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Yellowstone (2) : Le déplacement de l’activité magmatique // Yellowstone (2) : The shifting of magma activity

Selon une étude récente menée par des scientifiques de l’USGS, les réservoirs magmatiques qui alimentent le super volcan de Yellowstone semblent se déplacer vers le nord-est de la caldeira. Cette région pourrait être le nouveau site d’une future activité volcanique.
On peut lire dans l’étude que « sur la base du volume de stockage de roches rhyolitiques en fusion sous la caldeira nord-est de Yellowstone et de la connexion directe de la région à une source de chaleur dans la croûte inférieure, nous suggérons que le site du futur volcanisme rhyolitique s’est déplacé vers la caldeira nord-est de Yellowstone. En revanche, le volcanisme rhyolitique post-caldeira au cours des 160 000 dernières années s’est produit dans la majorité de la caldeira de Yellowstone à l’exclusion de cette région nord-est. »
L’USGS nous rappelle qu’au cours des 2 derniers millions d’années, Yellowstone a connu trois énormes éruptions formant une caldeira, entrecoupées d’éruptions plus petites. Les éruptions qui forment la caldeira proviennent de réservoirs de magma fondu rhyolitique. Il s’agit d’un magma riche en silice, l’équivalent volcanique du granite, de consistance visqueuse et se déplaçant lentement, et dont on pense qu’il est stocké en vastes volumes sous la région de Yellowstone.
Selon des études antérieures, les réservoirs rhyolitiques étaient soutenus par des réservoirs plus profonds de magma basaltique qui a une teneur en silice bien plus faible que la rhyolite, mais qui contient du fer et du magnésium en abondance. Ce magma basaltique est également nettement moins visqueux que la rhyolite, mais il est aussi plus dense, et la façon dont il conduit l’électricité diffère de la rhyolite.

 

Des études antérieures ont expliqué que le volcanisme de Yellowstone était probablement alimenté par une double chambre magmatique (Source : USGS)

Cette différence de propriétés entre basalte et rhyolite a donné aux auteurs de l’étude les outils nécessaires pour étudier le contenu du réservoir magmatique sous le plateau de Yellowstone. La surveillance de l’activité sous la surface de la Terre inclut la magnétotellurique, autrement dit la mesure des variations des champs magnétiques et électriques de la planète. Les scientifiques ont mené une étude magnétotellurique à grande échelle dans la caldeira de Yellowstone et ont utilisé les données obtenues pour modéliser la distribution des réservoirs de matière en fusion qui s’y cachent.
Leurs résultats ont révélé qu’il existe au moins sept régions distinctes à forte teneur en magma, dont certaines alimentent d’autres, à des profondeurs comprises entre 4 et 47 kilomètres, jusqu’à la limite entre la croûte et le manteau.

 

Carte montrant les réservoirs magmatiques sous Yellowstone. Le jaune représente le basalte, le rouge la rhyolite et l’orange les zones de transition basalte-rhyolite. Les triangles violets sont les stations de surveillance magnétotellurique. (Source : Nature)

Le stockage de matière en fusion le plus intéressant se trouve au nord-est. Là, d’énormes réservoirs de magma basaltique dans la partie inférieure de la croûte chauffent et supportent des chambres de magma rhyolitique au-dessus, dans la croûte supérieure. Ces chambres de magma rhyolitique contiennent un volume de matière en fusion estimé à environ 388 à 489 kilomètres cubes, soit un ordre de grandeur supérieur aux zones de stockage de matière en fusion au sud, à l’ouest et au nord, là où les précédentes éruptions ont eu lieu. Ce volume est également comparable au volume observé lors des précédentes éruptions qui ont formé des caldeiras à Yellowstone.
Les éruptions rhyolitiques qui ont formé la caldeira ont été entrecoupées de petites éruptions basaltiques à l’intérieur de la caldeira. Cependant, on ne sait pas exactement comment fonctionnent ces types d’éruptions. Les études les plus récentes expliquent que les chambres magmatiques rhyolitiques doivent refroidir complètement avant que le magma basaltique puisse s’y déplacer.
Source : Nature.

Vue d’une partie de la caldeira de Yellowstone (Photo: C. Grandpey)

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According to a recent research by USGS scientists, the reservoirs of magma that fuel the supervolcano seem to be shifting to the northeast of the Yellowstone Caldera. This region could be the new site of future volcanic activity.

One can read in the study that « on the basis of the volume of rhyolitic melt storage beneath northeast Yellowstone Caldera, and the region’s direct connection to a lower-crustal heat source, we suggest that the locus of future rhyolitic volcanism has shifted to northeast Yellowstone Caldera. In contrast, post-caldera rhyolitic volcanism in the previous 160,000 years has occurred across the majority of Yellowstone Caldera with the exclusion of this northeast region. »

The USGS reminds us that in the past 2 million years, Yellowstone has undergone three huge, caldera-forming eruptions, interspersed with smaller eruptions. The caldera-forming eruptions are sourced from reservoirs of rhyolitic melt. It is a silica-rich magma, the volcanic equivalent of granite, sticky and viscous and slow-moving, and thought to be stored in vast volumes underneath the Yellowstone region.

Previous studies presumed the rhyolitic reservoirs were supported by deeper reservoirs of basaltic magma that has a much smaller silica content than rhyolite, but abundant iron and magnesium. It is also significantly less viscous than rhyolite, but also denser, and the way it conducts electricity differs from rhyolite.

This latter difference in properties gave the authors of the study the tools they needed to probe the magmatic reservoir contents beneath the Yellowstone Plateau. One way to monitor activity beneath Earth’s surface involves magnetotellurics which includes the measurement of surface variations in the planet’s magnetic and electric fields. The scientists carried out a wide-scale magnetotelluric survey across the Yellowstone Caldera, and used the resulting data to model the distribution of the melt reservoirs lurking therein.

Their results revealed that there are at least seven distinct regions of high magma content, some of which are feeding into others, at depths between 4 and 47 kilometers beneath the ground, down to the boundary of the crust and mantle.

The most interesting melt storage is in the northeast. There, huge reservoirs of basaltic magma in the lower crust heat and maintain chambers of rhyolitic magma in the upper crust. These chambers of rhyolitic magma contain an estimated melt storage volume of around 388 to 489 cubic kilometers, almost an order of magnitude higher than melt storage zones to the south, west, and north, where previous eruptions took place. This volume is also comparable to the melt volume of previous caldera-forming eruptions in Yellowstone.

The rhyolitic caldera-forming eruptions were interspersed with smaller, basaltic eruptions within the caldera. However, it is unclear exactly how these kinds of eruptions work. The new research suggests that the rhyolitic magma chambers have to cool completely before the basaltic magma can move in.

Source : Nature.

Kilauea (Hawaii) : plus d’informations sur l’éruption du 3 juin 2024 // More information on the June 3rd eruption

Dans un nouvel épisode de la série « Volcano Watch », l’Observatoire des volcans hawaïens (HVO) explique le processus éruptif qui a conduit à la brève éruption du Kilauea le 3 juin 2024. Le Kīlauea a commencé à entrer en éruption à partir de fissures au sud-ouest de Kaluapele (la caldeira sommitale) juste après minuit le 3 juin et l’éruption a cessé neuf heures plus tard, même si les coulées de lave ont continué à se propager lentement pendant plusieurs heures.
Avant la brève éruption, le HVO avait enregistré pendant plusieurs semaines une hausse de l’activité sismique dans la zone sommitale. Cette hausse de la sismicité était liée aux mouvements du magma sous terre.
Le système d’alimentation du Kilauea comporte trois chambres principales : le réservoir sous l’Halema’uma’u, le réservoir sous la caldeira sud et le réservoir sous Keanakāko’i. Dans les semaines qui ont précédé la dernière éruption, il y a eu trois périodes d’activité distinctes. Du 27 avril au 3 mai, du 6 au 9 mai et du 17 au 18 mai. Deux essaims sismiques distincts se sont produits dans la caldeira sud et dans l’Upper East Rift Zone, comme on peut le vois sur les cartes ci-dessous.

 

Cartes montrant le comportement des deux groupes d’essaims sismiques sur le Kilauea au cours des quatre périodes d’activité. Le nombre d’événements dans le groupe de la caldeira sud augmente tandis que celui du groupe de l’Upper East Rift Zone diminue entre la première et la quatrième période. (Source: HVO)

Au cours de ces essaims, les emplacements des séismes ont souvent basculé entre le groupe de la caldeira sud et le groupe de l’Upper east Rift Zone, car le niveau de pression du magma fluctuait au sein des différentes régions de stockage. La déformation du sol a également augmenté au cours des essaims sismiques, indiquant une hausse du magma en accumulation sous la surface.
Bien que les séismes se soient produits en groupes distincts, ils pouvaient s’expliquer par une réaction aux contraintes créées par les chambres magmatiques situées à proximité. Pour cette raison, plusieurs scénarios étaient possibles. D’une part, l’accumulation de magma pouvait s’arrêter, sans aucune éruption. Une autre possibilité était que l’accumulation de magma se poursuive avec une éruption dans la caldeira sommitale, ou bien le magma pouvait migrer vers le sud-ouest en provoquant une intrusion ou une éruption. Comme on a pu le constater, le magma a migré vers le sud-ouest où s’est produite l’éruption.
Juste après midi le 2 juin, la sismicité a de nouveau augmenté sous la caldeira sud avant de s’intensifier rapidement. Le HVO a alors décidé de relever le niveau d’alerte volcanique et la couleur de l’alerte aérienne. pour le Kīlauea à 17h30.
Pendant 12 heures, des événements sismiques allant jusqu’à M4.1 ont secoué la région sommitale jusqu’à 0 h 30 le matin du 3 juin. C’est à ce moment qu’une fissure s’est ouverte à environ 2 km au sud-ouest de la caldeira. L’éruption s’est produite à proximité de fractures qui s’étaient ouvertes lors de l’intrusion de la fin janvier.

Crédit photo: HVO

Les éruptions dans cette zone – en 1971 et 1974 – ont été brèves, il n’est donc pas surprenant que la dernière éruption fissurale ait cessé neuf heures après son début. Elle s’est produite dans une zone retirée du Parc national des volcans d’Hawaii, sans causer de dégâts à des infrastructures.

C’est la première éruption dans cette zone du Kilauea depuis 50 ans, et de la première en dehors de la caldeira sommitale depuis 2018.

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In a new ‘Volcano Watch’ episode, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explains the eruptive process that led to the the brief eruption at Kilauea Volcano on June 3rd, 2024.

Kīlauea began erupting from fissures southwest of Kaluapele (the summit caldera) just after midnight on June 3rd and the eruption ceased just nine hours later, though lava flows continued to slowly spread for several more hours.

Prior to the brief eruption, HVO had recorded increased seismic activity in the summit area for weeks. It was linked to magma movements underground

The magma plumbing system at Kilauea is divided into three main chambers: the Halemaʻumaʻu reservoir, the south caldera reservoir, and the Keanakākoʻi reservoir. In the weeks leading up to the last eruption, there were three distinct periods of activity. From April 27th to May 3rd, May 6th to 9th and May 17th–18th. Two distinct clusters of earthquakes occurred in the south caldera and the upper East Rift Zone.

During these swarms, earthquake locations often switched between the south caldera cluster and the upper East Rift Zone cluster as magma pressure levels fluctuated within the different storage regions. Rates of ground deformation also increased during the seismic swarms, indicating an increased amount of magma was accumulating beneath the surface.

Although the earthquakes occurred in distinct clusters, they could have happened in response to the stresses created by magma chambers located nearby. For this reason, there were several possibilities scenarios. First, magma accumulation could stop, and no eruption would occur. Magma accumulation could continue with an eruption in Kaluapele or magma could migrate to the southwest with either an intrusion or eruption. As we now know, magma migrated to the southwest and it erupted.

Just after noon on June 2nd, earthquakes increased again beneath the south caldera region and intensified quickly, prompting HVO to raise the alert level and aviation color code for Kīlauea at 5:30 p.m.

For 12 hours, earthquakes of up to M4.1 shook the summit region until 12:30 a.m. June 3rd in the morning, when a fissure opened about 2 km southwest of the caldera. The eruption happened in the vicinity of ground cracks that formed in the late January intrusion.

Past eruptions in this area – in 1971 and 1974 – have been brief, so it was no surprise when the fissure stopped erupting nine hours after the eruption began. Fortunately, the short-lived eruption occurred within a closed area of Hawaʻi Volcanoes National Park; it did no damage to infrastructure. This was the first eruption in this area of Kilauea in 50 years, and the first eruption outside the summit caldera since 2018.

Long Valley : une menace pour la Californie ? // Is Long Valley a threat to California ?

La caldeira de Long Valley, qui comprend la région de Mammoth Lakes, est considérée comme l’un des volcans les plus dangereux de Californie. Depuis 2018, au vu du classement de l’USGS, la caldeira fait partie des trois volcans de l’État représentant une « menace très élevée ». Les deux autres volcans californiens appartenant à cette classification sont le mont Shasta et la zone volcanique de Lassen, dominée par Lassen Peak.

 

Un trio volcanique infernal ? De haut en bas : Long Valley (Crédit photo : Daniel Mayer / Wikipedia) : Mt Shasta et Lassen Peak (Photos : C. Grandpey)

Pour établir sa classification, l’USGS a pris en compte la menace potentielle d’un volcan et le nombre de personnes et de biens exposés au risque éruptif.
Les conclusions des scientifiques ont été publiées dans la revue Science Advances. L’étude complète peut être consultée en cliquant sur ce lien :
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi9878#:~:text=The%20upper%2Dcrust%20lid%20confining,of%20recent%20upper%20crust%20intrusions.

La caldeira de Long Valley est une vaste dépression à l’est de la Sierra Nevada. Elle se trouve à environ 65 km à l’est de Yosemite, à 320 km à l’est de San Francisco et à 400 km au nord de Los Angeles. Elle a été façonnée par une super-éruption il y a environ 760 000 ans. Le volcan a vomi 600 kilomètres cubes de magma, recouvrant une grande partie du centre-est de la Californie de cendres à haute température dont les nuages ont atteint l’actuel Nebraska.

Carte schématique de la caldeira de Long Valley. (Source : Wikipedia)

Les scientifiques étudient depuis longtemps la caldeira de Long Valley où l’on constate une hausse significative de la sismicité et des mouvements du sol depuis une quarantaine d’années. En particulier, il y a eu quatre séismes de M 6,0 dans la région de Long Valley en mai 1980. Cependant, de tels événements ne signifient pas nécessairement qu’une éruption se produira à court terme.
Les chercheurs sont persuadés que nous ne verrons pas une super éruption dans la caldeira de Long Valley de notre vivant car le magma sous la région est en cours de refroidissement et est donc de moins en moins actif
Pourtant, les phénomènes géologiques observés récemment ont posé une double question importante aux scientifiques : que signifient la hausse de l’activité sismique et la déformation du sol ? Est-ce le signe avant-coureur de quelque chose d’alarmant ?
Une première chose est de savoir s’il y a suffisamment de magma dans les conduits d’alimentation du réservoir souterrain pour déclencher une éruption. Une autre question est de savoir s’il y a une explication aux séismes et aux mouvements du sol alors que le magma est en cours de refroidissement et donc de solidification. Les scientifiques pensent qu’il pourrait y avoir d’autres fluides non magmatiques en train de remonter vers la surface et susceptibles de déclencher des séismes. Les scientifiques de Caltech ont conclu que la région ne se prépare pas à une nouvelle super éruption. Cependant, le processus de refroidissement du magma peut libérer suffisamment de gaz et de fluides pour provoquer des séismes et de petites éruptions.
Certains scientifiques sont persuadés que la caldeira de Long Valley est morte en tant que volcan et que l’activité sismique intense enregistrée de temps en temps est générée par des fluides qui sont encore chauds et se déplacent vers la surface à mesure que le magma se refroidit et se solidifie.
D’autres scientifiques pensent que la caldeira de Long Valley est encore active. Le dernier épisode d’activité sismique dans la région a commencé en 2011 et s’est accompagné d’une déformation du sol, avec élévation de la surface. Cette activité a diminué et depuis 2020 on observe à nouveau une phase calme. Cependant, ces mêmes scientifiques pensent qu’une éruption magmatique ne saurait être exclue. Ils font remarquer que, même si la caldeira de Long Valley proprement dite est ancienne et son magma se refroidit et se cristallise, il existe des coulées de lave extrêmement jeunes le long de la chaîne voisine de cratères de Mono-Inyo. Cela montre que d’autres poches de magma subsistent dans la région. En outre, il ne faudrait pas oublier que la région constitue toujours une menace importante et peut être le siège de puissants essaims sismiques.
Source : Science Advances, The Los Angeles Times.

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The Long Valley Caldera, which includes the Mammoth Lakes area, is one of California’s riskiest volcanoes. The caldera was classified in 2018 by the U.S. Geological Survey (USGS) as one of three volcanoes in the state considered a « very high threat ». The two other volcanoes in California with that classification are Mt. Shasta and the Lassen Volcanic Center, which includes Lassen Peak. The threat assessment is defined as a combination of a volcano’s potential threat and the number of people and properties exposed to it.

The scientists’ findings were published in the journal Science Advances. The complete study can be found by clicking on this link :

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi9878#:~:text=The%20upper%2Dcrust%20lid%20confining,of%20recent%20upper%20crust%20intrusions.

The Long Valley Caldera is a broad depression of land east of the Sierra Nevada. It’s roughly 65 km east of Yosemite Valley, 320 km east of San Francisco and 400 km north of Los Angeles. Itwas formed by a super-eruption about 760,000 years ago that blasted 600 cubic kilometers of magma, covering much of east-central California in hot ash that was blown as far away as present-day Nebraska.

Scientists have long scrutinized the Long Valley Caldera, where there have been noticeable increases in earthquakes and the ground fluctuations that began four decades ago. In particular, there were four M 6.0 earthquakes in the Long Valley area in May 1980. However, such events do not necessarily mean an eruption will occur in the short term.

Researchers are persuaded the risk of a supervolcanic eruption in the Long Valley Caldera in our lifetime is extremely low,as the magma underneath the area is clearly cooling and, as such, continuing to calm down.

Still, the recent geological phenomena posed an important question for scientists: What does the increased seismic activity and deformation of the ground mean? Is it a precursor to something alarming?

A first question was to know whether there was enough magma in connected segments of the underground reservoir to combine and erupt. Another question was whether there was an explanation for the earthquakes and ground movement as the cooling magma crystallized and solidified. They thought there might be other non-magma fluids that were coming to the surface and triggering earthquakes. Then, the Caltech scientists concluded that the region was not gearing up for another supervolcanic eruption. However, the cooling process may release enough gas and liquid to cause earthquakes and small eruptions..

Some scientists suspect the Long Valley Caldera as a volcano is essentially dead and the increased seismic activity, when it happens, is being generated by fluids that are still hot and moving to the surface as the magma cools and solidifies.

Other scientits, however, argue the Long Valley Caldera is active.The most recent episode of increased earthquake activity in the area began in 2011 and was accompanied by a ground deformation in which the land started to rise. That activity has tapered off, and since 2020, a quiet phase has resumed. However, these scientists believe a magmatic eruption is still something to consider. While the Long Valley Caldera itself is old and its magma is cooling and crystallizing, there are extremely young lava flows along the nearby Mono-Inyo Craters chain. This shows there are other pockets of magma in the area..Besides, it is important to understand the area still poses a significant threat and remains capable of powerful earthquake swarms.

Source : Science Advances, The Los Angeles Times.

Japon : forte sismicité dans un volcan éteint // Japan : significant seismicity through an extinct volcano

Un essaim sismique significatif est enregistré depuis trois ans sur la péninsule de Noto, au bord de la mer du Japon, dans le nord du pays. Selon une nouvelle étude réalisée par des scientifiques japonais, l’essaim semble être causé par le déplacement de fluides à travers un volcan éteint dont l’effondrement a formé une caldeira.
Il n’y a pas eu d’activité volcanique dans cette région depuis 15,6 millions d’années. Cependant, la nouvelle étude publiée en juin 2023 dans la revue JGR Solid Earth a révélé que la sismicité se produit selon un schéma qui laisse supposer que du magma liquide se déplace toujours sous la surface d’une ancienne caldeira effondrée. Les auteurs de l’étude pensent que « l’essaim sismique a été causé par l’ascension de fluides à travers un réseau complexe de failles ».
L’essaim a commencé en décembre 2020. Depuis lors, on a enregistré plus de 1 000 secousses de magnitude M 2,0 ou plus, dont un événement de M 5,4 en juin 2022 et un autre de M 6,5 en mai 2023 qui a tué une personne et en a blessé des dizaines d’autres.
Les auteurs de l’étude ont étudié les ondes sismiques émises par plus de 10 000 événements de magnitude M 1,0 ou plus qui se sont produits dans la région au cours des trois dernières années. Ils ont découvert que les séismes avaient leurs hypocentres à une vingtaine de kilomètres de profondeur dans la croûte, avant de migrer progressivement vers la surface. Selon les chercheurs, cela peut s’expliquer par l’ascension de fluides à travers un réseau de failles existant. Les épicentres sont disposés selon un schéma circulaire, correspondant à la structure en forme d’anneau de ce réseau de failles. Cela pourrait indiquer l’ancienne caldeira effondrée d’un volcan aujourd’hui éteint.
Il n’est pas rare que des volcans inactifs depuis longtemps contiennent encore des poches de magma. Lorsque ces fluides se déplacent, ils peuvent déformer la croûte et faire glisser les failles les unes contre les autres. Des essaims comme celui de la péninsule de Noto peuvent se produire à tout moment dans les zones de subduction, là où le frottement d’une plaque sur une autre déplace continuellement les fluides dans la croûte. Une autre hypothèse est que le puissant séisme de Tohomu (M 9.1) en 2011 a provoqué un mouvement fluides dont l’effet se fait encore sentir aujourd’hui ; on se souvient que ce séisme a été suivi de plusieurs petits essaims dans le nord-est du Japon.
La question est maintenant de comprendre comment l’essaim actuel a commencé avec de nombreux petits séismes avant d’être suivi d’un puissant événement qui a causé des dégâts en mai 2023. Les scientifiques essayent de savoir comment la croûte a pu se déplacer sans générer de sismicité avant ce puissant tremblement de terre.
Source : Live Science via Yahoo News.

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A significant swarm of earthquakes has been rocking the Noto Peninsula by the Sea of Japan, on the north coast of the countryover the past three years. According to a new study by Japanese scientists, the swarm appears to be the result of fluids moving through an extinct, collapsed volcano.

There has not been volcanic activity in this area for 15.6 million years. However, the new study published in June 2023 in the journal JGR Solid Earth found that the quakes are occurring in a pattern that suggests liquid magma is still moving around deep below the surface in an ancient, collapsed caldera. The authors of the study think « the earthquake swarm was caused by upward fluid movement through a complex network of faults. »

The swarm began in December 2020. Since then, there have been over 1,000 M 2.0 or larger earthquakes, including one M 5.4 quake in June 2022 and an M 6.5 event in May 2023 that killed one person and injured dozens more.

The authors of the study investigated the swarm by studying the seismic waves from more than 10,000 M 1.0 or larger quakes that occurred in the area in the past three years. They found that the quakes originated about 20 kilometers deep in the crust, before gradually migrating to shallower depths. According to the researchers, this is consistent with fluid ascending through an existing network of faults. The location of the quake epicenters occurred in a circular pattern, suggesting a ring-like structure to this fault network. This could indicate an ancient, collapsed caldera from a now-extinct volcano.

It’s not unusual for long-dead volcanos to still hold pockets of magma, and when these fluids move, they can deform the crust and cause faults to slip and slide against one another. Swarms like this can happen anytime in subduction zones, where the grinding of one plate under another continuously moves fluids around the crust. Another hypothesis is that the devastating M 9.1 Tohoku earthquake in 2011 set off fluid movement that is still echoing today; that quake was followed by several small swarms in northeastern Japan.

The question now is to understand how this current swarm transitioned from many small quakes to the large, damaging event that occurred in May 2023. The scientific team is working to understand how the crust might have been moving without shaking before that quake.

Source : Live Science through Yahoo News.

Localisation de la péninsule de Noto (Source : Wikipedia)