somali plate and the Nubia plate. However, more recently, through the application of technology and the integration of GPS earthquake data, scientists have discovered that the fault has created three other « microplates » – the Lwandle plate, Victoria plate, and the Rovuma plate. The Victoria microplate between the Eastern and Western branches of the East African Rift System is one of the largest continental microplates on Earth. In striking contrast to the other microplates – Rovuma and Lwandle – Victoria rotates counterclockwise with respect to Nubia. The underlying cause of this distinctive rotation has remained elusive so far.

Scientists have recently discovered evidence explaining why the Victoria Plate is rotating in a counterclockwise direction. Previous theories suggested that the rotation of the microplates is driven by the interaction of a mantle plume with the microplate’s thick craton and the rift system. Now, researchers from the German Research for Geosciences in Potsdam have discovered that the configuration of weaker and stronger lithospheric regions mainly drives the rotation of microplates, particularly Victoria.

In the study, the scientists argue that “a certain configuration of mechanically weaker mobile belts and stronger lithospheric regions in the EARS results in curved and overlapping rift branches that prompt rotation.”

The researchers used 3D numerical models on the scale of the entire EARS to measure the lithosphere and upper mantle dynamics in the past 10 million years. They tested the predictive strength of their models by comparing their predictions of velocity with GPS-derived data, and their stress predictions with the World Stress Map, a global compilation of information on the present-day crustal stress field maintained since 2009.

There are many more continental microplates on Earth that are believed to be rotating or have rotated. The lithosphere-driven mechanism of microplate rotation indicated in the study helps decipher these observed rotations and reconstruct plate tectonic motions throughout the Earth’s history.

Reference

« Victoria continental microplate dynamics controlled by the lithospheric strength distribution of the East African Rift » – Glerum, A. et al. – Nature Communications

Source: The Watchers.

Plaques tectoniques en Afrique de l’Est (Source: Wikipedia)