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Les mystères de la subduction // The mysteries of subduction

Les zones de subduction, là où une plaque tectonique plonge sous une autre, sont à l’origine des séismes et des tsunamis les plus dévastateurs de la planète, sans parler des volcans les plus explosifs.
Une étude publiée dans la revue Geology montre que la subduction peut se propager comme par contagion, et passer d’une plaque océanique à une autre, une hypothèse jusqu’alors difficile à prouver.
Comme la subduction entraîne la croûte terrestre dans les profondeurs, ses origines sont difficiles à déterminer. La nouvelle étude, menée par des chercheurs de l’Université de Durham (Angleterre), propose un exemple ancien et rare d’une possible contagion par subduction. Ses auteurs affirment avoir découvert des preuves que des collisions entre des plaques voisines ont fait naître la « Ceinture de feu » d’Asie de l’Est, l’immense système de subduction qui s’étire de l’Alaska au sud de l’océan Indien.

Vue de la Ceinture de Feu (Source : Wikipedia)

Il y a près de 300 millions d’années, la Chine était un ensemble d’îles dispersées séparées par l’ancienne Téthys et l’océan asiatique. Les zones de subduction établies ont englouti ces océans, faisant s’assembler les masses continentales en un nouveau continent, et érigeant des chaînes de montagnes de la Turquie à la Chine.

Il y a 260 millions d’années, cette subduction semble s’être propagée et avoir commencé à faire plonger la plaque Pacifique voisine.

Selon l’étude, « la dernière phase réalisée par ces océans en voie de fermeture a peut-être été d’infecter la plaque Pacifique et de la faire plonger vers l’ouest sous le continent asiatique. Sous une forme ou une autre, elle n’a cessé de plonger depuis cette époque.»
La preuve irréfutable de ce processus est l’« anomalie de Dupal » (anomalie de composition isotopiquedans les basaltes océaniques de l’océan Atlantique sud), identifiée par une empreinte géochimique de l’ancien océan Téthys et de ce qui est aujourd’hui l’océan Indien.

Source: Wikipedia

Lorsque les auteurs de l’étude ont découvert cette signature dans des roches volcaniques du Pacifique occidental, ils ont pensé que les matériaux de la Téthys s’étaient propagés vers l’est, franchissant une limite de plaque, et passant d’une zone de subduction à une autre, ce qui a déclenché la descente de la plaque voisine.
Cependant, le mécanisme de propagation reste mystérieux. Les chercheurs pensent que les failles transformantes, comme la faille de San Andreas, ont pu agir comme des points faibles où de légères variations d’angle ou de vitesse de collision peuvent déstabiliser la croûte océanique dense et provoquer son enfoncement.
On peut se poser une question : si la subduction se propage de cette manière, les marges de plaques relativement calmes de l’océan Atlantique pourraient-elles être les prochaines à subir ce phénomène ? Le violent séisme de Lisbonne de 1755 laisse supposer une invasion de subduction précoce à cet endroit.

Eau forte montrant le séisme de Lisbonne en 1755 (Source: Wikipedia)

Selon la nouvelle étude, certaines parties de la péninsule Ibérique et des Caraïbes sont en train de traverser les premières étapes de ce processus. Ainsi, il se pourrait que dans 100 millions d’années, apparaisse une nouvelle « ceinture de feu » atlantique, comme ce fut le cas autrefois dans le Pacifique.
Source : Scientific American via Yahoo News.

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Subduction zones, where one tectonic plate dives underneath another, drive the world’s most devastating earthquakes and tsunamis, let alone the world’s most explosive volcanoes.

A study published in the journal Geology presents evidence that subduction can spread like a contagion, jumping from one oceanic plate to another, a hypothesis previously difficult to prove.

Because subduction drags crust deep into the earth, its beginnings are hard to examine. A new study by Durham University researchers in England. provides a rare ancient example of potential subduction « infection. » Its authors say they have discovered evidence that neighboring collisions triggered East Asia’s « Ring of Fire, » the huge subduction system that goes from Alaska to the southern Indian Ocean.

Nearly 300 million years ago China was a scattering of islands separated by the ancient Tethys and Asian oceans. Established subduction zones consumed these oceans, welding the landmasses into a new continent and raising mountains from Turkey to China.

By 260 million years ago this subduction seems to have spread and begun pulling down the neighboring Pacific plate. According to the study, « the dying act of those closing oceans may have been to infect the Pacific plate and start it subducting westward under the Asian continent. In one form or another, it has been diving down ever since. »

The smoking gun in this case is the « Dupal anomaly, » identified by a geochemical fingerprint from the ancient Tethys Ocean and what is now the Indian Ocean. When the study authors unexpectedly found this signature in volcanic rocks from the western Pacific, they believed that material from the Tethys had spread eastward across a plate boundary from one subduction zone to another, triggering the neighboring plate’s descent.

However, the mechanism of spread remains mysterious. The researchers suspect that transform faults like the San Andreas Fault may act as weak spots where slight changes in collision angle or speed can destabilize dense oceanic crust, causing it to sink.

One may ask one question : If subduction spreads this way, could the Atlantic Ocean’s relatively quiet plate margins be next? The massive 1755 Lisbon earthquake hints at early subduction invasion there. The new study suggests parts of Iberia and the Caribbean are undergoing this process’s initial stages: Thus, in another 100 million years a new Atlantic ‘Ring of Fire’ may form, just as it once did in the Pacific.

Source : Scientific American via Yahoo News.

À la recherche des caldeiras sous-marines // In search of underwater calderas

J’ai souvent écrit sur ce blog que nous connaissons mieux la surface de la planète Mars que les profondeurs des océans terrestres. C’est dommage, car c’est au fond de nos océans que se trouvent les zones de subduction, à l’origine de séismes destructeurs et de puissantes éruptions.
Il est bien connu que la majeure partie de l’activité volcanique terrestre se déroule sous la surface des océans. Pourtant, les cicatrices laissées par les éruptions sous-marines restent en grande partie invisibles.
Au travers d’une étude assistée par intelligence artificielle portant sur les fonds marins, une équipe scientifique dirigée par le volcanologue Andrea Verolino, de l’université Paris-Saclay (France), a identifié 73 caldeiras volcaniques jusqu’alors inconnues, dissimulées au fond des océans.
Rappelons que les caldeiras sont de vastes dépressions semblables à des cratères ; elles se forment lorsqu’un volcan vide sa chambre magmatique et que le sol en surface s’effondre sur lui-même. Certaines caldeiras sont éteintes depuis longtemps, mais d’autres témoignent de systèmes volcaniques susceptibles d’entrer à nouveau en éruption.
Dans un article publié dans la revue Communications Earth & Environment, les chercheurs expliquent que leur «ensemble de données comble un vide majeur en matière d’observation et fournit un cadre reproductible et évolutif pour la caractérisation des volcans sous-marins, soulignant la nécessité d’intégrer les caldeiras sous-marines dans les futures évaluations mondiales du volcanisme ».
L’essentiel de l’activité volcanique terrestre se produit sous la mer, là où les plaques tectoniques s’écartent, entrent en collision ou glissent les unes sous les autres. Ces zones de contact dynamiques permettent au magma de remonter vers la surface, édifiant des volcans sur les fonds océaniques.
Si la majeure partie de l’activité volcanique sous-marine consiste en des éruptions basaltiques relativement modérées le long des dorsales océaniques, les caldeiras sous-marines peuvent parfois générer des éruptions colossales accompagnées de tsunamis, d’ondes de choc, de panaches de cendres et d’énormes quantités de vapeur lorsqu’elles se produisent dans les profondeurs de l’océan. L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Haʻapai, dans l’archipel des Tonga en 2022, fut d’une ampleur considérable. Elle a généré des ondes de pression atmosphérique atteignant l’espace, des tsunamis, et causé des dégâts à des milliers de kilomètres de distance. J’ai consacré plusieurs notes à cet événement.
Si nous ignorons où se trouvent ces caldeiras sous-marines, nous ne pouvons pas savoir lesquelles ont besoin d’être surveillées. Avant cette nouvelle étude, moins de 30 caldeiras avaient été répertoriées sous les océans. Pour combler ce vide dans nos connaissances, l’équipe scientifique de l’Université Paris-Saclay a adapté un algorithme initialement prévu pour détecter des cratères d’impact sur Mars et les chercheurs l’ont appliqué à des cartes bathymétriques, c’est-à-dire des cartes représentant la topographie des fonds marins.
L’algorithme a d’abord repéré 87 435 caldeiras potentielles. Toutefois, la plupart d’entre elles se sont révélées être fausses. En appliquant une série de filtres puis en examinant manuellement les candidats restants, les chercheurs ont réduit leur liste finale à 78 caldeiras probables. Cinq de ces caldeiras – comme la caldeira de Niuatahi – étaient déjà connues comme étant des caldeiras sous-marines. Cela a confirmé que la méthode était parfaitement adaptée à détecter des formations réelles.

Bathymétrie de la caldeira connue de Niuatahi, dans l’archipel des Tonga. (NOAA)

Cela signifie que les chercheurs ont découvert 73 caldeiras potentielles jusqu’alors inconnues. Si elle est confirmée, cette découverte permettra de plus que tripler le nombre de caldeiras sous-marines connues. Par ailleurs, l’algorithme pourrait être affiné pour en détecter davantage à l’avenir.
Ces découvertes révèlent également les zones où les caldeiras sous-marines sont le plus susceptibles de se former. Huit des structures nouvellement identifiées se situent au niveau de dorsales océaniques, à la frontière entre deux plaques tectoniques. Neuf caldeiras ont été repérées dans des arcs volcaniques. Enfin, 61 autres se trouvent dans des contextes tectoniques intraplaques.
Selon les chercheurs, sept de ces nouvelles caldeiras représentent des cibles d’intérêt pour de futures explorations ; en effet, leur localisation, leur profondeur et leur forme laissent supposer qu’elles pourraient jouer un rôle clé dans la compréhension des risques volcaniques sous-marins.
Il convient de noter que l’étude n’a pas cherché à déterminer si l’une de ces caldeiras était actuellement active. Toutefois, plusieurs études récentes ont montré que même des volcans considérés comme éteints peuvent se remplir discrètement de magma et redevenir actifs.
Source : ScienceAlert

Carte extraite de l’étude et montrant les nouvelles caldeiras

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I have often written on this blog that we know the surface of Mars better than the depths of Earth’s oceans. It’s a pity because deep in our oceans are located subduction zones that are the source of destructive earthquakes and powerful eruptions.

It is well known that most of Earth’s volcanic activity takes place underwater. Yet the scars those volcanoes leave behind are largely hidden.

Through an AI-assisted search of the seafloor, a scientific team led by volcanologist Andrea Verolino of Paris-Saclay University in France has identified 73 previously unknown volcanic calderas hidden beneath Earth’s oceans.

It is useful to remind that calderas are vast crater-like depressions left when a volcano empties enough of its underground magma chamber for the ground above to collapse in on itself. Some are long extinct, but others mark volcanic systems that could erupt again.

In a document published in Communications, Earth & Environment, the researchers explani that their »dataset fills a major observational gap and provides a reproducible, upgradeable framework for submarine volcano characterization, underscoring the need to incorporate submarine calderas into future global volcanic assessments. »

Most of Earth’s volcanic activity takes place beneath the sea, where tectonic plates are constantly pulling apart, colliding, and sliding beneath one another. These restless boundaries allow magma to rise toward the surface, building volcanoes across the ocean floor.

Most of the submarine volcanic activity consists of relatively gentle basaltic eruptions along spreading ridges, but every now and then, submarine calderas can generate enormous eruptions, tsunamis, shock waves, ash plumes, and tremendous amounts of steam as they explode deep under the ocean. The 2022 Hunga Tonga-Hunga Haʻapai event in the Tongan archipelago was enormous. It produced atmospheric pressure waves that reached space, widespread tsunamis, and damage thousands of kilometers away. I have written several posts about this explosion.

If we don’t know where submarine calderas are, we can’t know which ones deserve closer monitoring. Before the new study, fewer than 30 had been documented beneath the oceans.

To address this gap in our knowledge, the scientific team from Paris-Saclay University adapted an algorithm that was originally trained to detect impact craters on Mars, and applied it to bathymetric maps, namely maps that record the topography of the seafloor.

The algorithm initially flagged 87,435 possible formations. However, most of those were false alarms. By applying a series of filters and then manually inspecting the remaining candidates, the researchers narrowed their final list down to 78 likely calderas. Five of the candidates were already recognized as submarine calderas, lending confidence that the method can successfully identify real examples.

This means that the researchers found 73 possible calderas that we didn’t know about before. If confirmed, their discovery would more than triple the number of known submarine calderas, and the algorithm may be refined to find even more in the future.

The discoveries also reveal where submarine calderas are most likely to occur. Eight of the newly found features are at mid-ocean ridges at the boundary between two tectonic plates. Nine calderas are identified in volcanic arcs. 61 others are located in interior tectonic settings.

The researchers also highlighted seven of the newly identified calderas as interesting targets for future exploration because their location, water depth and shape suggest they could be important for understanding submarine volcanic hazards.

It’s important to note that the study did not assess whether any of these calderas are currently active. However, several recent studies have found that even volcanoes we think are extinct may be quietly refilling with magma and may become active in the future.

Source : ScienceAlert.

https://www.sciencealert.com/

La Faille de San Andreas refait surface… // The San Andreas Fault resurfaces…

Une étude récente menée par des scientifiques de l’Université d’Hawaï à Mānoa et publiée dans le Journal of Geophysical Research: Solid Earth a révélé que les contraintes tectoniques le long des systèmes de failles de San Andreas et de San Jacinto, en Californie du Sud, ont atteint, voire dépassé par endroits, les niveaux les plus élevés observés au cours des 1 000 dernières années. Cette étude a des implications directes pour l’évaluation des risques sismiques dans l’une des régions les plus densément peuplées des États-Unis.

 Les systèmes de failles de San Andreas et San Jacinto sont représentés par les lignes en caractère gras. Les points de couleur correspondent aux localités impactées par le séisme de 1812 (Source : Science Advances)

Les chercheurs ont élaboré un modèle informatique simulant l’accumulation et la libération des contraintes le long des systèmes de failles de San Andreas et de San Jacinto, notamment au niveau du col Cajon (Cajon Pass) , un point de jonction extrêmement important entre les deux systèmes de failles.

Les auteurs de l’étude ont alimenté le modèle informatique avec un historique sismique de la région sur 1 000 ans, reconstitué à partir de données géologiques telles que la datation au Carbone14 des sédiments déplacés et l’étude des cernes des arbres.
En prolongeant cette simulation jusqu’à nos jours, les scientifiques ont estimé l’ampleur des contraintes accumulées. L’étude indique que « les conditions déterminant l’ouverture ou la fermeture du Col Cajon semblent liées à l’alignement des niveaux de contrainte sur les deux systèmes de failles au moment de la rupture. Actuellement, avec des niveaux de contrainte historiquement élevés dans toute la région et plus de 160 ans écoulés depuis la dernière rupture majeure, le système se trouve dans un état de contrainte critique. » Les résultats de cette étude montrent que la contrainte qui serait normalement libérée lors de grands séismes a continué de s’accumuler et atteint désormais des niveaux sans précédent.

Image illustrant les contraintes le long de la Faille de San Andreas (Source : Université d’Hawaï)

Plus important encore, l’étude montre que le Cajon Pass pourrait favoriser une rupture conjointe des failles de San Andreas et de San Jacinto, un scénario potentiellement beaucoup plus dévastateur qu’une rupture sur une seule faille. Il affecterait des zones densément peuplées comme Los Angeles, San Bernardino, Riverside et la vallée de Coachella.
Ce type de modélisation des contraintes, basé sur la physique, peut permettre d’affiner l’évaluation des risques sismiques et une meilleure planification des infrastructures et les normes de construction dans la région. De plus, le cadre de modélisation utilisé dans cette étude est applicable à d’autres jonctions de failles complexes à travers le monde. Les chercheurs souhaitent donc le développer en tant qu’outil réutilisable pour l’évaluation des risques liés aux failles multiples.
Les chercheurs précisent qu’ils n’ont pas cherché à prévoir la date du prochain séisme. Cependant, des études comme celle-ci constituent une contribution importante à la recherche sur les risques sismiques aux niveaux national et international, car elles utilisent une science rigoureuse et quantitative pour mieux comprendre les risques auxquels sont exposés des millions de personnes.
Dans ce type d’étude, les chercheurs peuvent affirmer qu’un système de failles est soumis à des contraintes critiques et que les modèles physiques comme celui-ci leur offrent une vision plus claire des différents scénarios auxquels se préparer. Pour le reste, c’est la Nature qui décide !
Source : Big Island Now.

L’auteur de ce blog au cœur de la Faille de San Andreas

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Suite à ma note sur les failles californiennes de San Andreas et San Jacinto, Sergio Marchi, un chercheur italien, m’indique qu’après le séisme qui a frappé l’Ombrie en 1997, il a mené une étude sur la possibilité d’interactions entre les systèmes de failles à différentes distances. Le professeur Mantovani de l’Université de Sienne a depuis cette époque élaboré un modèle pour l’ensemble du bassin méditerranéen centre-oriental. Sergio Marchi a calculé l’existence de mouvements de transfert de l’ordre de 50 à 200 kilomètres par an pour la péninsule italienne. Ses études ont été corroborées par une équipe californienne en 2003. Cela lui a permis d’être nommé directeur national du département de recherche historique par le Second Réseau Sismique, poste qu’il a occupé jusqu’en 2009. Depuis, il a donné plusieurs conférences sur ce sujet et d’autres thèmes liés aux phénomènes sismiques.

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Recent research led by University of Hawai‘i at Mānoa scientists and published in the Journal of Geophysical Research: Solid Earth, found tectonic stress along the San Andreas and San Jacinto fault systems in Southern California has reached, and in some places exceeded, the highest levels seen in the past 1,000 years. The study has direct implications for seismic hazard assessments in one of the most densely populated in the United States.

The researchers built a physics-based computer model that simulates how stress builds up and releases along the southern San Andreas and San Jacinto fault systems, including at Cajon Pass, which is a critical junction between the two fault systems. They fed the model a 1,000-year record of earthquake history of the region reconstructed from geological evidence, such as radiocarbon dating of displaced sediments and tree-ring records.

By running this simulation forward to the present day, the scientists estimated how much stress has built up. One can read in the study that “the conditions that determine whether the ‘earthquake gate’ at Cajon Pass opens or stays closed appear to be related to how closely the stress levels on the two fault systems are aligned with each other at the time of rupture. Right now, with stress at historically high levels across the region and more than 160 years elapsed since the last major rupture, the system is in a critically loaded state.” Results from this study suggest the stress that would normally be released in large earthquakes has continued to accumulate and is now at unprecedented levels.

Perhaps most importantly, the study showed that Cajon Pass could facilitate a joint rupture of the San Andreas and San Jacinto faults simultaneously, which is a scenario that could be significantly more damaging than a single-fault event. It would affect densely populated areas including Los Angeles, San Bernardino, Riverside and the Coachella Valley.

This kind of physics-based stress modeling can help refine seismic hazard assessments and inform infrastructure planning, emergency preparedness and building codes in the region. Additionally, the modeling framework used in this study is applicable to other complex fault junctions globally, so the researchers are interested in developing it as a reusable tool for multi-fault hazard assessments.

The researchers warn that this is not a prediction of when an earthquake will happen. However, studies like this are important contributions to national and global earthquake hazard research in that we are using rigorous, quantitative science to better understand the risk facing millions of people.

In this kind of study, researchers can say that the system is critically stressed, and that physics-based models such as this one give them a clearer picture of the range of scenarios for which to be prepared. For the rest, Nature will decide !

Source : Big Island Now.

La sismicité au sud de la Grande Île d’Hawaï // Seismicity south of Hawaii Big Island

Le dimanche 5 avril 2026, un séisme de magnitude M3,9 a été enregistré à 4 km à l’est-nord-est de Pahala, sur l’île d’Hawaï, à une profondeur de 2 km sous le niveau de la mer. Ce séisme n’a eu aucun impact apparent sur le Mauna Loa et le Kilauea. L’Observatoire volcanologique d’Hawaï (HVO) précise que ce séisme est probablement lié à l’essaim sismique observé sous la région de Pahala depuis 2019. Des séismes sont observés dans cette région depuis au moins les années 1960. Pour plus d’informations, l’Observatoire nous invite à consulter une étude expliquant la sismicité de la région :
https://www.usgs.gov/news/volcano-watch-why-do-so-many-deep-earthquakes-happen-around-pahala

Environ 1 300 séismes de magnitude supérieure à M1,0 et à plus de 20 km de profondeur de profondeur ont été enregistrés sur et autour de l’île d’Hawaï depuis août 2019. Sur la carte de l’USGS ci-dessous, les points bleus et violets indiquent respectivement les séismes survenus entre 20 et 40 km de profondeur et ceux survenus à plus de 40 km de profondeur.

Source: USGS

Depuis le début d’une récente série de séismes en août 2019, le HVO a enregistré plus de 1 000 séismes profonds dans cette région, soit environ 15 % de tous les séismes détectés sur l’île d’Hawaï pendant cette période. Le plus important d’entre eux, de magnitude M4,0, s’est produit le 8 octobre et a été faiblement ressenti par les habitants. En réalité, 34 séismes profonds ont été ressentis dans la région depuis 2006, dont un séisme de magnitude M4,7 en janvier de cette année-là. Cette recrudescence de la sismicité ces derniers mois s’inscrit dans une longue histoire de séismes observés dans la région.

Cette source persistante de sismicité a été identifiée pour la première fois par le HVO dès les années 1960. Il s’agissait d’épisodes de trémor harmonique attribués à la remontée de magma dans des fissures remplies de fluide et profondément enfouies sous l’île. Compte tenu de la situation géographique de la région, à environ 40 km du sommet du Kilauea et à environ 50 km de celui du Mauna Loa, il était difficile de dire si le magma présent dans cette zone profonde pouvait être lié au volcanisme de surface.

Grâce à l’amélioration du réseau de surveillance sismique du HVO, la détection de différents types de sismicité est devenue plus aisée. Par exemple, une étude de l’USGS publiée en 2006 a donné plus de détails sur les séismes dans la région, en plus du trémor. Les auteurs ont expliqué qu’une transition minéralogique dans le manteau terrestre, à 32 km de profondeur, permettait le transport du magma jusqu’au Kilauea. Ils ont également constaté que la profondeur des séismes tend à diminuer légèrement en direction du sommet du Mauna Loa, ce qui laisse supposer que du magma en provenance de la région de Pahala pourrait également alimenter le Mauna Loa.

Cinq ans plus tard, en 2011, des chercheurs ont découvert une vaste zone de faible vitesse sismique jusqu’à au moins 1 000 km sous la partie sud de l’île d’Hawaï, là où se produit la sismicité profonde. Selon eux, il s’agissait de l’emplacement où le point chaud à l’origine de l’archipel hawaïen remonte actuellement sous l’île d’Hawaï. Cette observation a conforté l’hypothèse précédente selon laquelle la zone de sismicité profonde indique probablement la source de magma alimentant les volcans actifs.

En 2015, à l’aide d’algorithmes informatiques plus performants, des chercheurs de l’USGS ont défini les trois principaux types de séismes dans cette région : séismes de courte et de longue période, ainsi que des trémors. Selon eux, la sismicité se situait au sommet d’un corps magmatique profond conduisant à une zone de faille profonde, ce qui pourrait correspondre un canal de transport du magma alimentant le Kilauea.

Depuis fin 2015, le HVO enregistre une hausse de la sismicité dans la région située en profondeur sous Pahala. La fréquence est généralement de 10 à 20 événements par jour, mais dépasse parfois 40. Seuls les essaims sismiques de 1972 et 1975 ont dépassé ce nombre. Bien que ces séismes profonds ne présentent pas de danger majeur, certains événements superficiels dans cette zone ont parfois causé des dégâts, notamment le grand séisme de Ka’u de magnitude M7,9 en 1868, avec ses nombreuses répliques.
Source : USGS.

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On Sunday, April 5, 2026, an M3.9 earthquake occurred 4 km east-northeast of Pahala on the Island of Hawaiʻi at a depth of 2 km below sea level. The earthquake had no apparent impact on either Mauna Loa or Kīlauea volcanoes. The HVO specifies that this earthquake is likley related to the seismic swarm under the Pāhala area, which has been going on since 2019. Earthquakes in this region have been observed at least as far back as the 1960s. The Observatory invites us to read a study explaining the seismicity in the area:

https://www.usgs.gov/news/volcano-watch-why-do-so-many-deep-earthquakes-happen-around-pahala for more information.

About 1300 earthquakes with magnitudes greater than M1.0 and at depths over 20 km on and around the Island of Hawai‘i since August 2019 are depicted on tha USGS map above. Blue and purple dots indicate earthquakes at 20-40 km and more than 40 km depths, respectively.

Since the beginning of a recent earthquake swarm in August 2019, HVO has recorded over 1000 deep earthquakes in this region, which accounts for about 15 percent of all earthquakes detected on the Island of Hawaii during that time. The largest of these was an M4.0 event on October 8 that was weakly felt by residents. In fact, 34 deep events have been reported felt in the region since 2006, including an M4.7 earthquake in January of that year. The uptick in seismicity in recent months is the latest chapter in a decades-long history of observed earthquakes in the area.

This persistent source of seismicity was first identified on seismic records by HVO as far back as the 1960s. They characterized episodes of harmonic tremor, ascribing it to upwelling of magma within fluid-filled cracks deep beneath the island. Given the region’s location about 40 km from Kīlauea’s summit and about 50 km from Mauna Loa’s summit, it was unclear whether magma in this deep region might relate to surface volcanism.

With the improvement of HVO’s seismic monitoring network, it became easier to detect different types of seismicity. For example, a USGS study published in 2006 characterized earthquakes in the region in addition to tremor. The authors proposed that a mineralogical transition in Earth’s mantle at 32 km depth could enable a magma transport path to Kilauea. They also noticed that the earthquake depths tend to become somewhat shallower in the direction of Mauna Loa’s summit, suggesting a magma transport path from the Pahala region may also feed Mauna Loa.

Five years later, researchers in 2011 discovered a broad zone of low seismic velocity down to at least 1000 km beneath the southern portion of the island where the deep seismicity takes place. They interpreted it as the location where the hot spot that created the Hawaiian archipelago currently rises beneath Hawaii. This observation supported the earlier hypothesis that the area of deep seismicity likely indicates the magma source that feeds the active volcanoes.

Using other modern computer algorithms, USGS researchers in 2015 characterized three main types of earthquakes in this region, including both short and long period earthquakes in addition to tremor. They interpreted the seismicity to be at the top of a deep magma body that leads to a deep fault zone, which may indicate a magma transport pathway feeding Kilauea.

Since late 2015, HVO has recorded an elevated level of seismicity in the region deep under Pahala. The currently observed rates are typically 10-20 events per day, but sometimes exceed 40 per day. Only swarms in 1972 and 1975 have exceeded this rate. While these deeper earthquakes do not really pose a strong hazard, shallow crustal earthquakes in this area have sometimes been damaging, including the 1868 M7.9 Great Ka’u earthquake and its many aftershocks.

Source : USGS.