Catégorie : Yellowstone

Chroniques de la caldeira de Yellowstone // The Yellowstone Caldera Chronicles

Le 1er janvier 2018, une nouvelle rubrique hebdomadaire, à l’image du «Volcano Watch» du HVO à Hawaii, a été lancée par des scientifiques du Yellowstone Volcano Observatory (YVO). Cette nouvelle rubrique, intitulée « Yellowstone Caldera Chronicles », est publiée chaque lundi sur la page d’accueil du site web du YVO (https://volcanoes.usgs.gov/observatories/yvo/)

Le dernier article, publié le 12 février 2018, s’intitule « Un récent » hoquet « de déformation du Norris Geyser Basin« .
Le « hoquet » en question concerne un récent mouvement du sol autour du Norris Geyser Basin, l’une des zones des plus chaudes du Parc. Cette déformation est un bon indicateur de l’activité à l’intérieur des systèmes magmatiques et hydrothermaux de Yellowstone. En décembre 2017, les données de déformation ont indiqué que le Norris Geyser Basin avait connu un «hoquet» – autrement dit une brusque variation de déformation – probablement en raison de modifications des fluides hydrothermaux dans le sous-sol.
La déformation en surface est contrôlée par de nombreux types d’instruments, avec des extensomètres, des inclinomètres et des stations GPS. À Yellowstone, une quinzaine de stations GPS ont été disposées dans le Parc, et beaucoup d’autres sont situées dans la région environnante. Ces instruments suivent les variations de niveau de la région dans les moindres détails. Depuis 2015, les stations GPS dans la caldeira indiquaient une subsidence, tandis que les stations implantées à proximité du Norris Geyser Basin montraient un soulèvement de cette zone. Cette subsidence et ce soulèvement étaient toutefois faibles, d’environ 2,5 centimètres par an.
Au début du mois de décembre 2017, cependant, le profil du Norris Geyser Basin a changé lorsque la station GPS (NRWY) située le plus près du site a soudainement commencé à enregistrer une subsidence. Au cours des deux ou trois semaines suivantes, cette station s’est abaissée d’environ 2 cm. À la fin du mois de décembre, la subsidence était terminée et le soulèvement avait repris.
Ce n’est pas la première fois qu’une variation soudaine de déformation se produit dans le Norris Geyser Basin. Déjà fin 2013, la région avait commencé à se soulever rapidement, avec une élévation de 5 cm de la station NRWY en seulement quelques mois. Le soulèvement s’est brusquement transformé en affaissement vers le 30 mars 2014, le jour même où un séisme de magnitude M 4,8 secouait la région, l’événement le plus significatif enregistré à Yellowstone depuis 1980. À la fin de l’année 2014, l’affaissement à Norris avait retrouvé un niveau normal. Les scientifiques pensent que l’épisode soudain de soulèvement a été causé par l’accumulation de fluides hydrothermaux sous la région, et que le séisme a représenté la rupture d’un blocage. Après cette rupture, les fluides ont pu s’évacuer du système et la surface s’est affaissée.
Il est possible que l’affaissement observé en décembre 2017 soit dû un processus similaire. Le soulèvement a pu être causé par une accumulation de fluides hydrothermaux derrière un point de blocage dans le sous-sol. Ce blocage s’est rompu et a permis à certains fluides de s’écouler, ce qui a entraîné la subsidence, mais la situation s’est ensuite rétablie à la fin du mois et le soulèvement a repris. Contrairement à l’épisode de 2014, cependant, il n’y a pas eu de séisme significatif dans la région de Norris au moment de l’inversion de déformation.
Malgré le récent «hoquet» observé dans le Norris Geyser Basin, la déformation globale de la caldeira n’a pas changé. Les données GPS montrent que la subsidence se poursuit à la même vitesse depuis 2015. L’événement observé à Norris n’est pas le signe annonciateur d’une possible éruption ; il reflète la nature dynamique et en constante évolution du système hydrothermal de Yellowstone.
Source: Yellowstone.Volcano Observatory.

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On January 1st, 2018, a new weekly column inspired by HVO’s “Volcano Watch” was launched by scientists of the Yellowstone Volcano Observatory (YVO). This new column, entitled the “Yellowstone Caldera Chronicles,” is posted each Monday on the homepage of YVO’s website (https://volcanoes.usgs.gov/observatories/yvo/).

The latest article, released on February 12th 2018, is entitled “A recent « hiccup » in deformation of the Norris Geyser Basin.”
The “hiccup” concerns a recent change in ground movement around the Norris Geyser Basin. This deformation is one of the primary indicators of activity within Yellowstone’s magmatic and hydrothermal systems. In December, deformation data indicate that the Norris Geyser Basin experienced a « hiccup, » probably due to changes in hydrothermal fluids in the subsurface.

Surface deformation can be monitored by many types of instruments, including borehole strainmeters, borehole tiltmeters and GPS stations. At Yellowstone, about 15 GPS stations are operating within the National Park, and many more are located in the surrounding region. These instruments track the ups and downs of the region in great detail. Since 2015, GPS stations in the caldera have indicated a subsidence, while stations near the Norris Geyser Basin have shown an uplift of that area. Rates of subsidence and uplift have been small, about 2.5 centimetres per year.

In early December, however, the pattern at Norris changed as the GPS station (NRWY) located closest to the geyser basin suddenly began to record subsidence. Over the next 2-3 weeks, that station subsided by about 2 cm. By the end of December, the subsidence had stopped, and uplift resumed.

This is not the first time a sudden change in deformation has occurred at Norris. In late 2013, the area began uplifting rapidly, accumulating 5 cm at the NRWY GPS station after just a few months. The uplift abruptly switched to subsidence on about March 30th, 2014, the same day of a M 4.8 earthquake in the area, the largest earthquake to have occurred in Yellowstone since 1980. By the end of 2014, the subsidence had returned Norris to its previous levels. Scientists believe that the sudden episode of uplift was caused by accumulation of hydrothermal fluids beneath the region, and that the earthquake represented the rupturing of a blockage. After the rupture, the fluids were able to drain from the system, and the surface subsided.

It is possible that the December 2017 subsidence represents a similar process. The uplift could be caused by hydrothermal fluids accumulating behind a blockage in the subsurface. This blockage was breached and allowed some fluids to drain, resulting in the subsidence, but then reestablished itself by the end of the month, and uplift resumed. Unlike the 2014 episode, however, there were no significant earthquakes in the Norris area at the time of the change in deformation.

Despite the recent « hiccup » at Norris, overall deformation of the caldera did not change. GPS data show that subsidence there continued at the same rates as have been measured since 2015. And the activity is not a signal of a potential eruption, but rather reflects the dynamic and ever-changing nature of Yellowstone’s hydrothermal system.

Source : Yellowstone Volcano Observatory.

Plan de visite du Norris Geyser Basin (Source: National Park Service)

Photos: C. Grandpey

Une année de sismicité à Yellowstone // A year of seismicity at Yellowstone

À partir du 1er janvier 2018, on pourra lire les Yellowstone Caldera Chronicles, un nouvel article hebdomadaire rédigé par des scientifiques du Yellowstone Volcano Observatory. Chaque lundi sur la page d’accueil du YVO (https://volcanoes.usgs.gov/observatories/yvo/), ils publieront une nouvelle prose qui abordera un sujet différent, comme la géologie, l’histoire, l’activité en cours, etc. Le premier numéro de ces Chroniques dresse un bilan de l’activité observée à Yellowstone en 2017.
L’année 2017 a commencé assez calmement, avec seulement quelques centaines de séismes enregistrés pendant les premiers mois. Cette tendance était visiblement la suite de la faible sismicité observée en  2015 et 2016, avec seulement un millier de secousses enregistrées chaque année.
La situation a changé à partir du 12 juin 2017, lorsque a débuté l’essaim sismique de Maple Creek dans la partie occidentale du Parc, à quelques kilomètres au nord de West Yellowstone, dans le Montana. Au cours des trois mois suivants, environ 2400 séismes ont été localisés par les sismographes. L’essaim a duré jusqu’au début du mois de septembre et de petits accès de sismicité ont encore eu lieu dans la même région fin septembre et fin octobre. L’événement le plus significatif de la séquence avait une magnitude de M 4,4 le 16 juin 2017. D’autres essaims sismiques ont eu lieu à l’extérieur de la région de Yellowstone, près de Lincoln dans le Montana, et de Soda Springs dans l’Idaho. Cependant, cette sismicité n’était pas causée par le système magmatique de Yellowstone. Les séismes étaient provoqués par des failles liées à l’extension tectonique de l’ouest des États-Unis.
Au total,  pour l’année 2017, plus de 3 300 séismes se sont produits dans la région de Yellowstone, ce qui fait de cette année l’une des plus sismiques jamais enregistrées. Près de 80% de tous ces événements appartiennent à environ 13 essaims, dont celui de Maple Creek qui fut de loin le plus important.
L’essaim séismique de Maple Creek en 2017 arrive en seconde position après celui de 1985. Cette année-là, un essaim enregistré près de West Yellowstone avait duré trois mois, avec plus de 3 000 événements ; le plus significatif atteignait une magnitude de M 4,9. Si le système de surveillance actuel avait existé en 1985, il est probable que beaucoup plus de séismes auraient été répertoriés. L’essaim de Madison en 2010, au sud-ouest de West Yellowstone, est le troisième plus important jamais enregistré, avec environ 2 300 événements.
Les essaims de 1985 et 2010 ont été attribués à une évolution de la déformation de la caldeira. Au cours de ces deux années, la caldeira est passée du soulèvement à l’affaissement, ce qui laisse supposer que les essaims étaient provoqués par une libération de fluides en provenance de la région de la caldeira.
En 2017, toutefois, on n’a pas observé de changement significatif de déformation de la caldeira au moment de l’essaim. Pendant la majeure partie de l’année, la caldeira s’est affaissée et le secteur autour du Norris Geyser Basin a continué à se soulever, comme l’ont indiqué de nombreuses stations GPS dans la région. L’affaissement de la caldeira et le soulèvement de Norris se poursuivent depuis 2015. Au début du mois de décembre, cependant, cette tendance a commencé à changer, avec un début d’affaissement à Norris. Il sera intéressant de voir si cette situation va continuer.
Au lieu d’être lié à une migration des fluides, il se peut également que l’essaim sismique de Maple Creek soit une poursuite de l’effet du séisme de M 7,3 enregistré en 1959 à Hebgen Lake. Ce fut l’événement le plus important jamais enregistré dans la région de Yellowstone. Les recherches à venir permettront probablement de mieux comprendre ce qui se passe dans le sous-sol de Yellowstone.
Source: Observatoire Volcanologique de Yellowstone.

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Starting on January 1st 2018, the Yellowstone Caldera Chronicles is a new weekly article written by scientists of the Yellowstone Volcano Observatory. Each Monday on the YVO homepage (https://volcanoes.usgs.gov/observatories/yvo/), they will post a new article that covers a different topic, including geology, history, current activity, and other subjects.The first issue of the Chronicles reviews the activity that occurred in Yellowstone during 2017.

2017 began calmly enough, with only a few hundred earthquakes during the first months of the year. This trend continued the low earthquake rates of 2015 and 2016, during which only about 1,000 earthquakes were located per year.

The situation changed on June 12th, 2017, when the Maple Creek earthquake swarm began on the west side of the Park, a few kilometres north of West Yellowstone, Montana. Over the ensuing three months, about 2,400 earthquakes were located by the seismographs. The swarm lasted until early September, and small bursts of seismicity occurred in the same area in late September and late October. The largest event in the sequence was an M 4.4 event on June 16th, 2017. Additional seismic swarms occurred outside the Yellowstone area, near Lincoln, Montana, and Soda Springs, Idaho. However, this seismicity was not related to the Yellowstone magmatic system. Instead, the earthquakes were caused by faulting associated with tectonic extension of the western United States.

Overall for 2017, over 3,300 earthquakes were located in the Yellowstone region, making this year one of the most seismically active ever recorded. Almost 80% of all the earthquakes that were located occurred as part of approximately 13 swarms, of which the Maple Creek swarm was by far the largest.

The 2017 Maple Creek seismic swarm comes in a distant second to that of 1985. In that year, an earthquake swarm also near West Yellowstone lasted for 3 months and included over 3,000 events, with the largest reaching M 4.9. If today’s monitoring system had been in place in 1985, it is likely that many more earthquakes would have been located. The 2010 Madison swarm, just southwest of West Yellowstone, is now the third largest swarm ever recorded, with about 2,300 events.

The 1985 and 2010 swarms were associated with a change in deformation style of the caldera. During both years, the caldera switched from uplift to subsidence, suggesting that the swarms were associated with a release of fluids from the caldera region.

In 2017, however, there was no significant change in deformation at the time of the swarm. Throughout most of the year, the caldera subsided and the area around Norris Geyser Basin continued to uplift, as indicated by numerous continuous GPS stations in the region. Both caldera subsidence and Norris uplift have been ongoing since 2015. In early December, however, that pattern began to change, with subsidence beginning at Norris. Whether this pattern will continue remains to be seen.

Instead of being related to fluid migration, it is also possible that the Maple Creek earthquake swarm is a lingering effect of the 1959 M7.3 Hebgen Lake earthquake, the largest earthquake ever recorded in the Yellowstone region. Future research will help understand better what is happening at Yellowstone.

Source: Yellowstone Volcano Observatory.

Voici quelques vues du Norris Geyser basin, l’une des zones des plus chaudes et les plus dangereuses du Parc de Yellowstone. Les visiteurs sont priés de ne pas quitter les sentiers.

Photos: C. Grandpey

Une découverte des chercheurs de Clermont-Ferrand // A discovery by researchers of Clermont Ferrand (France)

Ça ne va pas révolutionner la volcanologie, mais la découverte a le mérite d’exister et, en plus, elle a été faite par 7 chercheurs du laboratoire Magmas et Volcans de Clermont-Ferrand. Ils ont confirmé la présence d’une fine couche de magma sur la quasi-totalité du manteau terrestre, à plus de 350 km de profondeur. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Nature communications.

La théorie en question, vieille d’une quinzaine d’années, n’avait jamais été prouvée expérimentalement. L’idée de départ était de comprendre la source et la formation du magma, notamment pour le volcanisme de « point chaud », comme celui que l’on observe à Yellowstone ou Hawaï. Ces points chauds prennent leur source très profondément, dans le manteau terrestre, à plusieurs centaines de kilomètres.

Le travail des chercheurs s’est appuyé sur l’étude de la roche et des minéraux qui la composent, selon les différentes strates du manteau terrestre. Ils ont pu établir le rôle prédominant de l’eau dans la fusion de la roche. Le manteau supérieur et la croûte terrestre se composent surtout d’olivine qui ne contient pas d’eau. Or, ce n’est pas le cas du minéral qui compose la phase de transition, quelques centaines de kilomètres plus en profondeur.

La question était de savoir ce que devient cette eau lorsque la roche remonte sous l’effet des mouvements du manteau terrestre. Aucun forage n’a pu, jusqu’à aujourd’hui, creuser à plus de 13 kilomètres dans la croûte terrestre, ce qui est très peu à l’échelle de la structure interne de la planète.

Les 7 chercheurs clermontois ont donc décidé de recréer les conditions qui règnent à 400 kilomètres de profondeur dans leur laboratoire, avec un échantillon d’olivine, ce qui ‘avait encore jamais été réalisé. Avec une pression de 12 à 15 Giga Pascal – soit plus de 100.000 fois la pression atmosphérique – et à une température de 1400 °C exercée par une gigantesque presse, les chercheurs ont pu observer en direct la fusion de la roche, grâce à l’eau excédentaire lorsque le minéral change de phase. Un deuxième essai, sans apport d’eau, montre qu’aucune fusion ne se réalise. La présence de magma mélangé à de la roche à cette profondeur n’avait jamais été prouvée. Cela pourrait aider à expliquer le volcanisme de point chaud.

Source : Journal La Montagne.

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It will not revolutionize volcanology, but the discovery has the merit to exist and, in addition, it was made by 7 researchers from the laboratory Magmas et Volcans of Clermont-Ferrand. They confirmed the presence of a thin layer of magma on almost the entire Earth’s mantle, more than 350 km deep. Their work was published in the journal Nature Communications.
The theory, about fifteen years old, had never been experimentally proved. The initial idea was to understand the source and formation of magma, especially for « hot spot » volcanism, such as that observed in Yellowstone or Hawaii. These hot spots have their source very deep – several hundred kilometres – in the Earth’s mantle.
The researchers’work was based on the study of the rock and the minerals that compose it, according to the different layers of the Earth’s mantle. They were able to establish the predominant role of water in the melting of the rock. The upper mantle and the Earth’s crust are mainly composed of olivine which does not contain water. However, this is not the case of the mineral that makes up the transition phase, a few hundred kilometres deeper.
The question was to know what happens to this water when the rock rises under the effect of the movements of the Earth’s mantle. To date, no drilling has been able to dig more than 13 kilometres into the Earth’s crust, which is very little at the scale of the planet’s internal structure.
The 7 researchers have therefore decided to recreate the conditions that prevail 400 kilometres deep in their laboratory, with an olivine sample, which had never been done before. With a pressure of 12 to 15 Giga Pascal – more than 100,000 times the atmospheric pressure – and at a temperature of 1400°C exerted by a gigantic press, the researchers were able to observe live the melting of the rock, thanks to the excess water when the mineral changes phase. A second test, without any water supply, showed that no fusion happened. The presence of magma mixed with rock at such a depth had never been proven. This could help explain hot spot volcanism.
Source: La Montagne.

Hawaii, un parfait exemple de point chaud (Source: Wikipedia)

Nouvelle théorie sur Yellowstone // New theory about Yellowstone

Les scientifiques se sont toujours posé des questions sur le super volcan de Yellowstone. Ils ont essayé de comprendre son fonctionnement interne et les résultats de leurs études ont souvent été remis en question ou débattus. Un exemple des incertitudes concernant Yellowstone est donné par une étude récente menée par des chercheurs de l’Université de l’Illinois.
Les scientifiques ont utilisé des simulations informatiques pour étudier l’histoire de Yellowstone sur plus de 20 millions d’années, et leurs résultats contredisent la théorie la plus répandue sur l’activité volcanique dans la région. Ils ont constaté que l’activité volcanique à Yellowstone est beaucoup plus complexe et dynamique qu’on ne le pensait auparavant. Ils ont utilisé la tomographie sismique pour scruter les profondeurs du sous-sol de l’ouest des États-Unis et reconstituer l’histoire géologique qui se cache derrière le volcanisme.
À l’aide de puissants ordinateurs, l’équipe scientifique a imaginé différents scénarios tectoniques et leurs résultats ne valident pas l’hypothèse traditionnelle du panache mantellique qui s’élève verticalement vers la surface et provoquerait l’activité volcanique dans la région. Les observations des chercheurs révèlent que c’est plutôt une activité proche de la surface de la planète qui serait responsable du volcanisme, même si la cause exacte reste un mystère.
Selon l’étude, il semble que le panache mantellique sous l’ouest des États-Unis se soit enfoncé de plus en plus profondément dans la Terre au fil du temps. Cela laisse supposer qu’un obstacle proche de la surface – peut-être une plaque océanique en provenance de la limite tectonique occidentale – interfère avec l’ascension du panache. En conséquence, la source de chaleur dont dépend le volcanisme à l’intérieur des terres proviendrait en fait du manteau océanique peu profond à l’ouest de la côte nord-ouest du Pacifique.
La chaleur qui provoque le volcanisme naît habituellement dans les zones où les plaques tectoniques se rencontrent et où l’une d’elles glisse sous une autre dans un processus de subduction. Cependant, Yellowstone et d’autres zones volcaniques de l’ouest des États-Unis sont loin des limites de la zone de subduction le long de la côte ouest. S’agissant du volcanisme à l’intérieur des terres, on pensait qu’une source de chaleur profonde – un panache mantellique – faisait fondre la croûte et générait le volcanisme en surface. L’hypothèse du panache mantellique a été controversée pendant de nombreuses années et la dernière étude vient s’ajouter aux preuves d’un nouveau scénario tectonique.
Dans une étape suivante, l’équipe de chercheurs de l’Université de l’Illinois espère inclure dans les modélisations des données chimiques provenant des roches volcaniques. Cela permettra de mieux localiser la source exacte du magma car les roches des panaches mantelliques profonds et des plaques tectoniques proches de la surface ont des composantes chimiques différentes.
University of Illinois at Urbana-Champaign.

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Scientists have always been asking questions about the super volcano of Yellowstone. They have tried to understand the inner workings of the volcano and the results of their studies have often been questioned or debated. An example of the uncertainties about Yellowstone is given by a recent study led by researchers at the University of Illinois.

The scientists used computer simulations to study the history of Yellowstone over 20 million years, with findings contradicting the traditional theory of volcanic activity in the region. They digitally played back a portion of the park’s geologic history, finding that volcanic activity at Yellowstone is far more complex and dynamic than was previously thought. They used seismic tomography to peer deep into the subsurface of the western US and piece together the geologic history behind the volcanism.

Using supercomputers, the team ran different tectonic scenarios to simulate a range of possible geologic histories for the region. The results gave little support for the traditional mantle plume hypothesis, which argues that heat from deep within the Earth rising vertically toward the surface is the cause of volcanic activity in the area. The team’s observations instead suggest activity much closer to the planet’s surface is responsible, although the exact cause remains a mystery.

According to the study, it appears that the mantle plume under the western US is sinking deeper into the Earth through time. This suggests that something closer to the surface – an oceanic slab originating from the western tectonic boundary – is interfering with the rise of the plume. A robust result from these models is that the heat source behind the extensive inland volcanism actually originated from the shallow oceanic mantle to the west of the Pacific Northwest coast.

The heat needed to drive volcanism usually occurs in areas where tectonic plates meet and one slab subducts under another. However, Yellowstone and other volcanic areas of the inland western US are far away from the active plate boundaries along the west coast. In these inland cases, a deep-seated heat source – a mantle plume – was suspected of driving crustal melting and surface volcanism. The mantle plume hypothesis has been controversial for many years and the new findings add to the evidence for a revised tectonic scenario.

Eventually, the team hopes to include chemical data from volcanic rocks in their models.

This should help them to further pinpoint the exact source of the magma, as rocks from deep mantle plumes and near-surface tectonic plates would have different chemical components.

University of Illinois at Urbana-Champaign.

Photo: C. Grandpey