Étiquette : analyse

Une carotte de glace géante pour mieux comprendre le climat de l’Antarctique // A giant ice core to better understand Antarctica’s climate

Une carotte de glace, vieille de plus de 1,5 million d’années, est arrivée au Royaume-Uni. Les scientifiques vont la faire fondre afin d’obtenir des informations cruciales sur le climat de la Terre. Ce cylindre, qui contient la glace la plus ancienne de la planète, a été foré dans la calotte glaciaire, près de la base Concordia, dans l’est de l’Antarctique. À l’intérieur, des milliers d’années de nouvelles informations sont conservées, ce qui, selon les scientifiques, pourrait révolutionner nos connaissances sur le réchauffement climatique.

Le forage a eu lieu à environ 40 km de la station de recherche franco-italienne Concordia (Source : British Antarctic Survey). Source: BAS.

La carotte de glace est conservée dans une chambre froide à -23 °C dans les bâtiments du British Antarctic Survey à Cambridge. Pendant sept semaines, les scientifiques feront lentement fondre la glace, libérant ainsi une poussière ancienne, des cendres volcaniques et même des diatomées emprisonnées à l’intérieur lorsque l’eau s’est transformée en glace. Ces matériaux peuvent renseigner les scientifiques sur les régimes de vent, la température et le niveau de la mer il y a plus d’un million d’années. Des tubes alimenteront en liquide les machines d’un laboratoire voisin, l’un des seuls au monde à pouvoir effectuer ces manipulations.

L’extraction de la carotte de glace a nécessité un effort multinational colossal, qui a coûté des millions de dollars. La glace a été découpée en blocs d’un mètre et transportée par bateau, puis dans un véhicule frigorifique jusqu’à Cambridge.

Crédit photo: BAS

Deux institutions, en Allemagne et en Suisse, ont également reçu des coupes transversales de la carotte qui mesure 2,8 km. Les équipes scientifiques ont pu trouver les témoignages d’une période remontant à plus de 800 000 ans, où les concentrations de dioxyde de carbone étaient, pour des causes purement naturelles, probablement aussi élevées, voire plus élevées, qu’aujourd’hui. Cela pourrait permettre aux chercheurs de comprendre l’avenir de notre planète face aux gaz à effet de serre emprisonnés dans notre atmosphère. Un membre de l’équipe scientifique a expliqué que « notre système climatique a connu tellement de changements différents qu’il est absolument nécessaire de remonter dans le temps pour comprendre ces différents processus et les différents points de basculement.» La différence entre aujourd’hui et les époques précédentes, marquées par de fortes émissions de gaz à effet de serre, réside dans le fait que l’activité humaine est aujourd’hui responsable de l’augmentation rapide des gaz à effet de serre observée au cours des 150 dernières années. Cela nous mène en terrain inconnu, mais les scientifiques espèrent que les traces de l’histoire environnementale de notre planète, conservées dans la glace, pourront nous éclairer.

L’équipe scientifique identifiera des isotopes chimiques dans le liquide de fonte de la carotte de glace. Ils pourraient nous renseigner sur les régimes de vents, les températures et les précipitations sur une période comprise entre 800 000 et 1,5 million d’années, voire plus. Les chercheurs utiliseront un spectromètre de masse à plasma à couplage inductif (ICPMS) capable de détecter les métaux et plusieurs non-métaux à des concentrations très faibles. Ainsi, ce spectromètre pourra mesurer plus de 20 éléments et métaux traces. Parmi ceux-ci figurent des terres rares, des sels et des éléments marins, ainsi que des indicateurs d’éruptions volcaniques passées. Ces travaux aideront les scientifiques à comprendre la transition du Pléistocène moyen, il y a 800 000 à 1,2 million d’années, lorsque les cycles glaciaires de la planète ont soudainement changé. La transition des ères glaciaires chaudes aux ères glaciaires froides, lorsque la glace recouvrait une plus grande partie de la Terre, se produisait tous les 41 000 ans, mais elle est soudainement passée à 100 000 ans.

La calotte glaciaire analysée par les scientifiques pourrait contenir des traces d’une époque où le niveau de la mer était bien plus élevé qu’aujourd’hui et où les calottes glaciaires de l’Antarctique étaient plus petites. La présence de poussière dans la glace devrait permettre aux chercheurs de comprendre pourquoi et comment les calottes glaciaires ont rétréci et contribué à l’élévation du niveau de la mer, une préoccupation majeure de notre siècle.

Source : BBC News via Live Science et Yahoo News.

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An ice core that may be older than 1.5 million years has arrived in the UK where scientists will melt it to unlock vital information about Earth’s climate. The cylinder is the planet’s oldest ice and was drilled from deep inside the Antarctic ice sheet. Frozen inside is thousands of years of new information that scientists say could « revolutionise » what we know about global warming.

The ice core is kept inside the -23°C freezer room at the British Antarctic Survey in Cambridge.

For seven weeks, scientists will slowly melt the ice, releasing ancient dust, volcanic ash, and even diatoms that were locked inside when water turned to ice. These materials can tell scientists about wind patterns, temperature, and sea levels more than a million years ago. Tubes will feed the liquid into machines in a lab next door that is one of the only places in the world that can do this science.

It was a huge multinational effort to extract the ice cores close to the Concordia base in eastern Antarctica, at a cost of millions. The ice was chopped into one-meter blocks and transported by boat and then in a cold van to Cambridge.

Two institutions in Germany and Switzerland also have received cross-sections of the 2.8- km core. The scientific teams could find evidence of a period of time more than 800,000 years ago when carbon dioxide concentrations may have been naturally as high or even higher than they are now.This could help them understand what will happen in our future as our planet responds to warming gases trapped in our atmosphere. A member of the team explained that « our climate system has been through so many different changes that we really need to be able to go back in time to understand these different processes and different tipping points. »

The difference between today and previous eras with high greenhouse gases is that now humans have caused the rapid rise in warming gases in the last 150 years. That is taking us into unchartered territory, but the scientists hope that the record of our planet’s environmental history locked in the ice could give us some guidance.

The scientific team will identify chemical isotopes in the liquid that could tell us the wind patterns, temperatures, and rainfall for a period of time between 800,000 and up to 1.5 million years ago or possibly more.

The researchers will use an instrument called an inductively couple plasma mass spectrometer (ICPMS) to measure over 20 elements and trace metals. That includes rare earth elements, sea salts and marine elements, as well as indicators of past volcanic eruptions.The work will help scientists understand the Mid-Pleistocene Transition 800,000 to 1.2 million years ago when the planet’s glacial cycles suddenly changed. The transition from warmer eras to cold glacial eras, when ice covered a lot more of Earth, had been every 41,000 years but it suddenly switched to 100,000 years.

The cores may have evidence of a time when sea levels were much higher than they are now and when the vast Antarctic ice sheets were smaller. The presence of dust in the ice will help researchers understand how the ice sheets shrunk and contributed to sea level rise, something that is a major concern this century.

Source : BBC News via Live Science and Yahoo News..

Kilauea (Hawaii) : plus d’informations sur l’éruption de 1924 // More information on the 1924 eruption

Alors que le sommet du Kilauea connaît en ce moment une légère hausse de la sismicité et que la déformation du sol se poursuit au niveau de l’Halema’uma’u et de la caldeira sud, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a consacré les deux derniers épisodes de sa rubrique Volcano Watch à l’éruption de 1924, souvent appelée « l’explosion du siècle. » Elle a duré environ 17 jours, a tué une personne et blessé plusieurs autres
Le processus éruptif a débuté il y a un siècle, en février 1924, à partir du cratère de l’Halema’uma’u, où le lac de lave a commencé à se vidanger et s’enfoncer sous terre. Une forte sismicité a secoué la région de Puna et le sol s’est fissuré dans la Lower East Rift Zone au moment où le lac de lave disparaissait sous terre. La crise a pris fin le 28 avril.
Au sommet du Kilauea, le plancher de Halema’uma’u a commencé à s’affaisser fin avril 2024 et était descendu de près de 100 mètres le 7 mai. Les chutes de matériaux à l’intérieur du cratère ont généré d’épais nuages de poussière.
La première explosion est passée inaperçue dans la nuit du 10 au 11 mai. Elle a éjecté des blocs pesant plus de 150 kilogrammes jusqu’à 60 mètres du cratère.
Après un calme relatif au cours des deux jours suivants, l’éruption a véritablement démarré le 13 mai 2024. Plus de 50 explosions ont eu lieu jusqu’au 27 mai, date à laquelle l’éruption a pris fin.

Crédit photo : USGS / HVO

Des milliers de roches ont été projetées dans les airs avant de joncher le sol de la caldeira. D’intenses épisodes d’éclairs ont accompagné les explosions et certains ont détruit des lignes électriques sur la route menant à Hilo. Des séismes ont fait vibrer le sol et des pluies de boue avec des granulés de la taille de petits pois ont arrosé le sommet. Des blocs pesant plusieurs tonnes ont atterri à plus de 800 mètres du cratère ; l’un d’eux pesait 8 tonnes.
Le point culminant de l’éruption a eu lieu le dimanche 18 mai 2024 avec les deux plus fortes explosions. Un certain nombre d’observateurs se trouvaient sur le plancher de la caldeira lors de la première, et l’un d’eux a été mortellement blessé par une chute de pierres.

Crédit photo : USGS / HVO

Par une remarquable coïncidence, 56 ans plus tard, l’éruption cataclysmale du Mont Saint Helens s’est produite le dimanche 18 mai 1980, et les deux éruptions ont tué un homme nommé Truman. Au cours de l’éruption du Kilauea, le cratère de l’Halema’uma’u a doublé son diamètre pour atteindre environ 800 mètres et son plancher a chuté d’environ 500 mètres.

Crédit photo : USGS / HVO

Pendant des années, on a cru que les explosions étaient phréatiques et générées par la rencontre des eaux souterraines avec des roches chaudes. Les travaux en cours, effectués par des chercheurs du HVO sur les cendres de 1924, fournissent de nouvelles informations. La dernière analyse confirme que la plupart des couches de cendres de 1924 contiennent 95 % ou plus de matériau lithique. Cette découverte conforte l’interprétation classique selon laquelle les explosions de 1924 étaient phréatiques.
Une découverte récente plus surprenante est que bon nombre des couches de cendres les plus jeunes, provenant des dernières explosions, contiennent jusqu’à 30 % de matériaux juvéniles ou de magma frais, ce qui n’est pas cohérent avec l’hypothèse d’explosions phréatiques. La plupart des cendres de 1924 ont des teneurs en oxyde de magnésium (MgO) qui se situent dans la plage normale pour de la lave émise par l’Halema’uma’u. Cependant, les géologues ont également observé deux groupes d’échantillons de 1924 avec des quantités plus élevées de MgO, probablement provenant d’un matériau source plus chaud. Cela laisse supposer qu’un magma juvénile aurait pu pénétrer dans le système magmatique du Kilauea lors des explosions de 1924.
Les différents groupes chimiques des échantillons de 1924 ont également des textures distinctes, visibles au microscope électronique. Le groupe à faible teneur en MgO contient de nombreux petits cristaux et très peu de vésicules. Le groupe à teneur moyenne en MgO contient peu de cristaux et de nombreuses vésicules ovales ou d’autres formes indiquant que les bulles auparavant rondes ont été compressées. Le groupe riche en MgO ne contient pas de petits cristaux ni de vésicules circulaires. On peut en déduire qu’au moins trois magmas différents ont interagi sous l’Halema’uma’u avant ou pendant les éruptions explosives de 1924. Le mélange de ces magmas pourrait peut-être expliquer pourquoi les éruptions ont été aussi explosives.
Source : USGS/HVO.

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While the summit of Kilauea is going through a slight increase in seismicity and ground deformation is continuing beneath Halemaʻumaʻu and the south caldera region, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has dedicated the two latest Volcano Watch episodes to the 1924 eruption, often called « the blast of the century. » The eruption lasted about 17 days, killing one person and injuring others

The eruption process took place one century ago in February 1924 from Halemaʻumaʻu Crater where the lava lake began to drain back underground. Strong seismicity shook the Puna area, and the ground was cracking open as lava from the emptying lake traveled underground into the lower East Rift Zone. The crisis died by April 28th.

At the summit, the floor of Halemaʻumaʻu began dropping by the end of April 2024 and was nearly 100 meters lower by May 7th. Rockfalls from the crater wall generated thick dust clouds.

The first explosion was unobserved during the night of May 10th – 11th and ejected blocks weighing more than 150 kilograms as far as 60 meters from the crater.

After relative calm during the next two days, the eruption took off in earnest on May 13th, 2024. More than 50 explosions occurred until May 27th, when the eruption ended.

Thousands of rocks were ejeected high in the air, littering the caldera floor. Intense electrical storms accompanied some of the explosions, and lightning took out powerlines far down the road to Hilo.

Earthquakes shook the ground, and mud rains with pellets the size of peas pummeled the summit. Blocks weighing several tons landed more than 800 meters from the crater with one of them as heavy as 8 tons.

The climax of the eruption was on Sunday, May 18th, 2024, when the two largest explosions occurred. A number of observers were on the caldera floor during the first, and one of them was fatally injured by a falling rock. By remarkable coincidence, 56 years later, the devastating eruption of Mount Saint Helens happened Sunday, May 18th, 1980, and both eruptions killed a man named Truman. During the eruption, Halemaʻumaʻu Crater doubled its diameter to about 800 meters, and its floor dropped by about 500 meters.

For years, the explosions were believed to be phreatic and generated by groundwater encountering hot rock. Ongoing work by HVO researchers on the 1924 ash is providing new information. The latest analysis confirms that most of the 1924 ash layers studied by geologists have 95% or more lithic material. This finding supports the classic interpretation that the 1924 explosions were phreatic.

A surprising recent discovery is that many of the youngest layers in the 1924 deposits, from the later explosions, have up to 30% juvenile material, or fresh magma, which is not consistent with the classic interpretation of steam driven explosions. Most of the 1924 have MgO contents within the normal range expected for lava erupted from Halema‘uma‘u. However, geologists have also observed two rarer groups of 1924 grains with higher amounts of MgO, likely from a hotter source material. This suggests fresh batches of magma could have entered the magmatic system of Kīlauea during the 1924 explosions.

The different chemical groups of 1924 grains also have distinct textures, which one can see using a scanning electron microscope. The lower-MgO group have lots of tiny crystals and very few vesicles in them. The middle-MgO group has few crystals and many vesicles that are ovals or other shapes indicating the once round bubbles were squished. The high-MgO group has no small crystals and circular vesicles. From this, one can infer that at least three different magmas were interacting underneath Halema‘uma‘u prior to or during the 1924 explosive eruptions, and perhaps the mixing of these magmas could help explain why the eruptions were so explosive.

Source : USGS / HVO.

La lave de l’éruption du Mauna Loa (Hawaii) en 2022 // Lava from the 2022 Mauna Loa eruption (Hawaii)

L’analyse de la lave émise peut aider à comprendre les mécanismes qui gèrent les éruptions volcaniques. Les échantillons de lave peuvent aider à « voir » ce qui se passe à l’intérieur d’un volcan. Ainsi, l’étude de la lave produite par l’éruption du Mauna Loa en 2022 a offert aux géologues du HVO, pour la première fois depuis près de 40 ans, une fenêtre sur le système d’alimentation du volcan.
Le Mauna Loa est entré en éruption le 27 novembre 2022, pour la première fois depuis 1984. L’éruption a commencé dans la caldeira sommitale. Puis une fissure de 500 mètres de long s’est propagée vers le sud-ouest, tout en restant majoritairement à l’intérieur du sommet. Au matin du 28 novembre, l’activité éruptive avait migré du sommet vers la zone de rift nord-est où quatre fissures se sont ouvertes pour finalement donner naissance à une bouche éruptive sur la Fissure 3 le 2 décembre. Un réseau de chenaux a alimenté des coulées de lave ‘a‘ā qui ont parcouru le flanc nord du volcan sur une vingtaine de kilomètres. L’éruption s’est terminée le 10 décembre 2022.

Le réseau de surveillance mis en place par le Hawaiian Volcano Observatory (HVO) a collecté des données qui ont été analysées en temps réel afin de mieux comprendre l’éruption. Des observations directes et des mesures ont également été effectuées sur le terrain. Elles ont permis d’évaluer la vitesse de progression des coulées de lave et les dangers associés. Les géologues du HVO ont collecté des échantillons de lave dans des coulées actives et solidifiées presque tous les jours pour procéder à une analyse en laboratoire en temps quasi réel.
Depuis l’éruption du Mauna Loa en 1984, les domaines de la pétrologie et de la géochimie ont fait de grands progrès. De nouveaux instruments et de nouvelles techniques sont maintenant disponibles. Ils ont permis d’obtenir rapidement plus d’informations qu’en 1984.
Des analyses de fluorescence X à dispersion d’énergie ((EDXRF) effectuées en temps quasi réel avec la collaboration de l’Université d’Hawaii à Hilo ont révélé la composition du magma ainsi que son origine. Ces analyses, effectuées dans les 24 heures suivant le prélèvement de l’échantillon, ont été suivies d’une micro-analyse électronique secondaire et d’une micro-analyse par sonde électronique. Cela a permis de mesurer des compositions de minéraux et de verre à de très petites échelles (quelques microns). Ce type d’analyse rapide n’était pas possible en 1984.
Les géologues du HVO ont ainsi appris que les laves émises par l’éruption de 2022 étaient semblables à d’autres éruptions du Mauna Loa depuis 1843. La teneur moyenne en MgO (oxyde de magnésium) des échantillons de lave était de 6,2 % en poids, donc légèrement inférieure aux autres éruptions du Mauna Loa au cours des 200 dernières années. Ces données peuvent être utilisées pour calculer la température des laves émises. Elle a été estimée à environ 1 155 degrés Celsius.
Les échantillons prélevés au niveau de la bouche éruptive ne montrent pas de cristaux visibles à l’œil nu, bien que les minéraux comme le plagioclase, le clinopyroxène, l’olivine et les oxydes (tous rencontrés habituellement sur le Mauna Loa) deviennent plus abondants et plus gros en s’éloignant de la bouche éruptive, au fur et à mesure que les coulées de lave se refroidissent et se cristallisent.
Toute la lave produite pendant l’éruption de 2022 a présenté la même composition sur une distance de 17 kilomètres, que ce soit au sommet ou sur la partie supérieure du rift nord-est. Cela montre que toute l’éruption a été alimentée par un magma homogène. La lave émise par cette éruption ne présente pratiquement pas de cristaux et elle a une faible teneur en MgO. Elle n’a donc pas été influencée par le magma résiduel laissé par l’éruption de 1984. On a une situation différente de l’éruption du Kilauea en 2018, qui a initialement produit des laves mélangées à du magma refroidi stocké dans la Lower East Rift Zone. Au lieu de cela, la composition de la lave de l’éruption du Mauna Loa en 2022 révèle une nouvelle intrusion magmatique qui va de pair avec l’activité sismique que le HVO a observée 2 à 4 km sous le sommet dans les mois qui ont précédé l’éruption.
Source : USGS/HVO.

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The analysis of emitted lavas can help understand volcanic eruptions. The lava samples can help “see” inside a volcano. In this way, the analysis of the lava produced by the 2022 eruption of Mauna Loa gave HVO geologists a window into the volcano’s plumbing system for the first time in almost 40 years.

Mauna Loa began erupting on November 27th, 2022, for the first time since 1984. The eruption began within the summit caldera. Then a 500-mrter-long fissure propagated towards the southwest but remained mostly within the summit. In the morning of the following day, eruptive activity had migrated from the summit into the Northeast Rift Zone where four fissures opened and finally gave birth to one vent on December 2nd. A network of lava channels fed ‘a‘ā flows that extended about 20 km down the volcano’s north flank. The eruption ended on December 10th.

The Hawaiian Volcano Observatory (HVO)’s network of monitoring instruments collected data that were analyzed in real-time to better understand the eruption. Direct observations and measurements were also performed on the field. They allowed to that aided in assess lava flow advance rates and the accompanying hazards. HVO geologists collected molten and solidified lava samples almost every day for near-real-time lab analysis.

Since Mauna Loa’s eruption in 1984, the fields of petrology and geochemistry have made great advances. New instruments and techniques are available now. They allowed to learn more and faster about the last eruption than in 1984.

Energy-dispersive X-ray fluorescence analyses done in near-real-time with the collaboration of the University of Hawai‘i at Hilo revealed the composition of the erupting magma and where it was coming from. These analyses, done within 24 hours of sample collection, were later followed by secondary electron micro-analysis and electron probe micro-analysis. This allowed to measure compositions of minerals and glass on very small scales (a few microns). This type of rapid analysis was not possible in 1984.

HVO geologists learned that the 2022 erupted lavas were similar to other Mauna Loa compositions since 1843. The average MgO (magnesium oxide) content of the lava samples was 6.2 wt% (weight percent), slightly lower than any other Mauna Loa eruption over the past 200 years. This data can be used to calculate the temperature at which the lavas erupted and was estimated at about 1,155 degrees Celsius.

Samples collected at the vent(s) have no crystals visible to the naked eye, although minerals like plagioclase, clinopyroxene, olivine and oxides (all common at Mauna Loa) increase in abundance and size with distance from the vent as lava flows cooled and crystallized downslope.

All of the lava produced over the duration of the 2022 eruption and from all vents spanning 17 kilometers across the summit and upper Northeast Rift Zone have the same composition. This shows that the entire eruption was fed by a homogenous magma, and that this nearly crystal-free, low-MgO eruption was not influenced by rift-stored magma left over from 1984. This is different from the Kīiauea 2018 eruption, which initially produced lavas mixed with cooler stored magma from the Lower East Rift Zone. Instead, the composition of the 2022 Mauna Loa eruption reflects a new intrusion of magma, consistent with earthquake activity that the observatory monitored 2 to 4 km beneath the summit in the months prior to eruption.

Source : USGS / HVO.

Les échantillons de lave collectés près de la bouche éruptive de la Fissure 3 sont vitreux et contiennent des bulles et de très petits minéraux (200 microns de long) comme le plagioclase et le pyroxène, comme le montre l’image au microscope à échelle de gris en médaillon. (Source : USGS)

Lava samples collected near Fissure 3 vent are glassy and contain bubbles and some very small (200 microns long) minerals like plagioclase and pyroxene, as shown in the grey-scale microscope image inset. (Source: USGS)

Origine des dépôts de tephra sur la Grande Ile d’Hawaii // Origin of tephra deposits on Hawaii Big Island

Le Mauna Loa et le Kilauea sont les deux volcans les plus actifs de la Grande Ile d’Hawaï et leurs histoires éruptives se chevauchent. Ils sont situés à faible distance d’un de l’autre; leurs cratères sommitaux ne sont éloignés que d’environ 34 kilomètres.De plus, une partie du Kilauea s’est édifiée sur le flanc sud-est du Mauna Loa, le plus ancien des deux volcans.
Le Mauna Loa et le Kilauea produisent des coulées de lave qui peuvent parcourir plusieurs kilomètres depuis la source. De plus, ils émettent des panaches de tephra qui peut monter haut dans l’atmosphère et parcourir de longues distances en étant poussés par le vent. C’est pourquoi il peut parfois être difficile de déterminer quel volcan est responsable d’une coulée de lave ou d’un dépôt de tephra.
Connaître la source des matériaux émis, qu’il s’agisse du Mauna Loa ou du Kilauea, est important pour évaluer les risques volcaniques sur la Grande Ile d’Hawaï. Les géologues se tournent vers les événements du passé, qu’ils soient effusifs ou explosifs, pour comprendre la fréquence des éruptions volcaniques. Le calcul des intervalles de récurrence permet de déterminer la fréquence à laquelle des événements effusifs ou explosifs se produisent, et cela peut aider à prévoir quand ils sont susceptibles de se produire à l’avenir.
Par exemple, si les géologues observent un affleurement dans lequel six couches de tephra sont prises en sandwich entre une coulée de lave supérieure datée d’il y a 800 ans et une coulée de lave inférieure datée d’il y a 2 000 ans – donc avec une période de temps de 1 200 ans entre les deux coulées – ils peuvent conclure que l’intervalle de récurrence minimum serait de 200 ans (1 200 ans divisés par six éruptions explosives). Cela signifie qu’un événement éruptif explosif s’est produit, en moyenne, tous les 200 ans au cours de cette période de 1 200 ans. Si on sait qu’il y a six couches de tephra, mais si on ne sait pas si elles proviennent du Mauna Loa ou du Kilauea, il est difficile de comprendre à quelle fréquence les éruptions se sont produites à partir de chacun de ces volcans.
Par exemple, si une seule des couches de tephra provient du Mauna Loa, l’intervalle de récurrence minimum est de 240 ans pour le Kilauea et de plus de 1 200 ans pour le Mauna Loa. Mais si trois des couches de tephra proviennent du Mauna Loa, l’intervalle de récurrence minimum est de 400 ans pour le Kilauea et de 400 ans pour le Mauna Loa.
Afin de déterminer quel volcan a produit telle coulée ou tel couche de tephra, les géologues ont recours à plusieurs méthodes. Ils utilisent souvent une cartographie détaillée. En effet, une éruption explosive laisse généralement des dépôts plus épais près de la source et ils s’amincissent en s’éloignant de cette même source.
Les géologues peuvent également avoir recours à la géochimie pour déterminer si un produit éruptif particulier provient du Mauna Loa ou du Kilauea. Des études ont montré que les deux volcans ont des signatures géochimiques différentes. Par exemple, les laves du Mauna Loa contiennent généralement plus de silice (Si) et moins de calcium (Ca), de titane (Ti) et de potassium (K) à une teneur donnée en magnésium (Mg) que les laves du Kilauea.
Par ailleurs, les deux volcans et leurs prédécesseurs plus anciens ont généralement des concentrations d’éléments traces et des signatures isotopiques différentes. Les géochimies définissent deux familles différentes le long de l’archipel hawaiien. Sur la Grande Ile d’Hawaï, le Mauna Loa et le Hualalai forment une famille, tandis que le Kilauea, le Mauna Kea et le Kohala en forment une autre. On pense que les différences chimiques proviennent du panache du point chaud et démontrent que les systèmes magmatiques des deux volcans ne sont pas interconnectés.
Une nouvelle étude a appliqué ces différences chimiques entre le Mauna Loa et le Kilauea pour comprendre la source volcanique des couches dans un dépôt de tephra de deux mètres d’épaisseur sur le flanc sud-est du Mauna Loa. Le dépôt de tephra se trouve à environ 19 kilomètres au sud de Moku’āweoweo, la caldeira sommitale du Mauna Loa, et à 35 kilomètres au sud-ouest de l’Halema’uma’u, le cratère sommital du Kilauea. En raison de la variation des directions du vent, l’un ou l’autre des volcans pourrait potentiellement être la source du dépôt de tephra. Les premières analyses chimiques d’éclats de verre volcanique prélevés dans les couches de tephra laissent supposer que des tephra du Kilauea et du Mauna Loa sont présents sur le site. Les tephra de l’ancienne éruption du Keanakākoʻi et de celle du Kulanaokuaiki, émis par le Kilauea, semblent être présents, ainsi qu’au moins une couche de tephra en provenance du Mauna Loa.
Les nouvelles données ainsi obtenues seront importantes pour déterminer les calculs d’intervalle de récurrence pour les événements explosifs sur le Mauna Loa et le Kilauea et permettront aux scientifiques du HVO de fournir des évaluations des risques plus fiables pour la Grande Ile d’Hawaï.
Source : USGS, HVO.

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Mauna Loa and Kilauea are the two most active volcanoes on the Island of Hawaii, and they have overlapping eruption histories. They are located in close proximity, with their summit craters only about about 34 kilometers apart. In fact, part of Kilauea is built on the southeast flank of Mauna Loa, which is the older of the two volcanoes.

Both volcanoes produce lava flows that can travel many kilometers from the volcanic vent. Additionally, they produce tephra that can rise high into the atmosphere and travel long distances by wind. With this in mind, it can sometimes be difficult to determine which volcano is responsible for a specific lava flow or tephra layer.

Knowing the source of the erupted material, whether from Mauna Loa or Kilauea, is important for assessing volcanic hazards on Hawaii Big Island. Geologists look to past eruptions, both effusive and explosive, to understand the frequency of volcanic eruptions. Recurrence intervals can be calculated to determine how often effusive or explosive events occur, which can help forecast when they may occur in the future.

For example, if geologists observe an outcrop with six tephra layers sandwiched between an upper lava flow dated at 800 years ago and a lower lava flow dated at 2,000 years ago – a time period of 1,200 years preserved between the two flows – the minimum recurrence interval would be 200 years (1,200 years divided by six explosive eruptions). This means that an explosive eruptive event occurred, on average, every 200 years within that 1,200 year time period. If we know that there are six tephra layers, but we don’t know if they erupted from Mauna Loa or Kilauea, it is difficult to understand how often eruptions occurred from the individual volcanoes.

For example, if only one of the tephra layers were from Mauna Loa, the minimum recurrence interval would be 240 years for Kilauea and over 1,200 years for Mauna Loa. But if three of the tephra layers were from Mauna Loa, the minimum recurrence interval would be 400 years for Kilauea and 400 years for Mauna Loa.

In order to determine which volcano produced a certain flow or tephra, geologists resort to several methods. They often use detailed mapping. An explosive eruption, for example, will generally have thicker deposits near the source and thin out away from the source.

Geologists can also use geochemistry to determine if a particular eruptive product is from Mauna Loa or Kilauea. Studies have shown that the two volcanoes have different geochemical signatures. For example, Mauna Loa lavas generally have higher silica (Si) and lower calcium (Ca), titanium (Ti), and potassium (K) at a given magnesium (Mg) content than Kilauea lavas.

The two volcanoes and their older predecessors generally have different trace element concentrations and isotope signatures as well, with the geochemistries defining two different families along the island chain. On the Island of Hawaii, Mauna Loa and Hualalai form one family, while Kilauea, Mauna Kea, and Kohala form another. The chemical differences are thought to originate in the hotspot plume and demonstrate that the magma systems for the two volcanoes are not interconnected.

A new study is applying these geochemical differences between Mauna Loa and Kilauea to understand the volcanic source of individual layers within a two-meter-thick tephra exposure on the southeast flank of Mauna Loa. The exposure is located approximately 19 kilometers south of Moku‘āweoweo, the summit caldera of Mauna Loa, and 35 kilometers southwest of Halema’uma’u, the summit crater of Kilauea. Due to varying wind directions, either volcano could potentially be the source of the tephra.

Initial geochemistry obtained from fresh glass shards found in the tephra layers suggests that tephra from both Kilauea and Mauna Loa are present at the field site. Tephras from both the Keanakākoʻi Ash (circa 1500–1820 CE) and the Kulanaokuaiki Tephra (circa 400–1000 CE), which erupted from Kilauea, appear to be present, as well as at least one tephra layer from Mauna Loa.

The new data will be important for constraining recurrence interval calculations for explosive events on Mauna Loa and Kilauea and will help the USGS Hawaiian Volcano Observatory provide more robust hazard assessments for the Island of Hawaii.

Source : USGS, HVO.

Sommet du Mauna Loa (Crédit photo : USGS)

Caldeira sommitale du Mauna Loa (Photo : C. Grandpey)

Caldeira sommitale du Kilauea en 2006 (Photo: C. Grandpey)

Caldeita sommitale du Kilauea après l’éruption de 2018 (Crédit photo: HVO)