Catégorie : Yellowstone

Les mystères du vieux Fidèle (Parc de Yellowstone) // The mysteries of Old Faithful (Yellowstone National Park)

Le Vieux Fidèle est l’une des principales attractions du Parc National de Yellowstone. Chaque année, des millions de visiteurs viennent voir le geyser se manifester toutes les 44 à 125 minutes. Cependant, on connaît mal l’anatomie géologique du geyser ainsi que le fonctionnement des fluides de son système d’alimentation en profondeur.
Les scientifiques de l’Université de l’Utah ont essayé de combler cette lacune et ont cartographié la géologie du Vieux Fidèle proche de la surface (soir schéma ci-dessous). L’étude montre la morphologie du réservoir d’eau à haute température qui alimente le geyser ainsi que les mouvements du sol entre les éruptions. La cartographie a été rendue possible par l’implantation d’un important réseau de sismographes portables et par de nouvelles techniques d’analyse sismique. Les résultats de l’étude ont été  publiés dans les Geophysical Research Letters.
Le Vieux Fidèle – Old Faithful – est un exemple typique de l’activité hydrothermale du Parc National de Yellowstone qui repose sur deux réservoirs magmatiques actifs à des profondeurs de 5 à 40 km. Ce sont eux qui fournissent la chaleur aux eaux de surface. Dans certains endroits de Yellowstone, l’eau chaude se manifeste sous la forme de mares ou de sources. Dans d’autres, elle prend la forme de geysers qui entrent en éruption.
La géologie du sous-sol peu profond du Parc est longtemps restée un mystère. En effet, la cartographie nécessite d’enregistrer tous les jours les moindres mouvements du sol et l’énergie sismique émise à très faible échelle. Afin de détecter cette sismicité, l’Université de l’Utah a placé 30 sismomètres permanents dans le parc pour enregistrer la sismicité et l’activité volcanique. Le coût de ces sismomètres peut facilement dépasser 10 000 dollars. C’est pourquoi les scientifiques utilisent maintenant des petits sismomètres mis au point par Fairfield Nodal pour l’industrie pétrolière et gazière ; ils réduisent le coût à moins de 2 000 dollars par unité. Ce sont de petits boîtiers d’environ 15 cm de hauteur qui sont totalement autonomes. En 2015, les scientifiques de l’Université de l’Utah ont installé 133 de ces nouveaux sismomètres dans les secteurs du Vieux Fidèle et de Geyser Hill lors d’une campagne d’observations de deux semaines.
Les capteurs ont enregistré les pics d’activité sismique autour du Vieux Fidèle. Ils ont une durée d’environ 60 minutes et sont séparés par environ 30 minutes de calme. L’une des premières conclusions est que, étrangement, les éruptions du Vieux Fidèle ne se produisent pas au moment où la sismicité est la plus forte, mais vers la fin, juste avant que tout se calme.
Après une éruption, le réservoir du geyser se remplit à nouveau d’eau chaude. Au fur et à mesure que cette cavité se remplit, il y a beaucoup de bulles sous pression à haute température. Quand elles remontent vers la surface, elles se refroidissent très rapidement, puis s’effondrent et implosent. L’énergie libérée par ces implosions provoque les séismes qui précèdent une éruption.
Lors de l’analyse des données fournies par les capteurs, les chercheurs ont remarqué que les signaux sismiques du Vieux Fidèle n’arrivaient pas jusqu’au sentier en caillebotis situé à l’ouest du geyser. Les ondes sismiques en provenance d’une autre source hydrothermale plus au nord ralentissaient et se dispersaient de manière significative dans quasiment le même secteur. Cela laissait supposer qu’à l’ouest du Vieux Fidèle se trouvait une activité souterraine qui affectait les ondes sismiques du geyser d’une manière anormale. Grâce au réseau dense de sismomètres installés à cet endroit, l’équipe scientifique a pu déterminer la forme, la taille et l’emplacement de cette activité hydrothermale qui, selon toute probabilité, provient du réservoir du Vieux Fidèle. On estime que ce réservoir, qui consiste en un réseau de fissures et de fractures au travers duquel s’écoule l’eau, a un diamètre d’environ 200 mètres et peut contenir environ 300 000 mètres cubes d’eau. En comparaison, chaque éruption du Vieux Fidèle libère environ 30 m3 d’eau.
Source: Université de l’Utah.

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Old Faithful is Yellowstone National Park’s most famous landmark. Millions of visitors come to the park every year to see the geyser erupt every 44-125 minutes. However, little is known about the geologic anatomy of the structure and the fluid pathways that fuel the geyser below the surface.

University of Utah scientists have tried to fill this gap and mapped the near-surface geology around Old Faithful. It reveals the reservoir of heated water that feeds the geyser’s surface vent and how the ground shaking behaves in between eruptions. The map was made possible by a dense network of portable seismographs and by new seismic analysis techniques. The results are published in Geophysical Research Letters.

Old Faithful is an iconic example of a hydrothermal feature, and particularly of the features in Yellowstone National Park, which is underlain by two active magma reservoirs at depths of 5 to 40 km depth that provide heat to the overlying near-surface groundwater. In some places within Yellowstone, the hot water manifests itself in pools and springs. In others, it takes the form of explosive geysers.

The shallow subsurface geology of the park has remained a mystery, because mapping it out required capturing everyday miniature ground movement and seismic energy on a much smaller scale. In order to detect this seismicity, the University of Utah has placed 30 permanent seismometers around the park to record ground shaking and monitor for earthquakes and volcanic events. The cost of these seismometers, however, can easily exceed $10,000. Small seismometers, developed by Fairfield Nodal for the oil and gas industry, reduce the cost to less than $2,000 per unit. They’re small white canisters about six inches high and are totally autonomous and self-contained. In 2015, with the new instruments, the Utah team deployed 133 seismometers in the Old Faithful and Geyser Hill areas for a two-week campaign.

The sensors picked up bursts of intense seismic tremors around Old Faithful, about 60 minutes long, separated by about 30 minutes of quiet. One of the first conclusions was that, surprisingly, the peaks of shaking during the Old Faithful eruptions do not occur at the end, but just before everything goes quiet again.

After an eruption, the geyser’s reservoir fills again with hot water. As that cavity fills up, there are a lot of hot pressurized bubbles. When they come up, they cool off really rapidly and they collapse and implode. The energy released by those implosions causes the tremors leading up to an eruption.

When analyzing data from the seismic sensors, the researchers noticed that tremor signals from Old Faithful were not reaching the western boardwalk. Seismic waves extracted from another hydrothermal feature in the north slowed down and scattered significantly in nearly the same area suggesting somewhere west of Old Faithful was an underground feature that affects the seismic waves in an anomalous way. With a dense network of seismometers, the team could determine the shape, size, and location of the feature, which they believe is Old Faithful’s hydrothermal reservoir. It is estimated that the reservoir, a network of cracks and fractures through which water flows, has a diameter of around 200 metres and can hold approximately 300,000 cubic metres of water. By comparison, each eruption of Old Faithful releases around 30 m3 of water.

Source : University of Utah.

Ce schéma montre bien le décalage entre le réservoir du Vieux Fidèle et sa bouche éruptive (Source: University of Utah)

Eruption du Vieux Fidèle (Photo: C. Grandpey)

Sismicité à Yellowstone: Retour à la normale // Back to normal

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, l’essaim sismique qui a affecté le Parc National de Yellowstone au cours de l’été dernier n’avait rien d’inquiétant. Il n’y avait aucun risque d’éruption, comme cela a été envisagé par certains journaux à sensations. Une éruption ne se produit pas seulement parce que l’on enregistre une hausse de la sismicité. D’autres paramètres doivent être pris en compte, tels que la déformation du sol, l’augmentation des températures ou des modifications chimiques des gaz. Selon l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone, l’activité sismique a retrouvé un niveau normal dans le Parc.
Au cours du mois de septembre 2017, 115 secousses ont été localisées dans la région du Parc National de Yellowstone. L’événement le plus significatif a été un séisme mineur de M 3.2 le 17 septembre, à environ 17,7 km du Vieux Fidèle.
L’essaim mentionné ci-dessus a diminué en septembre avec 78 séismes, contre 894 en août, 475 en juillet et 1 028 en juin. L’événement le plus significatif de cet essaim en septembre a été de M 2.3 le 5 septembre, à 16 km au nord de West Yellowstone.
Plusieurs autres secousses étaient visibles sur les enregistreurs, mais elles n’ont pas pu être localisées car elles étaient trop faibles ou se chevauchaient avec d’autres événements et ne sont donc pas incluses dans ces chiffres.
L’Observatoire Volcanologique de Yellowstone indique que ces événements sont fréquents et représentent environ 50% de la sismicité totale dans la région.
En ce qui concerne la déformation au sol, elle n’a guère évolué au cours des derniers mois. Le soulèvement au nord de la caldeira, près du Norris Geyser Basin, que l’on observe depuis la fin de l’année 2015, se poursuit à raison de quelques millimètres par mois. Le soulèvement à l’intérieur même de la caldeira se produit à un rythme semblable depuis la fin de 2016. Globalement, la déformation actuelle à Yellowstone reste dans les normes historiques.

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As I put it several times, there was no need to worry about the seismic swarm that affected Yellowstone National park during the past summer. Above all, there was no risk of the eruption predicted by some tabloids. An eruption does not occur only because seismicity is increasing. Other parameters must be taken into account, such as ground deformation, increasing temperatures or chemical modifications of the gases. According to the Yellowstone Volcano Observatory, seismic activity has returned to normal levels in the Park.

During September 2017,115 earthquakes were located in the Yellowstone National Park region. The largest event was a minor earthquake of M 3.2 on September 17th, located about 17.7 km of Old Faithful.

Activity in the above-mentioned swarm waned in September, with 78 earthquakes compared to the 894 in August, 475 in July, and 1 028 in June. The largest event of the swarm in September was M 2.3 on September 5th, 16 km north of West Yellowstone.

There are several additional earthquakes visible on the webicorders that cannot be located because they are too small or overlap another event and are not included in these numbers.

The Yellowstone Volcano Observatory indicates that such events are common and account for roughly 50% of the total seismicity in the Yellowstone region.

As far as ground deformation is concerned, trends in ground displacement have remained consistent over the past several months. Uplift north of the caldera, centered near the Norris Geyser Basin and persistent since late 2015, continues at a rate of a few millimetres per month. Subsidence within the caldera is occurring at a similar rate and has been ongoing since late 2016. Current deformation patterns at Yellowstone remain within historical norms.

Photo: C. Grandpey

 

Essaim sismique à Yellowstone: Pas de quoi s’inquiéter! // Seismic swarm at Yellowstone: Nothing to worry about!

L’essaim sismique observé à Yellowstone depuis le mois de juin est maintenant l’un des plus longs jamais enregistrés dans le Parc, avec plus de 2 300 événements. Le 30 août, 2 357 séismes avaient été enregistrés. Le plus significatif au cours des dernières semaines a été un événement de M 3,3 le 21 août. Le plus important dans l’essaim actuel avait une magnitude de M 4,4 le 15 juin. La plupart des secousses se situaient dans la fourchette M 0 ou M 1, avec 181 autres événements de M 2 et 11 de M 3. 53 autres étaient inférieurs à M 0, ce qui signifie qu’ils ne pouvaient être détectés qu’avec des instruments ultra sensibles.
Beaucoup de gens s’inquiètent et pensent que cet essaim sismique pourrait annoncer une éruption volcanique à court terme. L’Observatoire Volcanologique de Yellowstone se veut rassurant et affirme qu’aucune éruption ne se produira, à court ou à long terme. En effet, la sismicité a toujours été présente à Yellowstone, la plupart du temps causée par l’activité hydrothermale dans le Parc. Les géologues de l’Observatoire insistent sur le fait que l’essaim n’a «rien d’extraordinaire» et qu’il a «ralenti de manière significative ; toutefois, de petits épisodes d’activité peuvent durer quelques heures».
Bien qu’il ne semble pas dangereux, l’essaim sismique actuel est maintenant l’un des plus longs et les plus importants jamais enregistrés. Le plus spectaculaire avait eu lieu en octobre 1985; il a duré trois mois, avec plus de 3 000 événements. Il y a eu un autre essaim digne d’intérêt en 2010, avec plus de 2 000 événements enregistrés en un seul mois.
L’USGS – qui gère les observatoires volcanologiques dans l’ouest des Etats-Unis – indique que le niveau d’alerte actuel à Yellowstone est « Normal » et que la couleur de l’alerte aérienne est « Verte ».
Jacob Lowenstern, l’un des scientifiques responsables de l’Observatoire de Yellowstone (et que je salue ici!) rappelle que «la dernière éruption volcanique dans la caldeira s’est produite il y a 70 000 ans. […] Pour que le magma atteigne la surface, il faut qu’une nouvelle bouche s’ouvre, ce qui se traduit par une activité géologique intense. […] On observerait alors de plus en plus de séismes, associés à une déformation du sol, des explosions de vapeur et des changements dans la composition des gaz et dans la température des émissions hydrothermales, ce qui entraînerait une modification du niveau d’alerte. Rien de tout cela n’a encore eu lieu. »
Source: Observatoire Volcanologique de Yellowstone.

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The ongoing earthquake swarm at Yellowstone is now one of the longest ever recorded, with over 2,300 tremors since it began in June. As of August 30th, 2,357 earthquakes had been recorded. The most powerful in recent weeks was an M 3.3 event on August 21st. The most significant in the current swarm had a magnitude of M 4.4 on June 15th. Most of the earthquakes were in the M 0 or  M 1 range, with a further 181 recorded at M 2 and 11 at M 3. Another 53 were less than M 0, meaning they were very small events that could be detected only with sensitive earthquake-monitoring instruments.

Many people have worried about this seismic swarm and thought it might announce a volcanic eruption in the short term. The Yellowstone Volcano Observatory is reassuring and said no eruption will occur, either in the short or long term. Indeed, seismicity has always been present at Yellowstone, most of the time caused by the hydrothermal activity within the Park. Geologists at the Observatory have insisted that the swarm was “nothing out of the ordinary” and that it had “slowed down significantly but does occasionally have little bursts of activity that lasts for a few hours.”

Although it does not look dangerous, the current swarm is now one of the longest and largest on record. The largest swarm ever recorded was in October 1985; it lasted for three months and included more than 3,000 earthquakes. There was another large swarm in 2010, when more than 2,000 events were recorded over a month.

USGS that manages the volcanic observatories in Western U.S.A. currently lists the volcano alert level at Yellowstone as normal, and the aviation color code is green.

Jacob Lowenstern, one of the scientists in charge of the Yellowstone Volcano Observatory (Hello Jake!) reminds us that “the last volcanic eruption within the caldera was 70,000 years ago. […] For magma to reach the surface, a new vent needs to be created, which requires a lot of intense geological activity. […] We would need to see considerably more and larger earthquakes, combined with contemporaneous ground deformation, steam explosions and changes in gas and heat discharge, prior to moving the alert level. None of that has occurred.”

Source: Yellowstone Volcano Observatory.

N’hésitez pas à vous rendre à Yellowstone en septembre. Il fait moins chaud et  il y a moins de monde… (Photos: C. Grandpey)

 

Les déformations de la caldeira de Yellowstone // Deformation of the Yellowstone caldeira

L’USGS a mis en ligne un interférogramme (voir ci-dessous) qui a été réalisé avec des données du satellite Sentinel 1a de l’Agence Spatiale Européenne. [Pour rappel, l’interférométrie radar exploite la différence de phase entre images radars]. Les routes sont jaunes. Les faillessont des lignes noires minces. On peut voir les mouvements du sol au cours des deux dernières années à Yellowstone. Dans cet interférogramme, les anneaux de couleur révèlent les variations d’élévation du sol par rapport à un satellite radar. L’image a été réalisée en comparant les données entre juin 2015 et juillet 2017. On discerne un soulèvement circulaire de 7 centimètres au niveau du Norris Geyser Basin et un affaissement de 3 centimètres, de forme elliptique, dans la caldeira de Yellowstone. L’essaim sismique de l’été 2017 a été enregistré à 20-30 km à l’ouest du soulèvement de Norris.
Le soulèvement et l’affaissement sont généralement liés à l’ascension et la descente du magma profond, ainsi que des gaz et de l’eau qui y sont liés à des profondeurs de 5 à 15 km sous la surface. Ce cycle de soulèvement et d’affaissement est fréquent et semble en relation avec les essaims sismiques. En d’autres termes, les essaims semblent libérer la pression qui a provoqué le soulèvement initial, ce qui permet ensuite à la région de revenir à une période d’affaissement.
Comme je l’ai déjà mentionné, les essaims sont assez fréquents à Yellowstone et la dernière activité sismique n’annonçait pas une éruption prochaine du volcan de Yellowstone. De toute façon, d’autres paramètres (hausse des températures des sources hydrothermales, changements dans la chimie des gaz, déformation significative du sol, par exemple) seraient nécessaires pour affirmer qu’un événement sérieux va se produire. A l’heure actuelle, vous pouvez visiter le Parc sans crainte d’une éruption. Méfiez-vous des bisons; ils peuvent être plus dangereux que le volcan!

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USGS has released an interferogram (see below) that was made with data from the European Space Agency Sentinel 1a satellite. Roads are yellow. Faults are thin black lines. It shows the last two years of ground movement at Yellowstone. The rings of colour in this interferogram record the change in elevation of the ground with respect to a radar satellite. The image was made by comparing data from June 2015 and July 2017. One can see a bulls-eye shaped uplift of 7 centimetres centered on the Norris Geyser Basin, and an elliptical subsidence of 3 cm within the Yellowstone caldera. The summer 2017 earthquake swarm is taking place 20-30 km west of the Norris uplift.
The uplift and subsidence is usually caused by the addition or withdrawal of deep magma and related gases and water at depths 5 to 15 km beneath the ground surface. This cycle of uplift and subsidence is common and seems tied to earthquake swarms. In other words, swarms appear to release the pressure that caused the initial uplift, thus allowing the region to return to a period of subsidence.

As I put it before, earthquake swarms are quite common at Yellowstone and the latest seismic activity did not announce an oncoming eruption of the Yellowstone Volcano. Anyway, more parameters (increase in temperatures, changes in gas chemistry, significant deformation, for instance) would be needed to affirm that some serious event is going to take place. For the moment, you can go and enjoy a visit of the Park. Be careful with the buffaloes; they might be more dangerous than the volcano!

Source: USGS

Photo: C. Grandpey