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Nouvelle approche des éruptions sous-marines profondes // New approach of deep sea eruptions

Il existe environ 1 900 volcans actifs sur les continents ou sous forme d’îles, mais on pense que les volcans sous-marins sont beaucoup plus nombreux. Les chiffres exacts ne sont pas connus car les profondeurs de nos océans restent en grande partie inexplorées. Nous connaissons parfaitement la surface de la planète Mars, mais beaucoup moins bien la morphologie des abysses où se déclenchent des séismes et des éruptions. C’est pourquoi la plupart des éruptions volcaniques sous-marines passent inaperçues.
La plupart des éruptions volcaniques se produisent donc au fond des océans, et les progrès réalisés par l’océanographie ont permis de se rendre compte que le volcanisme sous-marin non seulement dépose de la lave mais émet également de grandes quantités de cendres. Pour la première fois, une équipe internationale de chercheurs a expliqué les mécanismes qui conduisent à la « désintégration explosive » du magma sous l’eau. Leur étude a pour titre «Deep-sea eruptions boosted by induced fuel–coolant explosions.»
L’équipe scientifique a étudié le volcan sous-marin Havre – Havre Seamount – situé au nord-ouest de la Nouvelle-Zélande, à une profondeur d’environ 1 000 mètres sous la surface de la mer. Le volcan est entré en éruption en 2012, en donnant naissance à un banc de pierre ponce qui s’est étalé sur une superficie d’environ 400 kilomètres carrés.
Un robot a été immergé pour examiner les dépôts de cendres et prélever des échantillons sur le plancher océanique. À partir des données d’observation, les chercheurs ont estimé le volume de cendres volcaniques à plus de 100 millions de mètres cubes. Ils ont fait fondre le matériau et l’ont mis en contact avec de l’eau dans différentes conditions de pression et de température qui ont produit des réactions explosives conduisant à la formation de cendres volcaniques artificielles. Au cours de ce processus, le matériau fondu a été placé sous une couche d’eau dans un creuset de dix centimètres de diamètre, puis déformé avec une pression semblable à celle à laquelle est soumis le magma qui émerge des fonds marins. On voit alors des fissures se former et l’eau jaillir brusquement dans le vide créé. L’eau se dilate de sorte que les particules et l’eau sont éjectées de manière explosive. Les scientifiques les ont ensuite fait passer dans un tube en U placé dans une cuve d’eau pour simuler la situation de refroidissement. Les particules ainsi créées, les «cendres volcaniques artificielles», correspondent aux cendres naturelles par leur forme, leur taille et leur composition.

Cette expérience en laboratoire démontre que ces interactions induites par le contact entre le magma et l’eau peuvent se produire dans toutes sortes d’environnements humides, quelle que soit la pression, sous la surface ou en profondeur, et peuvent s’appliquer à des matériaux autres que le magma et l’eau.

Source: The Watchers.

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There are about 1 900 active volcanoes on land or as islands. Meanwhile, the number of submarine volcanoes is estimated to be much higher. The accurate numbers are not yet known because the deep sea is largely unexplored. We perfectly know the surface of Mars, but far less the abysses where earthquakes and eruptions are triggered. Therefore, most submarine volcanic eruptions go unnoticed.

Most volcanic eruptions occur at the bottom of the oceans, and modern oceanography has shown that submarine volcanism not only deposits lava but also emits large amounts of volcanic ash. For the first time, an international research group explained the mechanisms that lead to an explosive disintegration of magma underwater. Their study is entitled « Deep-sea eruptions boosted by induced fuel–coolant explosions. »

The scientific team studied the Havre Seamount volcano, located northwest of New Zealand at a depth of around 1 000 m below the sea surface. The volcano erupted in 2012, producing a raft of pumice particles that spread to about 400 square kilometres.

A diving robot was used to examine the ash deposits and take samples from the seafloor. From the observational data, the group detected more than 100 million cubic metres of volcanic ash. The researchers melted the material and brought it into contact with water under various conditions. Under certain conditions, explosive reactions occurred which led to the formation of artificial volcanic ash. In the process, the molten material was placed under a layer of water in a crucible with a diameter of ten centimetres and then deformed with an intensity that can also be expected when magma emerges from the seafloor. Cracks are formed and water shoots abruptly into the vacuum created. The water then expands explosively. Finally, particles and water are ejected explosively. They were led through a U-shaped tube into a water basin to simulate the cooling situation underwater. The particles created in this way, the ‘artificial volcanic ash,’ corresponded to the natural ash in shape, size, and composition.

This lab experiment demonstrates that interactions between magma and water can occur in a range of wet environments regardless of pressure, from the subaerial to the deep sea, and may apply to materials other than magma and water.

Source: The Watchers.

Image satellite d’un banc de ponce près des Tonga en 2006 (Source : NASA)

Mise en place de pillow lava dans le Bassin de Lau, en arrière de la fosse des Tonga-Kermadec (Source : PMEL)

18 mai 1980, le jour où le Mont St Helens a explosé (2ème partie) // May 18th, 1980, the day when Mount St Helens exploded (part 2)

Comme je l’ai écrit dans ma note du 28 avril 2020 consacrée à l’éruption du Mont St Helens en 1980, un renflement impressionnant est apparu dès le début du mois d’avril sur le flanc nord du volcan. En une semaine, le cratère avait atteint environ 400 m de diamètre et deux systèmes de fractures impressionnantes cisaillaient toute la zone sommitale. Des épisodes éruptifs se produisaient à raison d’un événement en moyenne en mars et environ un par jour le 22 avril 1980, lorsque prit fin la première période d’activité.

Crédit photo : USGS

De petites séquences éruptives ont repris le 7 mai et se sont poursuivies jusqu’au 17 de ce mois. À ce moment-là, plus de 10 000 séismes avaient été enregistrés sur le volcan et le flanc nord avait gonflé d’environ 140 mètres pour former un renflement proéminent. Dès le début de l’éruption, le renflement a progressé plus ou moins horizontalement, à raison d’environ 2 mètres par jour. Il était clair du magma s’élevait à l’intérieur du volcan. En fait, sous le renflement visible en surface se cachait un cryptodôme, autrement dit une intrusion magmatique qui n’avait pas encore percé la surface.

Sans signes précurseurs, un séisme de magnitude M 5,1 a secoué le volcan à 8 h 32 le 18 mai 1980 et s’est accompagné d’une série rapide d’événements. En même temps que le séisme, le renflement sur le flanc nord et le sommet du volcan ont glissé pour donner naissance à un énorme glissement de terrain d’une taille encore jamais observée sur Terre. Un petit panache éruptif sombre et riche en cendre est apparu directement à la base de l’escarpement formé par l’avalanche de débris, tandis qu’un autre s’échappait du cratère sommital et montait jusqu’à environ 200 m de hauteur. Une partie de l’avalanche de débris s’est dirigée vers les crêtes au nord, mais la plus grande partie s’est dirigée vers l’ouest et s’est engagée sur 23 km dans la vallée de la North Fork Toutle River où elle a déposé des hummocks, reliefs de plusieurs dizaines de mètres de hauteur, que l’on peut encore observer aujourd’hui. Le volume de matériaux transportés par les avalanches est estimé à environ 2,5 km3.

Crédit photo : USGS

Photo : C. Grandpey

 Le glissement de terrain a fait disparaître le flanc nord du Mont St. Helens, y compris une partie du cryptodôme qui s’était formé à l’intérieur du volcan. La disparition du cryptodôme a entraîné une dépressurisation soudaine du système magmatique et déclenché un blast – de puissantes éruptions latérales – qui a arraché la partie supérieure du cône sur 300 mètres de hauteur. Lorsque ce blast a dépassé l’avalanche de débris mentionnée précédemment; il a accéléré pour atteindre une vitesse d’au moins 480 kilomètres à l’heure. En quelques minutes, un nuage éruptif a commencé à s’élever de l’ancien cratère sommital et a atteint en moins de 15 minutes une hauteur de plus de 24 km.

Crédit photo : USGS

Le blast a dévasté une zone sur près de 30 km d’ouest en est et sur plus de 20 km au nord de l’ancien sommet. Dans une zone s’étendant à une dizaine de kilomètres du sommet, il ne restait pratiquement plus d’arbres de ce qui était autrefois une belle forêt dense. Juste au-delà de cette zone, tous les arbres sur pied ont été projetés au sol, brisés comme des allumettes. A la limite extérieure de l’éruption, les arbres ont été complètement brûlés sur pied. La zone dévastée de 600 km2 a été recouverte d’un dépôt de matériaux chauds propulsés par l’explosion.

Troncs d’arbres sur le Spirit Lake

(Photos : C. Grandpey)

En disparaissant, le cryptodôme et le flanc du volcan ont mis à l’air libre le conduit d’alimentation du Mont St. Helens, entraînant une énorme libération de pression. Cette brutale dépressurisation dans le conduit éruptif a permis au magma de se précipiter vers l’extérieur. Moins d’une heure après le début de l’éruption, la dépressurisation dans le conduit éruptif a déclenché une éruption plinienne qui a envoyé un énorme panache de tephra dans l’atmosphère. Des coulées pyroclastiques en provenance du cratère ont dévalé la pente du volcan  à 80 – 130 km / h et se sont propagées jusqu’à 8 km au nord.
Cette phase plinienne s’est poursuivie pendant 9 heures, avec une très haute colonne étuptive, de nombreuses coulées pyroclastiques et des retombées de cendres dans les zones sous le vent. À la fin de la phase plinienne, un nouvel amphithéâtre de 1,9 x 2,9 km, orienté vers le nord, était apparu au sommet du volcan.

Crédit photo : USGS

Au cours de la journée, les vents dominants ont emporté la cendre vers l’est, à travers les Etats-Unis. Une obscurité totale a envahi Spokane,  dans l’Etat de Washington, à 400 km du volcan. Des retombées de cendres importantes ont été observées jusque dans le centre du Montana, avant d’atteindre les grandes plaines du centre des États-Unis, à plus de 1 500 km. Le nuage de cendres a traversé les États-Unis en trois jours et a fait le tour de la Terre en 15 jours.
Source: USGS.

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As I put it in my post of 28 April 2020, an impressive bulge had appeared on the north flank of Mount St Helens. Within a week the crater had grown to about 400 m in diameter and two giant crack systems crossed the entire summit area. Eruptions occurred on average from about 1 per hour in March to about 1 per day by April 22nd, 1980 when the first period of activity ceased.

Small eruptions resumed on May 7th and continued to May 17th. By that time, more than 10,000 earthquakes had shaken the volcano and the north flank had grown outward about 140 m to form a prominent bulge. From the start of the eruption, the bulge grew outward, nearly horizontally, at consistent rates of about 2 metres per day. It was clear that magma had risen high into the volcano. In fact, beneath the superficial bulge was a cryptodome that had intruded into the volcano’s edifice, but had yet to erupt on the surface.

With no immediate precursors, a magnitude M 5.1 earthquake occurred at 8:32 a.m. on May 18th, 1980 and was accompanied by a rapid series of events. At the same time as the earthquake, the volcano’s northern bulge and summit slid away as a huge landslide. A small, dark, ash-rich eruption plume rose directly from the base of the debris avalanche scarp, and another from the summit crater rose to about 200 m high. The debris avalanche swept around and up ridges to the north, but most of it turned westward as far as 23 km down the valley of the North Fork Toutle River and formed a hummocky deposit. The total avalanche volume is about 2.5 km3.

The landslide removed Mount St. Helens’ northern flank, including part of the cryptodome that had grown inside the volcano. The removal odf the cryptodome resulted in immediate depressurization of the volcano’s magmatic system and triggered powerful eruptions that blasted laterally and removed the upper 300 m of the cone. As this lateral blast of hot material overtook the debris avalanche; it accelerated to at least 480 kilometres per hour. Within a few minutes, an eruption cloud of blast tephra began to rise from the former summit crater. Within less than 15 minutes it had reached a height of more than 24 km.

The lateral blast devastated an area nearly 30 km from west to east and more than 20 km northward from the former summit. In an inner zone extending nearly 10 km from the summit, virtually no trees remained of what was once dense forest. Just beyond this area, all standing trees were blown to the ground, and at the blast’s outer limit, the remaining trees were thoroughly seared. The 600 km2 devastated area was blanketed by a deposit of hot debris carried by the blast.

Removal of the cryptodome and flank exposed the conduit of Mount St. Helens, resulting in a release of pressure on the top of the volcano’s plumbing system. This caused a depressurization wave to propagate down the conduit to the volcano’s magma storage region, allowing the pent-up magma to expand upward toward the vent opening. Less than an hour after the start of the eruption, this loss of conduit pressure initiated a Plinian eruption that sent a massive tephra plume high into the atmosphere. Pyroclastic flows poured out of the crater at 80 – 130 km/hr and spread as far as 8 km  to the north.

The Plinian phase continued for 9 hours producing a high eruption column, numerous pyroclastic flows, and ashfall downwind of the eruption. When the Plinian phase was over, a new northward opening summit amphitheater 1.9 x 2.9 km across was revealed

Over the course of the day, prevailing winds blew the ash eastward across the United States and caused complete darkness in Spokane, Washington, 400 km from the volcano. Major ashfalls occurred as far away as central Montana, and ash fell as far eastward as the Great Plains of the Central United States, more than 1,500 km away. The ash cloud spread across the U.S. in three days and circled the Earth in 15 days.

Source : USGS.

Le Mont St Helens aujourd’hui (Photos : C. Grandpey)

Semeru & Ibu (Indonésie)

Une puissante séquence éruptive a eu lieu vers 12h25 (UTC) sur le Semeru (Indonésie) le 16 mai 2020. Le panache de cendre est monté jusqu’à 14 km d’altitude.
Un bref épisode éruptif a été observé ce même jour sur le mont Ibu (île de Halmahera / Indonésie) à 9h20 (UTC).
La couleur de l’alerte aérienne est passée au Rouge sur les deux volcans.
Source: The Watchers, VAAC Darwin)

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 A significant eruption took place at about 12:25 (UTC) at Semeru (Indonesia) on May 16th, 2020. It ejected ash up to 14 km a.s.l.

A short-lived eruption was observed that same day on Mt Ibu (Halmahera Island / Indonesia) at 09:20 (UTC).

The Aviation Colour Code was raised to Red on both volcanoes.

Source : The Watchers, Darwin VAAC)

Panache de cendre sur le Semeru (Photo: C. Grandpey)

 

Klyuchevskoy (Kamchatka)

Le KVERT indique qu’une éruption explosive modérée est en cours sur le Klyuchevskoy (Kamchatka). Le 18 avril 2020, une coulée de lave a été observée sur le flanc sud-est du volcan. Le panache de cendre s’étendait sur une centaine de kilomètres vers le NE du volcan et s’élevait à 5,5 km au-dessus du niveau de la mer.
Comme d’habitude, le KVERT prévient que l’activité du Klyuchevskoy peut perturber le trafic aérien.
La couleur de l’alerte aérienne reste Orange

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KVERT indicates that a moderate explosive eruption is under way at Klyuchevskoy (Kamchatka). On April 18th, 2020, a lava flow was observed on the southeastern flank of the volcano. An ash plume was extending about 100 km to the NE of the volcano and rising up to 5.5 km above sea level.

As usual, KVERT warns that Klyuchevskoy’s ongoing activity could disturb air traffic.

The Aviation Color Code remains Orange

Episode éruptif sur le Klyuchevskoy le 18 avril 2020 (Crédit photo : KVERT)

Coulée de lave sur le flanc SE du Klyuchevskoy sue par le satellite Copernicus EU/Sentinel-2 le 19 avril 2020. .