Mesure et cartographie des gaz sur le Kilauea (Hawaii) // Measuring and mapping gases on Kilauea (Hawaii)

Un nouvel article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) aborde un sujet fort intéressant: la mesure et de la cartographie des émissions de gaz sur le volcan Kilauea. Comme le répétait fort justement Haroun Tazieff, les gaz sont le moteur des éruptions. Leur analyse est donc essentielle pour comprendre comment fonctionne un volcan.

De grandes quantités de gaz volcaniques, tels que le dioxyde de carbone (CO2), le dioxyde de soufre (SO2) et le sulfure d’hydrogène (H2S), sont libérés dans l’atmosphère lors des éruptions volcaniques. Mais même entre les éruptions, de plus petites quantités de ces mêmes gaz continuent de s’échapper du sol et peuvent fournir des indications importantes sur l’état d’un volcan et sur le magma qui sommeille dans les profondeurs de la Terre.

Pour mesurer ces gaz, les scientifiques du HVO doivent d’abord identifier leur provenance. Des études sur le terrain à propos des émissions gazeuses dans la caldeira du Kilauea ont été réalisées dans le passé, mais aucune n’a été effectuée dans la caldeira dans son ensemble. Et aucune étude n’a été entreprise depuis l’éruption de 2018.

Au cours de l’été 2021, les scientifiques du HVO ont donc mené une étude détaillée des gaz sur le plancher et en bordure de la caldeira afin de comprendre la répartition des émissions actuelles. Les résultats seront comparés aux observations précédentes ; si des différences sont détectées, elles peuvent indiquer que le système d’alimentation au sommet du Kilauea s’est modifié en raison des effondrements survenus lors de l’éruption de 2018.

Les mesures de gaz volcaniques peuvent être effectuées à l’aide d’un MultiGAS qui pompe de l’air puis enregistre les concentrations de CO2, SO2 et H2S, plus la vapeur d’eau, en parties par million (ppm). Ces instruments MultiGAS peuvent être installés en permanence dans une zone particulière ou montés à bord d’un drone, en fonction de la zone à analyser et du type de données requises.

Pour la cartographie des gaz dans la caldeira du Kilauea au cours de l’été 2021, deux instruments MultiGAS ont été montés sur des supports dorsaux et les scientifiques du HVO ont parcouru la caldeira dans tous les sens, tout en collectant des données en continu. Leurs itinéraires de marche étaient espacés de 25 à 50 mètres afin de couvrir aussi bien la bordure de la caldeira que tout le plancher, ou bien la zone de blocs d’effondrement de l’éruption de 2018.

Même si ce travail a permis de couvrir tout le plancher de la caldeira, il restait des endroits eux aussi intéressants à analyser. Souvent, les émissions de gaz se concentrent le long de fissures ou de cavités qui permettent au gaz d’accéder facilement à la surface. De tels panaches peuvent être facilement observés dans diverses parties du plancher de la caldeira et dans des zones comme les Sulphur Banks et les Steam Vents dans le parc national. Des panaches comme ceux-ci sont souvent de bons indicateurs des endroits où les concentrations de gaz sont les plus élevées. De plus, au fur et à mesure que les gaz montent vers la surface depuis la chambre magmatique, ils interagissent avec et modifient les roches, entraînant des changements de couleur. Les zones de roches altérées peuvent révéler des émissions de gaz élevées.

Les scientifiques ont également collecté des échantillons de gaz dans des zones présentant des concentrations élevées de CO2 pour des analyses en laboratoire. Une grande seringue en plastique a été utilisée pour prélever l’échantillon qui a ensuite été transféré dans un récipient conçu pour contenir le gaz. La majorité des échantillons ont été prélevés sur les blocs d’effondrement de 2018 mentionnés précédemment car cette zone présente les concentrations les plus élevées de CO2.

Les analyses chimiques des différents isotopes de carbone dans le CO2 contenus dans ces échantillons peuvent fournir des informations sur l’emplacement du magma qui émet ces gaz. Cela permet aussi de savoir s’il s’agit d’un magma juvénile profond qui n’a encore jamais dégazé, ou d’un magma plus ancien qui a déjà été stocké pendant un certain temps dans le système d’alimentation du Kilauea.

La cartographie du plancher de la caldeira est maintenant terminée, mais les parois et le plancher du cratère de l’Halema’uma’u n’ont pas encore été cartographiés. Ils sont le site de nombreux bouches de gaz. Ces zones sont impossibles à parcourir à pied; la prochaine étape consistera donc à utiliser un MultiGAS monté sur drone.

Au final, les scientifiques du HVO produiront une nouvelle carte des émissions de gaz dans la caldeira du Kilauea en utilisant les données collectées au cours de l’été 2021. La carte sera essentielle pour déterminer si les remontées de gaz depuis le magma profond vers la surface ont été modifiées par les effondrements de 2018.

Source : USGS / HVO.

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A new article released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) deals with the measuring and mapping of gas emissions on Kilauea Volcano.

Large quantities of volcanic gases, such as carbon dioxide (CO2), sulfur dioxide (SO2), and hydrogen sulfide (H2S), are released into the atmosphere during volcanic eruptions. But even between eruptions, smaller amounts of the same gases continue to escape and can provide important clues about the current state of the volcano and the underlying magma. But to measure them, HVO scientists first must identify where gas is coming from.

Surveys of the gas emissions from the Kilauea caldera have been done in the past but never of the entire caldera at one time. And none had been done yet after the 2018 eruption.

Over the summer of 2021, HVO scientists conducted a detailed gas survey of the caldera floor and rim in order to understand the distribution of current emissions. The results will be compared to previous surveys; if differences are detected, they may indicate that the plumbing system of Kīlauea’s summit has changed because of the 2018 collapses.

Measurements of volcanic gases can be done using a MultiGAS instrument, which pumps in air and then records the concentrations of CO2, SO2, and H2S, plus water vapor, in parts per million (ppm).

These MultiGAS instruments can be permanently stationed at an area of interest, or mounted on a drone, depending on the location and type of data needed.

For the gas mapping in the Kilauea caldera during the summer 2021, two MultiGAS instruments were mounted on backpack frames and HVO scientists walked across and around the caldera while continuously collecting data. Their routes were spaced 25 to 50 metres apart and covered areas of the caldera rim, the caldera floor, and the down-dropped block that collapsed during the 2018 eruption.

Even though the survey covered the whole caldera floor, there were more interesting spots to analyse. Often gas emissions are concentrated along cracks or holes in the ground which provide the gas an easy path to the surface. Visible plumes can be seen in various parts of the caldera floor and at the Haʻakulamanu Sulphur Banks and Steam Vents within the National Park. Visible plumes of gas like this are often good indicators of where the gas concentrations may be elevated.

As gases rise towards the surface from the magma below, they interact with and alter the rocks in the area, resulting in colour changes. Looking for this altered rock is another way to identify areas that may have elevated gas emissions.

The scientists also collected gas samples from areas that had elevated concentrations of CO2 for later laboratory analyses. A large, plastic syringe was used to collect the sample which was then transferred to a foil bag designed for holding gas. The majority of the samples were collected on the down-dropped block, as that area showed the highest concentrations of CO2.

Chemical analyses of the different forms (isotopes) of carbon in the CO2 from these samples can provide information about where the magma that is releasing these gases is located, and whether it is new, deep magma that has never degassed before, or older magma that had already been stored for some time in Kilauea’s plumbing system.

While the caldera floor mapping is now complete, the walls and floor of Halemaʻumaʻu crater have not yet been mapped and are the site of many visible gas vents. These areas are impossible to traverse by foot, so the next step is to use a UAS-mounted MultiGAS to measure gases there..

HVO scientists will produce a new map of gas emissions in the Kilauea caldera using the data collected during the summer 2021. The map will be key to determining if gas pathways from deep magma to the surface were changed by the collapses in 2018.

Source: USGS / HVO.

SulphurBanks

Steam Vents

Emissions de gaz dans le cratère de l’Halema’uma’u en 2011

Photos: C. Grandpey

Kilauea (Hawaii): une éruption à court terme? // Kilauea (Hawaii): a short-term eruption?

Pour commencer, voici ce que j’écrivais dans une note publiée le 13 juin 2021:

Dans une note publiée le 1er juin 2021, j’expliquais que l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (le HVO) jouait sur les mots et refusait d’admettre que l’éruption du Kilauea était terminée, bien qu’aucune activité n’ait été observée depuis le 27 mai 2021. Les dernières mises à jour de l’observatoire indiquent que « le Kilauea n’est plus en éruption. Aucune activité de surface n’a été observée. »

Dans un nouvel article, le HVO nous informe qu’ »une fenêtre de trois mois est nécessaire pour définir une « pause » dans une éruption. Cela signifie que nous devrons attendre encore 90 jours (jusqu’au 24 août 2021) pour voir si le HVO admet enfin que l’éruption est terminée… ce dont je ne suis pas sûr !!

Le HVO explique que lorsqu’un intervalle d’activité dure plus de 90 jours, il se transforme généralement (mais pas toujours) en une période de « repos volcanique » beaucoup plus longue qui peut durer plusieurs années, voire plusieurs millénaires. Toute nouvelle activité éruptive devient alors « la prochaine éruption ».

Il se peut qu’il s’agisse d’une simple coïncidence, mais le HVO a diffusé le 24 août 2021 un message relayé par tous les médias d’information aux Etats Unis indiquant qu’un essaim sismique significatif avait été enregistré dans la partie sud de la caldeira du Kilauea, avec une certaine déformation du sol..

Ce genre d’événement n’a rien d’exceptionnel car des secousses se produisent fréquemment sur le flanc sud du Kilauea suite à un effet de basculement de l’édifice volcanique dans l’Océan Pacifique.

Cette dernière sismicité est-elle un signe avant-coureur d’une nouvelle éruption du Kilauea, ou le HVO veut-il entretenir le suspense et refuser d’admettre, une fois de plus, que la dernière éruption est terminée? Les prochains jours nous diront qui détient la vérité, le HVO ou Madame Pele!

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To begin with, here is what I wrote in a post publised on June 13th, 2021:

In a post published on June 1st, 2021, I explained that the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) was playing with the words and refused to admit that the Kilauea eruption was over, although no activity had been observed since May 27th, 2021. The observatory’s latest updates indicate that “Kilauea Volcano is no longer erupting. No surface activity has been observed.”

In a new article, HVO informs us that “a three-month-long window is useful in defining an eruption “pause,” so that we’ll have to wait 90 days (until August 24th, 2021) to see if HVO finally admits the eruption is over…of which I am not sure!!

Next, HVO explains that when a gap in activity lasts for longer than 90 days, it typically (but not always) becomes a much longer period of volcanic rest and can stretch from years to millennia. Any new eruptive activity thus becomes “the next eruption.”

It might be a coincidence, but HVO sent a message relayed by all the US news media on August 24th, 2021 which said that a seismic swarm had been recorded in the southern part of the Kilauea caldera, together with some ground deformation.

This kind of event is not exceptional as earthquakes frequently occur on the southern flank of Kilauea due to a tilting effect of the volcanic edifice in the Pacific Ocean. Is this latest seismicity a harbinger of another Kilauea eruption, or does HVO want to maintain some suspense and refuse to admit, once again, that the latest eruptine is over? The next few days will tell us who holds the truth, HVO or Madame Pele!

La caldeira du Kilauea le 21 août 2021 (Crédit photo: HVO)

Du nouveau sur le Kilauea (Hawaii)? // Something new on Kilauea (Hawaii)?

Le HVO vient de m’envoyer un message indiquant qu’un essaim sismique a commencé sous la partie sud de la caldeira du Kilauea dans la soirée du 23 août 2021 et se poursuit le 24 août au matin avec une séquence d’événements particulièrement forte enregistrée vers 1h30 (heure locale). L’apparition de l’essaim sismique a coïncidé avec un changement dans la déformation du sol au niveau de la zone sommitale du Kilauea. Ce changement peut correspondre au mouvement superficiel du magma sous la partie sud de la caldeira.
En conséquence, le HVO a fait passerle niveau d’alerte volcanique de Advisory à Watch (Vigilance) et la couleur de l’alerte aérienne de Jaune à Orange.

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HVO has just sent me amessage indicating that a seismic swarm began beneath the south part of the Kīlauea caldera on the evening of August 23rd, 2021 and is continuing in the early morning of August 24th with a particularly strong sequence of earthquakes that occurred at about 1:30 a.m., (local time). The onset of the swarm coincided with a change in ground deformation in Kilauea’s summit region. This change may indicate the shallow movement of magma beneath the south part of the Kīlauea caldera.
As a consequence, HVO has raised the volcano alert leve from Advisory to Watch and the aviation colour code from Yellow to Orange.

Vers un prochain réveil du Kilauea? (Photo: C. Grandpey)

Eruption du Kilauea (Hawaii) ! // Eruption of Kilauea Volcano (Hawaii) !

Juste après environ 21h30 (heure locale) le 20 décembre 2020, un essaim sismique a été enregistré sur le Kilauea, accompagné d’une déformation de la zone sommitale du volcan. L’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a ensuite détecté une lueur dans le cratère de l’Halema’uma’u au sommet du Kilauea. Cela signifiait qu’une éruption avait commencé dans la caldeira sommitale. La situation évolue rapidement et le HVO publiera des mises à jour lorsque de nouvelles informations seront disponibles.

Le niveau d’alerte volcanique a été élevé à WARNING (Danger) et la couleur de l’alerte aérienne est passée au ROUGE.

La Protection Civile a mis en garde sur le risque de retombées de cendres dans les secteurs de Wood Valley, Pahala, Naalehu et Ocean View. Il est conseillé aux habitants de ces secteurs de rester à l’intérieur des maisons.

Il est intéressant de noter que peu de temps après le début de l’éruption sommitale, le HVO a enregistré un séisme de M 4,4 sous le flanc sud du Kilauea. L’épicentre se trouvait à environ 14 km au sud de Fern Forest, près de Holei Pali, à une profondeur de 6 km. La secousse ne semble pas être liée à l’éruption. Elle fait partie de la sismicité qui affecte régulièrement le flanc sud du Kilauea qui se déplace vers le sud-est au-dessus de la croûte océanique.

Ne vous précipitez pas pour acheter un billet d’avion pour aller à Hawaii ! En raison de la pandémie de coronavirus, il n’y a actuellement pas d’avions pour les touristes à destination des États-Unis. De plus, Hawaï a été fortement impacté par la maladie. Les services sanitaires hawaiiens signalaient 204 nouveaux cas de coronavirus le 20 décembre, ce qui porte le total pour l’État à 20 217 depuis le début de la pandémie. 1 412 personnes ont été hospitalisées dans l’ensemble de l’État et au moins 282 sont décédées.

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Shortly after approximately 9:30 p.m. (local time) on December 20th, 2020, an earthquake swarm began on Kilauea Volcano, accompanied by ground deformation detected by tiltmeters. The Hawaiian Volcano Observatory (HVO) next detected glow within Halema’uma’u crater at the summit of Kilauea. This meant an eruption had started within the summit caldera. The situation is rapidly evolving and HVO will issue another statement when more information is available.
The volcano alert level has been raised to WARNING and its aviation colour code to RED.

Civil Defense cautioned that ash fallout is likely in Wood Valley, Pahala, Naalehu and Ocean View, and advised residents and visitors to stay indoors to avoid exposure to ash.

It should be noted that a short time after the summit eruption started, HVO recorded an M-4.4 earthquake beneath Kilauea’s south flank. The event was centered about 14 km south of Fern Forest, near Holei Pali, at a depth of 6 km. The quake does not seem to be linked to the eruption. It is part of the seismicity that regularly affects Kilauea’s south flank which moves to the southeast over the oceanic crust.

It’s no use hurrying to buy a plane ticket to go to Hawaii. Because of the coronavirus pandemic, there are currently no planes for tourists to the U.S. Moreover, Hawaii has been strongly hit by the disease. The Hawaii Department of Health again reported 204 new cases of coronavirus on December 20th, bringing the statewide total to 20,217 since the pandemic began. A total of 1,412 individuals have been hospitalized statewide as a result of covid-19 infection and at least 282 have died.

Lueur sommitale vue par la webcam sur la tour d’observation du HVO.

Image thermique du fond du cratère de l’Halema’uma’u (Source : HVO)