Mesure du dioxyde de soufre (SO2) en milieu volcanique // Measurement of sulphur dioxide (SO2) in volcanic environments

Le dioxyde de soufre (SO2) est l’un des principaux gaz émis par les volcans. L’éruption de la Lower East Rift Zone (LERZ) du Kilauea en 2018 a libéré d’énormes quantités de SO2 et tout l’archipel hawaïen a parfois été envahi par le brouillard volcanique, appelé localement vog. Aujourd’hui, avec l’éruption dans l’Halema’uma’u, les panaches de SO2 sont emportés par les alizés et ils perturbent la vie de la population dans les zones sous le vent. Il est donc important de savoir quelle quantité de ce gaz est émise pour comprendre les conséquences pour la santé humaine.

J’ai écrit une note sur les émissions de SO2 le 31 mai 2020. Les scientifiques du HVO donnent aujourd’hui plus de détails sur la technique de mesure de ce gaz.

Pour mesurer les émissions de SO2, les scientifiques du HVO commencent par monter un spectromètre ultraviolet (UV) sur la carrosserie d’une voiture ou la carlingue d’un avion. Dans la mesure où le SO2 est invisible et peut ne pas coïncider parfaitement avec les parties visibles du panache éruptif, ils déterminent l’endroit où le SO2 est susceptible de se trouver en fonction de la direction du vent.

Puis, en partant du ciel clair d’un côté du panache, ils balayent toute la largeur inférieure du panache et retrouvent le ciel clair de l’autre côté. Le spectromètre est d’abord orienté vers le ciel et, comme le SO2 absorbe les rayons UV, l’appareil détecte ensuite une quantité d’UV moins importante lorsqu’il se trouve sous le panache de gaz contenant du SO2. Le spectromètre mesure la quantité de SO2 qui se trouve au-dessus de lui dans une trajectoire verticale ; c’est la « longueur de trajet de concentration. » (concentration-path-length).

Cette longueur de trajet de concentration associe la concentration et le trajet en une seule unité, ppm ∙ m (parties par million par mètre). Un panache de 1 mètre d’épaisseur avec une concentration de 10 ppm de SO2 équivaut à 10 ppm ∙ m. Il en va de même pour un panache de 10 mètres d’épaisseur avec une concentration de seulement 1 ppm de SO2. La quantité de SO2 est la même, elle est simplement distribuée différemment.

Toutes ces mesures mises ensemble sur la largeur du panache fournissent des indications sur une section transversale de ce même panache et montrent quelle quantité de SO2 se trouvait au-dessus du spectromètre en chaque point de mesure. Cette section transversale qui incorpore la largeur du panache en mètres, permet de connaître la surface de gaz dans cette zone, avec des unités de ppm ∙ m2 (parties par million par mètre carré).

Une fois que les scientifiques ont calculé cette section transversale, ils utilisent la vitesse du panache (en mètres / seconde) pour déterminer le nombre de sections transversales – mais aussi la quantité de gaz – dans un certain laps de temps. Cela conduit à des unités de ppm ∙ m3 / s (parties par million par mètre cube par seconde), autrement dit un volume de gaz émis avec une certaine concentration de SO2 par seconde.

Dans la mesure où on sait combien pèse une molécule de SO2, on peut convertir ce volume en masse (en kilogrammes ou en tonnes), et on peut convertir les secondes en jours. C’est ainsi que procèdent les scientifiques pour déterminer les flux de SO2 qui sont généralement exprimés en tonnes / jour (t / j). Grâce aux résultats obtenus, les scientifiques du HVO peuvent comparer les émissions de SO2 de l’éruption actuelle avec celles des éruptions précédentes du Kilauea.

Ainsi, lorsque le HVO a commencé à utiliser des mesures UV en 1979, les émissions de SO2 au sommet du volcan atteignaient en moyenne 500 t / j ou moins. Entre 1983 et 2008, l’éruption du Pu’uO’o émettait en moyenne 2000 t / j. Après des émissions relativement élevées au début de l’éruption sommitale de 2008-2018, les émissions du lac de lave se sont stabilisées à près de 5 000 t / j tandis que les émissions du Pu’uO’o chutaient  à quelques centaines de t / j.

L’éruption de 2018 a eu des émissions très élevées, avec près de 200 000 t / j ; ce sont les émissions les plus élevées jamais enregistrées sur le Kilauea.

Après l’éruption de 2018, les émissions de SO2 du Kilauea ont chuté à une trentaine de tonnes par jour.

Au début de la nouvelle éruption en décembre 2020, les émissions de SO2 au sommet du Kilauea étaient de 30 000 à 40 000 t / j. Les services sanitaires ont mis en garde le public sur la mauvaise qualité de l’air et ses dangers pour la santé.

Après l’arrêt de l’activité dans la fissure nord de l’Halema’uma’u le 26 décembre 2020, les émissions de SO2 ont progressivement baissé pour atteindre environ 2500 t / j le 11 janvier 2021, signe que l’activité éruptive diminuait..

Source: USGS / HVO.

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Sulphur dioxide (SO2) is one of the main gases emitted by volcanoes. Kilauea’s Lower East Rift Zone (LERZ) eruption in 2018 released huge amounts of sulphur dioxide and the whole Hawaiian archipelago was sometimes invaded by the volcanic fog, or vog. Today, during the Halema’uma’u eruption, SO2 plumes are pushed by the trade winds and disturb life in downwind areas. So, it is important to know how much of this gas is emitted for understanding implications for human health during volcanic eruptions.

I wrote a post about SO2 emissions on May 31st, 2020. In a new article, HVO scientists give more details about how to measure this gas.

To measure SO2 emission rates, HVO scientists begin by mounting an ultraviolet (UV) spectrometer to a car or an aircraft. Since SO2 is invisible and may not perfectly coincide with visible parts of the plume, they determine where the SO2 should be based on wind direction.

Then, starting under clear sky on one side of the plume, they traverse underneath the entire width of the plume, and end up back under clear sky on the other side.

The spectrometer looks up at the sky and, because SO2 absorbs UV radiation, it detects less incoming UV when it is under the gas plume where there is SO2. It measures how much SO2 is above it in the vertical ‘path’ where the spectrometer is looking – the ‘concentration-path-length’.

Concentration-path-length combines concentration and path into a single unit, ppm∙m (parts per million meters). A 1-metre-thick plume with a concentration of 10 ppm (parts per million) of SO2 is equivalent to 10 ppm∙m. So is a 10-metre-thick plume with a concentration of only 1 ppm of SO2. The amount of SO2 is the same, it is just distributed differently.

All those concentration-path-length measurements put together across the plume’s width make a ‘slice’, or cross-section, through the plume, showing how much SO2 was above the spectrometer at each point. That slice, since it incorporates the plume width in metres, is the area of the gas in a cross-section of plume, with units of ppm∙m2 (parts per million square metres).

Once the scientists have that cross-section, they use plume speed (in metres/second) to determine how many of those cross-sections – and how much gas – are passing overhead in a certain amount of time. That brings them to units of ppm∙m3/s (parts per million cubic metres per second)—which is a volume of gas with a certain concentration of SO2 each second.

Because one knows how much a molecule of SO2 weighs, one can convert that volume into a mass (in kilograms or tonnes), and one can convert seconds to days. That is how scientists derive the emission rates of SO2, which are usually presented in units of tonnes/day (t/d).

With the results they obtain, HVO scientists are able to compare SO2 emission rates from the current eruption to those emitted by previous Kilauea eruptions.

When HVO began to use UV measurements in 1979, the summit averaged about 500 t/d of SO2 or less. Between 1983 and 2008, Kilauea’s Pu’uO’o eruption averaged around 2,000 t/d. After higher emission rates early in the 2008–2018 summit eruption, the lava lake emissions stabilized near 5,000 t/d while Pu’uO’o’s emissions fell to a few hundred t/d.

The 2018 eruption had very high emission rates of nearly 200,000 t/d, the highest recorded emissions from Kilauea. Following the 2018 activity, Kilauea emissions dropped to only about 30 t/d.

At the beginning of the new eruption in December 2020, Kilauea summit emission rates were 30,000–40,000 t/d. The Department of Health warned the public of potential hazardous, poor air quality. It advised residents and visitors to be prepared and aware of the surrounding conditions. Since the north fissure activity ceased on December 26, 2020, SO2 emissions have progressively dropped and reached about 2,500 t/d on January 11th, 2021, a sign that the eruption rate has decreased.

Source : USGS / HVO.

 

Panaches de gaz sur le Kilauea (Photos : C. Grandpey)

Stromboli !

 A l’image de l’Etna, la Stromboli est très actif ces jours-ci, comme on peut s’en rendre compte en regardant le volcan en direct avec la webcam Skyline. En plus des explosions stromboliennes dans les cratères Nord et Centre-Sud, on observe un débordement et une coulée de lave au niveau de la zone cratèrique Nord. La lave avance dans la partie supérieure de la Sciara del Fuoco, jusqu’à environ 600 m d’altitude. Des blocs se détachent de la coulée et roulent jusqu’à la mer. Aucune déformation significative de l’édifice volcanique n’est enregistrée.

Source : INGV.

Il ne fait malheureusement pas bon d’aller se promener en Sicile en ce moment. La pandémie de Covid-19 est particulièrement active sur le îles.

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Like Mt Etna, Stromboli is very active these days, as one can see when watching the Skyline webcam. In addition to Strombolian explosions in the North and Center-South craters, there is a lava overflow and a lava flow at the North crater area.Lava is moving forward in the upper part of the Sciara del Fuoco, down to about 600 m a.s.l.Rocks break away from the flow and roll down to the sea. No significant deformation of the volcanic edifice is recorded.

Source: INGV.

Unfortunately, it is unadvisable to travel to Sicily these days. The Covid-19 pandemic is very active on the islands.

Voici quelques captures d’écran effectuées au crépuscule, l’un de mes moments préférés sur le Stromboli…

La coulée de lave vue par la webcam thermique de l’INGV:

Volcans du monde // Volcanoes of the world

Voici quelques nouvelles de l’activité volcanique dans le monde:

L’éruption du Kilauea (Hawaï) se poursuit. La lave est émise par une bouche sur le côté nord-ouest du cratère.

Le lac de lave présente une profondeur d’environ 200 m. Il reste immobile sur sa moitié est.

Les émissions de SO2 restent élevés à environ 4700 t / j

Les inclinomètres du sommet révèlent une tendance majoritairement inflationniste.

Il n’y pas de données sismiques ou de déformation indiquant que le magma se déplace actuellement vers les zones de rift du Kilauea.

Source: HVO.

 

Vue du lac de lave (Webcam HVO)

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En Azerbaïdjan, Shikhzekhirli est l’un des volcans de boue les plus actifs au monde. Il a éclaté le 15 janvier 2021. C’était le 25e paroxysme depuis 1810. Le volcan est entré en éruption en trois phases d’une durée de 3 minutes et demie, 2 minutes et 7 minutes, respectivement. Un total de 1 700 m3 de boue a éclaté du volcan, couvrant 2,5 ha de terre. Source: AzerNews.

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Selon la JMA, l’activité éruptive se poursuit sur le Suwanosejima (Japon). De fortes explosions sont encore observées, avec émission de panaches de cendre et projections de matériaux incandescents. Un tel événement a été observé le 20 janvier 2021, avec des photos sur les réseaux sociaux. La JMA ajoute que les bombes et le coulées pyroclastiques peuvent impacter une zone jusqu’à 2 km du cratère.

Source: Mykagoshima (Twitter)

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Le PVMBG indique que le niveau d’alerte du Raung (Indonésie) est passé de 1 (Normal) à 2 (Waspada) suite à une hausse d’activité le 21 janvier 2021. Le volcan émet de la vapeur, des gaz et des panaches de cendres qui ont atteint environ 3700 mètres d’altitude. Des événements volcano-tectoniques sont également enregistrés avec une hausse du tremor volcanique.

Photo : C. Grandpey

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Le Merapi (Indonésie) reste bien actif. Une comparaison des photos du sommet prises les 7 et 14 janvier 2021 montre que les changements morphologiques intervenus dans la zone sommitale sont dus à l’émergence de nouveaux dômes de lave. Le volume du dôme était estimé à 46 766 mètres cubes le 14 janvier, avec une croissance d’environ 8 500 mètres cubes par jour.

Le 16 janvier, une coulée pyroclastique est descendue sur 1,5 km dans la ravine Krasak et a produit un panache de cendres qui s’est élevé à 500 m.

Au cours des six premières heures du 18 janvier, six avalanches incandescentes sont descendues sur 600 m en direction du SO.

Une coulée pyroclastique a également parcouru environ 1 km dans la ravine Krasak en générant un panache de cendres qui s’est élevé à 50 m au-dessus du sommet.

Le niveau d’alerte reste à 3 (sur une échelle de 1 à 4) et le public ne doit pas s’approcher à moins de 5 km du sommet.

Source: VSI.

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Au Guatemala, le Pacaya continue d’émettre des panaches de gaz et fait entendre des explosions de faible intensité. Une coulée de lave avance dans une direction sud-sud-ouest sur une longueur de 1100 mètres.

On enregistre toujours des explosions sur le Fuego, à raison de5 à 8 événements par heure, avec des panaches de cendre montant à 4300 – 4600 mètres d’altitude. Les explosions génèrent toujours des ondes de choc. On observe des avalanches de blocs dans plusieurs ravines.

L’INSIVUMEH signale des panaches de cendres générés par des explosions sur le Santiaguito. Des avalanches de blocs et de cendres sont enregistrées, principalement sur les versants ouest et sud-ouest du volcan.

Source : INSIVUMEH.

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Les observations visuelles du dôme de La Soufrière de Saint-Vincent indiquent que la croissance se poursuit mais semble principalement se concentrer dans la partie nord de la dépression dans le cratère. Le dôme développe un profil qui ressemble à une aile d’avion, avec une pente raide du côté sud et une pente plus douce vers le nord. La hauteur du dôme semble s’être stabilisée.

Une température de 590°C a été mesurée à la surface du dôme, mais l’intérieur est probablement beaucoup plus chaud.

La NEMO informe la population sur l’activité actuelle du volcan et explique aux familles comment se préparer en cas d’évacuation, mais aucun ordre de ce type n’a été émis à ce jour.

Le niveau d’alerte volcanique reste à Orange.

En plus du volcan, les autorités de St Vincent sont préoccupées par la propagation de la dengue. 1790 cas ont été enregistrés depuis le début de la maladie au moment de la saison des pluies en 2020. 8 personnes sont décédées de complications.

Le 19 janvier 2021, Saint-Vincent-et-les Grenadines présentait également 46 nouveaux cas de Covid-19.

Source : Presse locale.

La surveillance de La Soufriere se limite à du ‘pilotage à vue’. Personne ne sait comment la situation va évoluer. Simple croissance du dôme sans autre phénomène éruptif ? Evolution vers une situation plus explosive ? Rien ne permet d’apporter une réponse à l’heure actuelle.

Vue du dôme de lave (Source: UWI)

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Dans un bulletin émis à 2 heures (GMT) le 20 janvier 2021, l’INGV indique qu’un nouveau débordement de lave a été observé sur le versant nord du Cratère SE (CSE) qui montrait aussi une activité strombolienne modérée. L’amplitude du tremor a atteint des valeurs élevées au moment de l’événement, avant de décroître par la suite. Comme précédemment, les données GPS de l’Etna ne montrent pas de variations significatives.

Source : INGV.

Fluctuations du tremor ces derniers jours sur l’Etna (Source : INGV)

L’activité strombolienne persistait le 20 janvier au soir dans le Cratère Sud-Est comme on pouvait le voir sur les images de la webcam L.A.V.E.

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Here is some news of volcanic activity around the world :

The eruption of Kilauea (Hawaii) continues. Lava is erupting from a vent on the northwest side of the crater.

The lava lake is about 200 m deep and remains stagnant over its eastern half.

SO2 emission rates remain elevated at about 4,700 t/d
The summit tiltmeters reveal a predominantly inflationary trend.

There is no seismic or deformation data to indicate that magma is currently moving into Kilauea’s rift zones.
Source: HVO.

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In Azerbaijan, Shikhzekhirli is one of the most active mud volcanoes in the world. It erupted on January 15th, 2021. It was the 25th paroxysm since 1810. The volcano erupted in three phases lasting 3 and a half minutes, 2 minutes and 7 minutes, respectively.

A total of 1,700 m3 of mud erupted from the volcano, covering 2.5 ha of land.

Source : AzerNews.

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According to JMA, the eruption continues at Suwanosejima (Japan). Strong explosions are still observed at the volcano, with dense ash plumes and incandescent material ejected out of the crater. Such an event occurred on January 20th, 2021. Photos can be seen on the social networks JMA warns that bombs and pyroclastic flows could impact an area as far as 2 km from the crater.

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PVMBG indicates that the alert level for Raung (Indonesia) has been raised from one (Normal) to 2 (Waspada) following an increase in volcanic activity on January21st, 2021. The volcano is emitting water vapor, gases and ash clouds that reached up to about 3,700 metres.above sea level.
Volcano-tectonic earthquakes are also recorded together with an increase in the volcanic tremor.

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Mt Merapi (Indonesia) is quite active these days. A comparison of photos of the summit taken on January 7th and 14th, 2021 showed that the morphological changes in the summit area were attributed to the emergence of new lava domes. The dome volume was an estimated 46,766 cubic metres on January 14th, with a growth rate of about 8,500 cubic metres per day.

On January 16th, a pyroclastic flow descended 1.5 km down the Krasak drainage and produced an ash plume that rose 500 m.

During the first six hours of January 18th, six incandescent avalanches descended 600 m SW. A pyroclastic flow also travelled about 1 km down the Krasak drainage and produced an ash plume that rose 50 m above the summit.

The Alert Level remains at 3 (on a scale of 1-4), and the public is warned to stay 5 km away from the summit.

Source:  VSI.

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In Guatemala, Pacaya continues to emit gas plumes generated by low-intensity explosions. A lava flow is advancing in a south-southwest direction over a length of 1100 meters.

Explosions are still recorded on Fuego, at a rate of 5 to 8 events per hour, with ash plumes rising to 4300 – 4600 meters above sea level. Explosions always generate shock waves. Rock avalanches are observed in several drainages.

 INSIVUMEH reports ash plumes generated by explosions on Santiaguito. Rock and ash avalanches are recorded, mainly on the western and southwestern slopes of the volcano. Source: INSIVUMEH.

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Visual observations of the dome at St Vincent’s La Soufrière indicate that growth continues but appears to be mainly towards the north along the moat. The dome appears be developing a profile that looks more like an airplane wing, with the steep side of the dome facing the south and the gentler sloping sides towards the north. There appeared to have been little increase in the height of the dome.

Temperatures of 590 °C have been measured on the actively growing front of the dome. The interior of the dome is probably at much higher temperatures.

NEMO updates residents on the current activity at the volcano, and explains families how to prepare in the event of an evacuation, but no such order has been issued yet.

The alert level remains at Orange.

Together with the volcano, local authorities at St Vincent have been preoccupied with the spread of dengue fever. 1790 cases have been recorded in St Vincent since the start.of the disease at the start of the rainy season in 2020. 8 persons have died from complications of the fever.

On January 19th, 2021, St. Vincent and the Grenadines also confirmed 46 new Covid-19 cases.

Source: Local news media.

The surveillance of La Soufriere is limited to ‘piloting on sight’. No one knows how the situation will develop. Simple growth of the dome without any other eruptive phenomenon? Evolution towards a more explosive situation? There is no way to provide an answer at this time.

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In a bulletin issued at 2 a.m. (GMT) on January 20th, 2021, INGV indicates that a new lava overflow was observed on the northern slope of the SE Crater (SEC) which also showed moderate Strombolian activity. The amplitude of the tremor reached high values at the time of the event, before decreasing thereafter. As before, Mt Etna‘s GPS data does not show significant variations.

Source: INGV.

Strombolian activity was still visible in the evening of January 20th on the images of the L.A.V.E. webcam (see above)..

Un nouveau laboratoire pour le HVO (Hawaii) // New lab for HVO (Hawaii)

L’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO), géré par l’USGS, vient d’acquérir un nouveau laboratoire qui permettra aux scientifiques de mieux comprendre les propriétés physiques des téphras. Le mot « tephra » ou « téphra » fait référence à tous les types et toutes les tailles de fragments de roche projetés par un volcan en empruntant une trajectoire aérienne lors d’une éruption. Les téphras incluent les cendres, les bombes, les scories ou même les cheveux et les larmes de Pelé.

Ce nouveau laboratoire d’analyse de téphras permettra au HVO de déterminer la densité, la taille et la forme des particules, ainsi que les différents types de téphras émis par un volcan. En utilisant ces informations, les géologues du HVO seront en mesure d’analyser toute une gamme de phénomènes, depuis l’ascension du magma et le processus éruptif jusqu’aux dépôts de cendres laissés par les  éruptions du passé. Il est important d’obtenir ces mesures aussi précisément et rapidement que possible lors d’une éruption.

Le nouveau laboratoire du HVO est unique par sa capacité à analyser une vaste gamme d’échantillons, de un mètre à un micron (10-6 m). Le traitement des échantillons est non destructif et l’analyse est rapide. Chaque type de mesure ne prend que quelques minutes, et on estime que l’ensemble des mesures prend 1 à 2 heures. La méthode non destructive d’utilisation de ces nouveaux instruments est révolutionnaire ; elle permet aux chercheurs d’effectuer une suite complète d’analyses sur le même échantillon – au lieu d’utiliser différents échantillons du même matériau – pour une compréhension plus complète des éruptions. Cela permet également de préserver dans leur intégrité tous les  échantillons.

La première étape consiste à étudier les composants de l’échantillon afin de comprendre à quel type d’éruption les scientifiques sont confrontés.

Pour les échantillons de téphras prélevés directement sur le terrain, le HVO dispose de deux nouveaux stéréoscopes à lumière réfléchie. Lors de leur utilisation, les géologues peuvent séparer manuellement les différents composants de l’échantillon, tels que la lave juste prélevée, les cristaux, ou les petits morceaux de la paroi du cratère.

Au cours de l’étape suivante, les chercheurs mesurent la densité des échantillons. Pour les échantillons de lave, la mesure de la densité permet de comprendre quelle était la consistance du magma lors de son émission ; cela renseigne sur la dynamique de l’éruption. La densité de l’échantillon est déterminée en mesurant sa masse et son volume. Pour les morceaux de téphra de plus de cinq centimètres, le volume est calculé à l’aide d’un scanner 3D, puis l’échantillon est pesé. Les grains plus petits, depuis les lapilli jusqu’à la poudre de cendre, sont placés dans un pycnomètre à gaz, une machine qui calcule la densité directement en utilisant le principe d’Archimède de déplacement du volume en injectant de l’azote gazeux. Les pycnomètres fonctionnent aussi bien avec des scories et de la pierre ponce qu’avec des cendres ; ils permettent de comprendre la dynamique des éruptions.

La troisième étape est la mesure de la taille des échantillons, ce qui donne des informations sur la façon dont le magma s’est fragmenté pour produire des téphras pendant les épisodes de fontaines de lave et les explosions. Les fragments de plus de 3 centimètres sont tamisés à la main, de manière traditionnelle, tandis que les grains plus petits sont soumis à un Camsizer, un appareil de dernière génération qui photographie chaque fragment et convertit l’image en mesure de la taille. Le flux de particules passe devant une source de lumière stroboscopique LED ultra lumineuse et plane. Les Camsizers peuvent mesurer des dizaines de milliers de fragments en seulement 5 minutes. De plus, ils utilisent les images pour mesurer la forme 2D des fragments en utilisant des paramètres mathématiques établis. Les informations concernant la taille des fragments sont essentielles pour les modèles de fontaines de lave et de cendres.

L’étape finale peut prendre des semaines, voire des mois. Elle consiste à découper les échantillons en fines lamelles et à les étudier au microscope pétrographique. Le HVO possède deux nouveaux microscopes pétrographiques avec différents ensembles de lentilles: l’un peut évaluer la taille des bulles, la texture des bulles ainsi que la texture de mélanges de magmas, tandis que l’autre peut se concentrer sur les cristaux et les inclusions.

Les nouveaux instruments d’analyse de téphras que vient d’acquérir le HVO sont actuellement en cours d’étalonnage. Les échantillons prélevés pendant l’éruption en cours seront les premiers analysés. Ce nouveau laboratoire permet une analyse quasiment en temps réel des produits émis et donc une meilleure surveillance des éruptions.

Source: USGS / HVO.

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The USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has been granted a new laboratory that will allow scientists to better understand the physical properties of tephra.

Tephra is any type and size of rock fragment that is ejected from a volcano and travels an airborne path during an eruption. Examples include ash, bombs, scoria, or Pele’s hair and Pele’s tears.

The tephra lab will help HVO determine the density, size, and shape of individual tephra particles along with types of tephra. Using this information, HVO geologists can analyse a range of topics, from magma ascent and eruption processes to ashfall deposits from past explosive eruptions. It is important to get these measurements as accurately and quickly as possible during an eruption.

HVO’s new lab is unique in its ability to analyze a wide size range of samples, from one metre to one micron (10-6 m). The sample processing is non-destructive and analysis is fast with each type of measurement taking only minutes, and all measurements are estimated to take 1–2 hours total. The non-destructive nature of these new instruments and methods is revolutionary and allows researchers to perform a full suite of analyses on the same sample, instead of different samples of the same material for a more integrated understanding of eruptions. This also allows samples to be fully preserved.

The first step consists in studying the sample components. Componentry helps understand what type of eruption scientists are dealing with.

For tephra samples straight from the field, HVO has two new stereoscopes that use reflected light. Looking through them, geologists can manually separate the different components that might make up the sample, such as fresh glassy lava, crystals, and small pieces of the crater wall.

Next, the researchers measure density. For pieces of lava, measuring density helps understand how frothy the magma was when it erupted, which tells us about eruption dynamics.

Sample density is determined by measuring its mass and volume. For pieces of tephra larger than five centimetres, the volume is calculated using a 3D scanner, and then the sample is weighed. Smaller grains from gravel to powdery ash sizes will be placed in a pycnometer, a machine that calculates density directly using Archimedes principle of volume displacement with nitrogen gas. The pycnometers work with foams (scoria and pumice) as well as ash and helps understand eruption dynamics.

Then, the samples will be measured for size, which give information about how magma gets ripped apart to produce tephra from lava fountains and explosions. Fragments larger than 3 centimetres are sieved in the traditional manual way, while smaller grains will run through one of the new Camsizers ; this is a machine that photographs each fragment and converts the image to a size measurement. The Camsizers can measure tens of thousands of fragments in as little as 5 minutes. Additionally, they use the images to measure the 2D shape of fragments using established mathematical parameters. Size information is essential for models of lava fountaining and ashfall.

A final step that may take weeks to months. It consists in turning pieces into a thin section for final analysis on a petrographic microscope. HVO has two new petrographic microscopes with different sets of lenses: one can assess bubble sizes, bubble textures, and magma-mixing textures, while the other can focus on crystals and melt inclusions within them.

HVO’s new tephra lab instruments currently being calibrated. Samples from the current eruption will be the first analyzed. The HVO tephra lab brings physical volcanology monitoring of eruptions to near-real time analysis.

Source : USGS / HVO.

Photo : C. Grandpey

Etna : L’épisode éruptif du 18 janvier vu par Boris Behncke // Mt Etna: The 18 January eruptive episode as seen by Boris Behncke

Boris Behncke (INGV Catane) a publié une description très détaillée de l’épisode éruptif observe sur l’Etna dans la soirée du 18 janvier 2021.

L’histoire de cette dernière éruption est à relier à des événements qui se sont produits en amont.

Après les paroxysmes des 13-14, 21 et 22 décembre 2020, l’activité au niveau des cratères sommitaux de l’Etna s’est poursuivie sous une forme réduite au niveau du Cratère Sud-Est (CSE) et, de manière plus intermittente, dans la Voragine, la Bocca Nuova et le Cratère Nord-Est.

Dans la matinée du 17 janvier 2021, un petit débordement de lave a été observé au niveau de la bouche orientale du CSE ; il a alimenté une coulée de lave qui s’est dirigée vers la Valle del Bove (voir la note du 17 janvier sur ce blog). Ce débordement s’est probablement terminé entre l’après-midi du 17 et le matin du 18 janvier,

En fin d’après-midi le 18 janvier, deux bouches situées dans la partie orientale du CSE ont poursuivi leur activité strombolienne, tandis que la coulée de lave de la veille s’était arrêtée et était en cours de refroidissement.

Entre 19h30 et 20h00, au moment où l’on observait une hausse soudaine de l’amplitude du tremor volcanique, l’activité explosive du CSE a progressivement augmenté.

Vers 20heures, un nouveau débordement de lave a été émis par la bouche la plus à l’est en direction de la Valle del Bove. Cette coulée a bifurqué à la base du cône et de violentes explosions se sont produites suite à l’interaction de la lave avec la neige tombée pendant la journée.

Au cours de la phase d’activité la plus intense, entre 21h20 et 21h30, un deuxième débordement de lave s’est produit à partir d’une ouverture apparue sur la lèvre du cratère lors de l’épisode éruptif du 18-20 juillet 2019. Cette coulée de lave a, elle aussi, fortement interagi avec la neige. L’activité explosive a généré une colonne éruptive, qui s’est élevée à quelques kilomètres au-dessus du sommet de l’Etna avant d’être poussée par le vent en direction du sud-est où des retombées de cendre ont été observées ; elles ont atteint la côte ionienne dans la région d’Acicastello-Acireale.

Après 21h30, l’activité explosive a rapidement diminué ; l’amplitude du tremor volcanique a montré une forte baisse; et l’alimentation des coulées de lave a cessé.

Pendant la nuit et le matin du 19 janvier, une faible activité strombolienne s’est poursuivie dans le CSE, parfois accompagnée d’émissions de cendres, tandis que des explosions sporadiques se produisaient dans la Voragine.

Le matin du 19 janvier, le satellite Sentinel 2 a acquis une nouvelle image de l’Etna montrant des anomalies thermiques à l’intérieur des quatre cratères sommitaux et des coulées de lave émises la veille au soir.

Les manifestations éruptives de ces derniers mois se sont produites dans une période d’activité sommitale classique qui a débuté sur l’Etna au printemps 2019. Ces épisodes, également appelés «paroxysmes», sont un phénomène très courant dans l’activité récente de l’Etna.

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Boris Behncke (INGV Catania) has given a very detailed description of the eruptive episode observed on Etna on the evening of January 18, 2021.

The story of this latest eruption can be traced back to events that happened several months before. After the paroxysms of 13-14, 21 and 22 December 2020, the activity at Mt Etna’s summit craters continued in a reduced form at the South-East Crater (SEC) and, more intermittently, in the Voragine, the Bocca Nuova and the Northeast Crater.

On the morning of January 17th, 2021, a small lava overflow was observed at the eastern vent of the SEC; it fed a lava flow that headed towards the Valle del Bove (see the January 17th post on this blog). This overflow probably ended between the afternoon of January 17th and the morning of January 18th,

In the late afternoon of January 18th, two vents in the eastern part of the CSE continued their Strombolian activity, while the lava flow of the previous day had stopped and was cooling.

Between 7:30 p.m. and 8:00 p.m., when a sudden increase in the amplitude of the volcanic tremor was observed, the explosive activity of the SEC gradually increased.

At around 8 p.m., a new lava overflow was emitted from the easternmost vent towards the Valle del Bove. This flow bifurcated at the base of the cone and violent explosions occurred as a result of the interaction of the lava with the snow that fell during the day.

During the most intense phase of activity, between 9:20 p.m. and 9:30 p.m., a second lava overflow occurred from an opening that had appeared on the crater rim during the eruptive episode of July 18-20, 2019 This lava flow also strongly interacted with the snow. The explosive activity generated an eruptive column, which rose a few kilometers above the summit of Mt Etna before being blown by the wind in a south-easterly direction where ashfall was observed. It reached the Ionian coast in the region of Acicastello-Acireale.

After 9:30 p.m., the explosive activity quickly subsided; the amplitude of the volcanic tremor showed a strong decrease; and the supply of lava flows ceased.

During the night and morning of January 19th, weak Strombolian activity continued in the SEC, sometimes accompanied by ash emissions, while sporadic explosions occurred in the Voragine.

On the morning of January 19th, the Sentinel 2 satellite acquired a new image of Mt Etna showing thermal anomalies within the four summit craters and lava flows emitted the night before.

The eruptive events of the last few months have occurred in a period of classic summit activity which began on Mt Etna in the spring of 2019. These episodes, also called « paroxysms », are a very common phenomenon in Mt Etna’s recent activity.

Quand l’Etna se donne en spectacle… // When Mt Etna puts on a show …

Après la coulée de lave mentionnée dans ma dernière note à propos du volcan sicilien, l’Etna s’est vraiment donné en spectacle dans la soirée du18 janvier 2021, comme on peut le voir dans la vidéo ci-dessous. Une intense activité strombolienne a débuté sur le Cratère Sud-Est (CSE), accompagnée de fontaines et coulées de lave. Les images des caméras de surveillance de l’INGV ont montré à partir de 20h15, un nouveau débordement de lave en direction de la Valle del Bove. Le front de coulée a atteint une altitude d’environ 2900 m. Comme précédemment,  les données GPS ne montrent pas de déformation significative de l’édifice volcanique. L’événement n’a duré que quelques heures et le tremor a maintenant retrouvé une valeur normale.

A noter que dans l’après-midi du 18 janvier, un débordement de lave est également apparu sur le Stromboli, mais les scientifiques ont toujours expliqué que les deux systèmes magmatiques ne sont pas connectés l’un à l’autre.

https://youtu.be/q61m_hZu52s

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After the lava flow mentioned in my last post about the Sicilian volcano, Mt Etna really put on a show on the evening of January 18th, 2021, as can be seen in the video below. Intense Strombolian activity began at the Southeast Crater, accompanied by lava fountains and lava flows. The images from INGV’s surveillance cameras showed from 8:15 p.m. a new lava overflow towards the Valle del Bove. The flow front reached an altitude of about 2900 m. As before, the GPS data does not show any significant deformation of the volcanic edifice. The event only lasted a few hours and the tremor has now returned to normal.

It should be noted that on the afternoon of January 18th, a lava overflow was also observed on Stromboli, but scientists have always explained that the two magmatic systems are not connected to each other.

https://youtu.be/q61m_hZu52s

Capture d’écran de la vidéo ci-dessus

La planète Mars en Islande //Mars in Iceland

Dans les années 1960, la NASA a débarqué en Islande afin de tester des équipements pour les missions lunaires. Plusieurs fois, des astronautes se sont entraînés dans le désert de ponce de l’Odadahraun pour préparer l’alunissage de 1969. L’environnement de ce désert présente en effet de nombreux points communs avec la Lune.

En 2019, la NASA est retournée en Islande pour tester le rover Sand-E, qui est destiné à chercher des signes d’ancienne vie microbienne sur Mars.

Dans quelques jours, une équipe internationale de scientifiques se rendra sur le champ de lave de l’Holuhraun pour tester un «concept d’exploration de Mars de nouvelle génération». Le projet d’un million de dollars a été baptisé RAVEN.

Situé au nord du glacier Vatnajökull, dans les hauts plateaux du centre de l’Islande, le champ de lave de l’Holuhraun a été formé par une éruption de plusieurs mois qui a commencé en août 2014 et s’est terminée en février 2015. Ce qui intéresse particulièrement la NASA, c’est que la lave de l’Holuhraun s’est mise en place sur une zone sableuse très semblable à certains terrains martiens.

Le projet RAVEN implique une équipe de plus de 20 scientifiques et ingénieurs et présente une nouvelle approche de l’exploration spatiale. Les missions robotiques précédentes étaient essentiellement destinées à collecter des données. Elles ont été suivies d’une sonde spatiale placée en orbite, puis d’un « lander » (robot au sol) qui étudiait la surface de la planète à un endroit précis. Après cela, on a envoyé sur Mars un « rover » conçu pour se déplacer à la surface de la planète.

Le concept RAVEN est orienté vers l’élaboration de nouvelles technologies et procédures permettant à deux robots de fonctionner ensemble sur un corps extraterrestre. Les scientifiques vont étudier dans quelle mesure un rover et un drone peuvent collaborer pour améliorer au maximum le résultat scientifique d’une telle mission. La plupart des terrains volcaniques de Mars sont trop difficiles pour permettre à un rover de les parcourir. Le projet RAVEN espère surmonter cet obstacle à l’aide d’un drone. En volant devant le rover, le drone sera en mesure de guider le rover en repérant des trajectoires possibles. Il pourra aussi prélever des échantillons dans des endroits que le rover ne sera pas capable d’atteindre.

Source: Iceland Review.

Voici une excellente vidéo résumant parfaitement la mission RAVEN :

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In the 1960s, NASA visited Iceland in order to test equipment for le lunar missions. Several times, astronauts trained to prepare for the 1969 moon landing in the Odadahraun pumice desert whose environment has many common points with the Moon. In 2019, NASA returned to Iceland to test the Sand-E space rover, which will search for signs of ancient microbial life on Mars.

In a few days, an international team of scientists will use the Holuhraun lava field to test a “next-generation Mars exploration concept.” The one-million-dollar project is named RAVEN.

Located north of Vatnajökull glacier, in Iceland’s Central Highland, the Holuhraun lava field was formed by a months-long eruption that began in August 2014 and ended in February 2015. What makes Holuhraun especially interesting to NASA is that the lava was emplaced in a sandy area, which is very similar to what some Martian terrains look like.

The RAVEN project involves a team of over 20 scientists and engineers and presents a novel approach to space exploration. Previous robotic missions have consisted in flyby passes to collect data, followed by a space probe placed in orbit, then a lander which studied the surface in one place, and finally a rover built to move around the surface.

The RAVEN concept is geared towards building new technology and procedures for two robots to work together on an extraterrestrial body. Scientists are going to look at how a rover and a drone can work together to maximize the scientific output of such a mission.

Many of the young, volcanic terrains on Mars are too rough for a rover to traverse. RAVEN intends to overcome this obstacle with the help of a drone. By flying ahead of the rover, the drone will be able to scout possible paths for the rover as well as retrieve samples that the rover itself cannot reach.

Source : Iceland Review.

See above a video perfectly summarizing the RAVEN mission.

L’Odadahraun a servi de terrain d’entraînement pour les missions lunaires (Photo : C. Grandpey)