Catégorie : volcanoes

Eruptions phréatiques // Phreatic eruptions

Une éruption phréatique se produit lorsque le magma porte à très haute température l’eau souterraine ou l’eau de surface. La température très élevée du magma provoque une vaporisation quasi instantanée de l’eau. La surpression de la vapeur déclenche une explosion avec émission de gaz et projections de boue, de cendre, de roches et de bombes volcaniques. En consultant les archives volcaniques, j’ai découvert plusieurs éruptions phréatiques au 20ème siècle. Les plus meurtrières sont décrites dans mon livre Killer Volcanoes.

Une éruption phréatique a été observée dans le cratère de l’Halema’uma’u du Kilauea (Hawaï) en mai 1924. Une série d’explosions a propulsé des colonnes de cendresà 6 km de hauteur et projeté des blocs pesant parfois plusieurs tonnes jusqu’à 800 mètres du cratère. L’intensité des explosions a culminé le 18 mai. Un homme a été mortellement blessé par la chute d’un bloc lorsqu’il s’est aventuré trop près pour photographier le cratère entre les explosions, malgré les mises en garde.

À 7h15 (GMT) le 14 novembre 1963, des explosions phréatiques – ou phréatomagmatiques – ont généré des colonnes de cendre noire cypressoïdales au large de la côte sud de l’Islande. À 11 heures le même jour, la colonne éruptive atteignait plusieurs kilomètres de hauteur. Au début, les éruptions ont eu lieu sur trois bouches indépendantes le long d’une fissure orientée NE / SW, mais dans l’après-midi, les colonnes éruptives ont fusionné en une seule le long de la fissure éruptive. L’éruption a duré jusqu’au 5 juin 1967. Ce fut la naissance de Surtsey, du nom de Surtr, un géant symbolisant le feu dans la mythologie nordique.

Une éruption phréatomagmatique modérément violente a secoué le Taal (Philippines) du 28 au 30 septembre 1965. Les principales explosions phréatiques ont ouvert un nouveau cratère de 1,5 km de long et 0,3 km de large du côté sud-ouest de Volcano Island dans le lac Taal. Les projections vomies par l’éruption ont couvert une zone d’environ 60 kilomètres carrés avec une épaisseur de cendre de plus de 25 centimètres. L’éruption a tué quelque 200 personnes.

En 1976 une grande activité sismique a précédé une éruption phréatique à la Soufrière de la Guadeloupe. Elle a provoqué l’évacuation de 73 600 habitants. Il n’y a eu aucune victime, mais l’événement a été marqué par une violente confrontation très médiatisée entre Claude Allègre et Haroun Tazieff sur l’opportunité d’une évacuation. Par prudence, le préfet a finalement décidé d’évacuer, mais aucune éruption majeure n’a eu lieu.

Une éruption phréatique a secoué le Mont Tarumae (Japon) en 1982.

Le 27 septembre 2014, le Mont Ontake (Japon) est entré brusquement en éruption. Il n’y a pas eu de sismicité significative pour avertir les autorités qu’une éruption phréatique allait se produire. Soixante-trois personnes ont été tuées; cinq corps n’ont pas été retrouvés.

Une éruption phréatique a été observée sur le Mayon (Philippines) le 7 mai 2013. Le volcan a expulsé un nuage de cendre et de blocs. L’explosion a surpris un groupe de randonneurs sur le volcan. Quatre touristes allemands et leur guide ont été tués. Au moins sept autres randonneurs ont été blessés lors de l’éruption, qui a duré à peine plus d’une minute. Une vingtaine de personnes s’approchaient du sommet lorsque l’éruption s’est produite.

White Island (Nouvelle-Zélande) est la première éruption phréatique du 21ème siècle. Elle a tué 18 touristes et blessé des dizaines d’autres. 47 personnes visitaient le cratère lorsque l’événement a eu lieu.

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L’observation de ces archives appelle plusieurs réflexions. S’agissant de la prévision, les bilans des dernières éruptions phréatiques confirment que nous ne savons toujours pas prévoir ces phénomènes éruptifs particulièrement soudains. S’agissant de la prévention, on constate que ce sont les derniers événements, ceux qui impliquent le plus de touristes, qui ont les bilans les plus lourds. Une conclusion logique serait de dire qu’il faut interdire aux touristes l’accès de ces volcans dangereux. Prenant l’exemple de la la dernière éruption de White Island, je ne suis pas certain que l’accès au volcan sera interdit pendant plusieurs années ou même plusieurs mois. Le tourisme de masse fait entrer tellement d’argent dans les caisses qu’il sera difficile de résister à la pression des agences et autres structures touristiques pour lesquelles le fric passe avant la sécurité des gens, malgré le risque de se retrouver sur le banc des accusés en cas de pépin.

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La police néo-zélandaise a déclaré que les corps des deux personnes disparues – un guide local et un touriste australien – après l’éruption de White Island pourraient ne jamais être retrouvés. Le mauvais temps a entravé les recherches qui vont désormais être réduites. La police pense que les deux corps ont été emportés dans la mer par un cours d’eau généré par l’éruption. Par respect pour les proches de ces deux personnes et les implications culturelles autour de la présence probable de tūpāpaku [personnes décédées] dans la moana [l’océan], le rāhui [l’interdiction] mise en place sur les lieux de pêche au large de la côte de White Island sera maintenue  jusqu’à nouvel ordre, malgré les protestations des pêcheurs pour lesquels l’interdiction représente une perte financière. .

Source : New Zealand Herald.

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 A phreatic eruption occurs when magma heats ground water or surface water. The very high temperature of the magma causes near-instantaneous evaporation of water to steam whose overpressure triggers an explosion of gas, mud, ash, rock, and volcanic bombs. Looking at the volcanic archives, I discovered a few phreatic explosions in the 20th century. The most deadly ones are described in my book Killer Volcanoes.

A phreatic eruption was observed at Kilauea’s Halema’uma’u Crater (Hawaii) in May 1924. A series of explosions sent ash columns 6 km into the air and hurled boulders weighing sometimes several tons as far as 800 metres from the crater. The intensity of the explosions peaked on May 18th, when the largest ones occurred. A man was fatally injured by a falling boulder when he ventured too close to photograph the crater between bursts, despite warnings of an impending explosion.

At 07:15 (UTC) on November 14th, 1963, phreatic – or phreatomagmatic – explosions generated black cypressoid columns of ash off the south coast of Iceland By 11:00 the same day, the eruption column had reached several kilometres in height. At first the eruptions took place at three separate vents along a NE/SW trending fissure, but by the afternoon the separate eruption columns had merged into one along the erupting fissure. The eruption lasted until June 5th 1967. This was the birth of Surtsey, named after Surtr, a fire giant from Norse mythology.

A moderately violent phreatomagmatic eruption of Taal Volcano (Philippines) occurred from September 28th to 30th, 1965. The main phreatic explosions opened a new crater 1.5 km long and 0.3 km wide on the southwest side of Volcano Island in Lake Taal. The eruption covered an area of about 60 square kilometres with a blanket of ash more than 25 centimetres thick and killed approximately 200 persons.

In 1976 a large amount of seismic activity that led to a phreatic eruption at Soufrière Volcano (Guadeloupe). It caused a mass evacuation of 73,600 residents. There were no fatalities but a bitter, and well-publicized, controversy between scientists Claude Allègre and Haroun Tazieff on whether an evacuation should occur. The prefect finally decided to evacuate, erring on the side of prudence. However, no major eruption took place.

A phreatic eruption shook Mount Tarumae (Japan) in 1982.

On September 27th, 2014, Mount Ontake (Japan) duddenly erupted. There was no significant seismicity to warn the authorities that a phreatic eruption was about to happen. Sixty-three people were killed; five bodies remain un-recovered.

A phreatic eruption was observed at Mount Mayon (Philippines) on May 7th, 2013. The volcano sent a cloud of ash and rocks into the sky. The explosion caught a group climbing the mountain. Four German hikers and their guide were killed. At least seven other climbers were hurt in the eruption, which lasted for just over a minute. Twenty people were approaching the summit of the mountain when the eruption occurred.

White Island (New Zealand) is the first phreatic eruption of  the 21st century. It killed 18 tourists and injured tens of others. 47 people were visiting the crater when the eruption took place.

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The observation of these archives calls for several conclusions. With regard to prediction, the results of the last phreatic eruptions confirm that we are still unable to predict these sudden eruptive phenomena. As far as prevention is concerned, we can see that the latest events, those which involve the most tourists, lead to the heaviest death tolls. A logical conclusion would be to say that tourists should be denied access to these dangerous volcanoes. Taking the example of the last White Island eruption, I’m not sure that access to the volcano will be denied for several years or even months. Mass tourism brings so much money into the coffers that it will be difficult to resist the pressure of agencies and other tourist structures for which money comes before the safety of people, despite the risks of going to court if something goes wrong.

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The NZ police has said that the bodies of the two missing persons – a local guide and an Australian tourist – after the White Island eruption may never be found. Days of bad weather have hampered search efforts that are beginning to be scaled down. Police believe that the two missing bodies may have been washed out to sea after slipping into a stream on the volcano and being carried down to the water.

Out of continued respect for those yet to be returned to their loved ones, and the cultural implications around the likely presence of tūpāpaku [deceased] in the moana [ocean], the rāhui [ban] placed on the fishing grounds off the coast of White Island will remain in place until further notice, despite complaints from commercial fishermen.

Source: New Zealand Herald.

Vue de l’éruption phréaromagmatique de Surtsey en 1963

White Island (Nouvelle Zélande) : Le bilan s’alourdit // The death toll rises

Un rapport de police indique qu’une femme originaire d’Atlanta qui avait été gravement blessée lors de l’éruption de White Island est décédée dimanche à l’hôpital, ce qui porte le nombre de morts à 17. Elle est la sixième personne à mourir dans des hôpitaux de Nouvelle-Zélande et d’Australie au cours des deux semaines depuis l’éruption. Au total, 25 personnes restent hospitalisées et leur pronostic vital reste engagé. Deux personnes sont toujours portées disparues et sont très probablement mortes elles aussi.

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 A police report indicates that an Atlanta woman who was seriously injured in the White Island volcano eruption died on Sunday in hospital, bringing the number of fatalities to 17. She is the sixth person to die in hospitals in New Zealand and Australia in the two weeks since the eruption. A total of 25 remain hospitalized in critical condition. Two people remain missing and are presumed dead.

Nouvelle approche de l’île de la Réunion et son volcan // New approach of Reunion Island and its volcano

Un article paru dans le très sérieux New York Times nous apprend que des scientifiques ont passé plusieurs jours à bord d’un hélicoptère équipé de capteurs spéciaux au-dessus du Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) pour créer une image montrant la relation entre l’intérieur du volcan et ses fréquentes éruptions. Leurs recherches ont été publiées en décembre dans les Scientific Reports.
Les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique pour cartographier 150 kilomètres carrés de la structure interne du Piton de la Fournaise. Leur travail a permis d’obtenir une vue en 3D montrant l’intérieur du volcan, le réseau de fluides hydrothermaux à haute température, ainsi que les nombreuses fractures qui permettent au magma de remonter vers la surface lors des éruptions.
L’intérêt de cette technique sur le Piton de la Fournaise est qu’elle pourrait être déployée ailleurs, que ce soit sur des volcans effusifs comme le Kilauea à Hawaï, ou sur des volcans explosifs comme ceux de la Chaîne des Cascades.

Pour étudier la structure intérieure d’un volcan, on peut utiliser des instruments permettant de mesurer la conductivité des roches. L’eau surchauffée qui circule à l’intérieur de l’édifice est très conductrice. De la même façon, les vieilles roches volcaniques qui ont été dégradée par cette eau ont une structure relativement conductrice. En revanche, les coulées de lave nouvellement refroidies et structurellement homogènes sont beaucoup plus résistantes d’un point de vue électrique.
Déployer des instruments destinés à détecter la résistivité des roches sur un volcan actif n’est pas une tâche facile. Souvent, les expéditions doivent choisir entre une carte souterraine haute résolution d’une petite zone ou une carte basse résolution d’un espace plus grand. Jusqu’à présent, les scientifiques s’étaient déplacés laborieusement à pied pour installer des équipements révélant des parties de la structure interne du volcan. Cette fois, pour aller plus vite, ils ont eu recours à un hélicoptère.

Le BRGM avait déjà effectué une telle mission en 2014. Volant à 50 mètres au-dessus du sol au dessus de l’île de la Réunion pendant quatre jours, l’hélicoptère a déplacé une boucle de 500 kilos qui envoyait des courants électriques de différente intensité pour exciter électriquement les rochers en dessous. Les signaux de retour électromagnétiques envoyés par le volcan ont été détectés par les instruments à bord de l’hélicoptère. Ces signaux de retour varient selon les propriétés des roches, ce qui permet aux scientifiques d’identifier des couches distinctes de l’édifice volcanique jusqu’à une profondeur de 990 mètres. La mission de 2014 a été très positive, notamment en ce qui concerne l’hydrogéologie, la détection des aquifères ou l’interaction entre l’eau de mer et l’eau douce. Voici une vidéo de la mission de 2014:
https://youtu.be/PujUpaekA3Y

Jusqu’à présent, les scientifiques étaient conscients de l’existence de certaines zones de fracture, de failles et de réseaux de fluides à l’intérieur du volcan. Grâce à la mission héliportée de 2019, ils disposent maintenant d’une image 3D encore jamais vue du sous-sol actif du volcan. On y voit très distinctement les secteurs où les conduits magmatiques, les fractures rocheuses et les réseaux hydrothermaux sont en relation les uns avec les autres.
Source: The New York Times.

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An article in the very serious New York Times informs us that scientists spent days aboard a helicopter with special sensors over Piton de la Fournaise (Reunion Island) to develop a picture of how its insides affect its frequent eruptions. Their research was published in December in Scientific Reports.

The researchers used a novel technique to map out 150 square kilometres of Piton de la Fournaise’s internal structure. Their survey revealed a 3D view of the volcano’s interior, from the network of superheated hydrothermal fluids to the numerous faults that allow magma to ascend to the surface during eruptions.

The interest of this technique on Piton de la Fournaise is that it could be deployed elsewhere, whether on volcanoes with effusive eruptions like Hawaii’s Kilauea, or on more explosive ones like in the Cascade Range.

One way to study the inside structure of a volcano is to use instruments to see how well the rocks below conduct electricity. The very high temperature water that circulates is highly conductive. As a consequence, the old volcanic rock that has been degraded by it has a structure which is relatively conductive. On the other hand, newly cooled, structurally homogeneous lava flows are much more electrically resistant.

Deploying electrical resistivity-detecting instruments on an active volcano is not an easy task. Often, expeditions must choose between a high-resolution underground map of a small area or a low-resolution map of a larger space. Scientists had previously worked slowly on foot to deploy equipment revealing parts of its internal structure. This time, to speed things, they resorted to a helicopter.

French BRGM had already performed such a mission in 2014. Flying 50 metres above the ground on Reunion Island over four days, the helicopter’s winch held a 500-kilogram hoop that sent electric currents of different intensity to electrically excite the rocks below. The electromagnetic response coming up from the volcano was detected by the instruments onboard the helicopter. These response signals differed, depending on the properties of the rocks, which allowed scientists to identify individual layers of the volcanic edifice down to a depth of 990 metres. The 2014 mission was very positive, especially in hydrogeology, the detection of the aquifers, or the interaction between seawater and fresh water. Here is a video of the 2014 experiment:

https://youtu.be/PujUpaekA3Y

Scientists were previously aware of the existence of some of the volcano’s rift zones, faults and fluid networks. Thanks to the latest 2019 helicopter mission, they now have a 3D schematic providing an unparalleled image of the volcano’s active subsurface, showing with precision where its magmatic pathways, rocky scars and hydrothermal networks are in relation to each other.

Source: The New York Times

Exemple des images 3D obtenues lors de la mission 2019

 (Source : Marc Dumont, Université de la Sorbonne)

Piton de la Fournaise vu du ciel (Photo: C. Grandpey)

White Island (Nouvelle Zélande): Pas de nouvelle éruption // No new eruption

Depuis l’éruption du 9 décembre 2019, aucune autre activité éruptive n’a été observée à White Island. Le niveau du tremor reste bas. Cependant, des gaz et de la vapeur à haute température (plus de 650°C) s’échappent des bouches actives à l’arrière du cratère. Des niveaux élevés (~ 15 kg /s) de dioxyde de soufre (SO2) continuent d’être rejetés par le volcan. Les valeurs sont toutefois légèrement inférieures à celles (~ 20 kg /s) mesurées le 12 décembre.
Les scientifiques néo-zélandais expliquent que de nouveaux épisodes éruptifs sont peu probables dans les prochains jours. Cependant, une explosion reste possible dans le secteur de la bouche principale. Elle pourrait se produire sans prévenir, surtout s’il y a un effondrement de matériau instable autour de l’une des bouches actives, ou si les émissions de gaz diminuent considérablement, ce qui permettrait à l’eau de pénétrer dans une bouche.
Le niveau d’alerte volcanique reste à 2 et la couleur de l’alerte aérienne est maintenue à Orange.
Source: GeoNet.

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Since the eruption of December 9th, 2019, no other eruptive activity has occurred at White Island. The level of volcanic tremor remains low. However, very hot gas and steam (more than 650 °C) is being discharged from active vents at the back of the crater. High levels (~15 kg/s) of sulphur dioxide (SO2) continue to be discharged. The values are slightly lower than those (~20 kg/s) measured on December 12th.

NZ scientists explain that more eruptions are unlikely in the next few days. However, an explosive eruption from the main vent area remains possible and could still occur with no precursory activity, especially if there is a collapse of unstable material around one of the vents, or if the gas emission decreases markedly, allowing water to enter the vent.

The volcanic alert level remains at 2 and the aviation colour code is kept at Orange.

Source : GeoNet.

  Image thermique du cratère de White Island (Source : GeoNet)