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Hawaii : les secrets des profondeurs // The secrets of the depths

Dans une étude publiée le 22 décembre 2022 dans la revue Science, une équipe scientifique du California Institute of Technology (Caltech) a proposé une réponse à la question : comment le magma issu du manteau profond se déplace-t-il vers la surface à Hawaii?
Les réservoirs magmatiques peu profonds qui alimentent les éruptions à Hawaii sont étudiés depuis un certain temps grâce au comportement des ondes sismiques. Les fluctuations de leur vitesse et de leur trajectoire indiquent aux scientifiques les types de matériaux traversés, avec des indications sur leur température, leur densité et leur composition. Cependant, pour vraiment comprendre ce qui gère ces processus volcaniques, les scientifiques ont besoin de savoir ce qui se passe à l’interface entre le manteau visqueux et la croûte solide. C’est ce que révèle la nouvelle étude.
La structure globale décrite dans l’étude est composée de plusieurs chambres allongées ou sills. [NDLR : un sill est une infiltration de roche magmatique entre deux couches plus anciennes d’autres roches (sédimentaires, volcaniques, métamorphiques)]. Lorsque les éruptions évacuent le magma des réservoirs peu profonds qui les surmontent, ces sills profonds semblent réagir.
Une activité sismique persistante dans une zone au sud-ouest du Kilauea et à une trentaine de kilomètres sous la surface avait précédemment laissé supposer l’existence possible d’un ensemble de failles permettant au magma de se déplacer des profondeurs vers des réservoirs proches de la surface. En outre, depuis les années 1980, certains signaux sismiques avaient suggéré que du magma s’agitait dans la région. Jusqu’à récemment, la véritable nature de ce labyrinthe souterrain reposait davantage sur la spéculation que sur la vérité scientifique. Ce dont les scientifiques avaient besoin, c’était d’un pic d’événements sismiques provenant de cette région précise. Une telle situation a semblé se produire en 2015 lorsque l’activité sismique dans la région s’est un peu accélérée.
Cependant, la vraie réponse est apparue en 2018. Après une éruption plus ou moins continue du Kilauea pendant 35 ans, une séquence éruptive majeure a commencé sur le volcan, avec l’émission d’énormes quantités de lave au cours de trois mois. La vidange du réservoir magmatique peu profond a provoqué l’effondrement spectaculaire de la zone sommitale.

Les géologues ont enregistré un pic significatif d’activité sismique profonde en 2019 sous la ville de Pāhala, à environ 40 km au sud-ouest du Kilauea. L’essaim sismique de Pāhala était une opportunité de découvrir ce qui se passait sous l’île, mais les scientifiques à eux seuls n’étaient pas été en mesure d’identifier individuellement tous les séismes car les plus petits étaient carrément étouffés par des événements plus importants.
L’équipe scientifique du Caltech a transmis l’intégralité de l’enregistrement de l’essaim sismique à un programme informatique automatique, une technique qui avait déjà été utilisée pour identifier des millions de séismes en Californie. Le programme a rapidement fait la différence entre les véritables séismes et les bruits parasites, puis il a identifié et caractérisé des milliers d’événements qui auraient été ratés par les programmes conventionnels de détection de signaux sismiques.
De novembre 2018 à avril 2022, le système a enregistré environ 192 000 séismes sous Pāhala. En transférant ces événements sur une carte, l’équipe scientifique a découvert avec surprise un ensemble de structures magmatiques représentant le cœur volcanique qui battait au sud d’Hawaii. Certains événements sismiques provenaient d’une région située à 28-32 km de profondeur. Ces séismes longue période sont généralement attribués aux vibrations produites par le mouvement des fluides, y compris le magma. L’essentiel de la sismicité provenait d’une zone située entre 35 et 43 km de profondeur. Ces séismes volcano-tectoniques délimitaient un certain nombre de structures en forme de feuille, presque horizontales ; certaines d’entre elles avaient 6,5 km de long et 4,8 km de large.
Le complexe Pāhala Sill semble donner naissance à plusieurs artères. Une voie majeure, marquée par des séismes indiquant des fracturations de roches, semble conduire directement dans l’un des réservoirs de magma peu profonds du Kilauea. Ce n’est peut-être pas une coïncidence, alors, si le complexe de sills a commencé à se manifester sans relâche en 2019. Lors de l’éruption de 2018, le Kilauea a été vidé d’une partie importante de son réservoir magmatique peu profond, ce qui a provoqué une chute de pression. Suite à cela, du magma a été aspiré dans les sills pour rétablir la pression. Des événements similaires se sont produits lors de la brève éruption du Kilauea en 2020.
Les prochaines études pourraient permettre de savoir si le Kilauea et le Mauna Loa, qui sont des voisins relativement proches à la surface, sont connectés en profondeur. À ce jour, il existe peu de preuves concrètes de cette hypothèse et les scientifiques conviennent généralement que les deux volcans sont indépendants l’un de l’autre.
Source : Caltech, The Washington Post.

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In a study published on December 22nd, 2022 in the journal Science, a scientific team from the California Institute of Technology (Caltech) has offered a possible answer to the question : how does magma from the deep mantle travel to the Hawaiian surface?

The shallow magma reservoirs that feed Hawaii’s eruptions have been known about for some time thanks to gthe behaviour of seismic waves. Changes in their speed and trajectory tell scientists what sorts of matter they have been travelling through, providing clues to its temperature, density and composition. However, to truly understand what drives these volcanic processes, scientists need to know what is happening at the interface of the squishy mantle and the solid crust. That is what is revealed by the new study.

The giant feature described in the study is made up of several elongated chambers or sills. When eruptions drain magma from the shallow reservoirs above, these deep-seated sills seem to react.

A persistent seismic activity from an area southwest of Kilauea and about 30 km below ground had previously suggested that a collection of faults may exist there, creating pathways for magma to travel from the depths to near-surface reservoirs. Besides, since the 1980s, special kinds of quakes have hinted that magma has been churning about in the region. But until recently, the true nature of this underground labyrinth was based more on speculation than scientific truth. What scientists needed was a sustained spike in quakes coming from that exact region. Things looked promising in 2015 when the region’s rumbling picked up a little.

However, the real answer appeared in 2018. After Kilauea had been erupting more or less continuously for 35 years, a major eruptive sequence began at the volcano. The event produced huge amounts of lava in three months. The drainage of the volcano’s shallow magma reservoir caused its summit to collapse dramatically.

Geologists recorded a shocking spike in deep seismic activity in 2019 below the town of Pāhala, which sits about 40 km southwest of Kilauea. While the Pāhala quake swarm was a chance to unearth the island’s buried magmatic treasure, scientists alone were not able to identify many of the individual quakes as the smaller ones were smothered by bigger events.

The scientific team from Caltech fed the entire recording of the seismic swarm to a machine learning program, a technique which had previously been used to identify millions of hidden quakes in California. The program quickly made the difference between what was a real quake and what was extraneous noise, then identified and characterized thousands of events that would have been missed by conventional seismic signal detection programs.

From November 2018 to April 2022, the system logged around 192,000 quakes below Pāhala. Plotting these events on a map, the team was stunned to discover a collection of pulsing magmatic structures which were the beating volcanic heart of southern Hawaii. Some of the quakes came from a region 28 to 32 km deep: these long-period earthquakes are usually attributed to the vibrations made by the movement of fluids, including magma. The bulk of the seismicity came from an area 35 to 43 km deep. These volcano-tectonic quakes delineated a number of near-horizontal sheetlike structures, some of them 6.5 km long and 4.8 km wide.

The Pāhala Sill Complex appears to have several arteries branching from it. One major pathway, marked by rock-breaking quakes, appears to lead right into one of Kilauea’s shallow magma reservoirs. It’s perhaps no coincidence, then, that the sill complex began to thunder relentlessly in 2019. During the 2018 eruption, Kilauea was drained of a significant portion of its shallow magma supply, causing a pressure drop. In response, magma was sucked into the sills to equalize the pressure. Similar events happened during Kilauea’s briefer 2020 eruption.

Further work may help resolve the controversial question of whether Kilauea and Mauna Loa, which are relatively close neighbours at the surface, are somehow connected at great depths. To date, little concrete evidence for this hypothesis exists, and experts generally agree that the two volcanoes are largely independent of one another.

Source : Caltech, The Washington Post.

Hypothèse du HVO sur le parcours de la lave sous le Kilauea

Le séisme de M 6,9 sur le Kilauea le 4 mai 2018 et ses répliques plusieurs mois plus tard (Source: USGS)

Islande : le Met Office croit toujours à une éruption // Iceland : the Met Office still believes an eruption might occur

Dans sa mise à jour du 27 novembre 2023, le Met Office islandais estime toujours qu’une éruption pourrait se produire le long de l’intrusion magmatique sur la péninsule de Reykjanes.

L’activité sismique a diminué ces derniers jours et est désormais relativement stable. La plupart des événements ont lieu près de Sýlingarfell et Hagafell.

Les données des stations GPS et les images satellite montrent que le soulèvement du sol se poursuit dans la région de Svartsengi et que la déformation est toujours en cours le long et autour du dyke magmatique
Selon le Met Office, les données sismiques et de déformation montrent que le magma continue de s’accumuler sous le secteur de Svartsengi et de s’écouler dans la partie médiane du dyke détecté le 10 novembre. En conséquence, une éruption le long de l’intrusion magmatique est toujours considérée comme probable tant que l’afflux de magma se poursuit. La zone où le risque d’une éruption est le plus élevé se situe au milieu du dyke entre Hagafell et Sýlingarfell.
[NDLR : Il est à noter que le tremor continue de montrer des valeurs basses. Pour l’instant, il ne semble pas que l’afflux de magma mentionné par le Met Office soit suffisamment fort pour que la lave puisse percer la surface.]

Le tremor le 28 novembre 2023 (Source: IMO)

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In its update of November 27th, 2023, the Icelandic Met Office still believes that an eruption might occur somewhere along the magma intrusion on the Reykjanes Peninsula.

Seismic activity has declned in the past days and is now relatively stable. Most of the events are located near Sýlingarfell and Hagafell.

Data from GPS stations and satellite images show that uplift continues in the area of Svartsengi and deformation is still ongoing along and around the dike.

According to the Met Office, both seismic and deformation data suggest that magma continues to accumulate beneath Svartsengi and to flow into the middle portion of the dike which formed on November 10th. As a consequence, an eruption along the dike is still considered likely as long as the magma inflow continues. The area with the highest likelihood for an eruption is in the middle part of the dike between Hagafell and Sýlingarfell.

[Editor’s note : It should be noted that the tremor is keeping low values. For the time being, it does not look as if the magma influx mentioned by the Met Office is strong enought for lava to pierce the surface].

Iceland : déclin de l’activité // Iceland : activity is declining

Voici la traduction de la dernière mise à jour du Met Office publiée le 23 novembre 2023 :

« Le 21 novembre, quelque 300 séismes ont été détectés dans la région de l’intrusion magmatique. Le 22 novembre entre minuit et 18h00 ‘UTC), une centaine de secousses ont été enregistrées dans la même région, ce qui est nettement moins que ces derniers jours. De plus, le nombre de séismes supérieurs à M 2,0 a diminué.
L’alimentation en magma de l’intrusion continue de diminuer. Malgré tout, le soulèvement de la croûte près de Svartsengi se poursuit au même rythme. Les modèles géodésiques basés sur les données du 21 novembre montrent que l’afflux de magma dans l’intrusion est le plus important près de la ligne de cratères de Sundhnúkur, à environ 4 km au nord-est de Grindavík. Des déplacements mineurs de surface ont été détectés dans la région du graben à l’intérieur et autour de Grindavík.
La probabilité d’une éruption le long de l’intrusion magmatique persiste. Il est possible que la lave sorte dans la zone située entre Hagafell et Sýlingarfell. Cependant, à mesure que la sismicité diminue, en même temps que l’afflux de magma dans l’intrusion, la probabilité d’une éruption imminente diminue avec le temps.
Sur la base des dernières données et compte tenu de l’évolution de l’activité depuis le 10 novembre, la probabilité d’une éruption soudaine dans la zone urbaine de Grindavík diminue de jour en jour et est actuellement considérée comme faible. On peut supposer que le magma qui s’est récemment mis en place sous Grindavík s’est partiellement solidifié, réduisant ainsi le risque d’une sortie de la lave dans la ville. »
Bien que l’activité ait diminué le long de l’intrusion magmatique, il convient de rester prudent car un nouvel afflux de magma pourrait réactiver l’intrusion. Cependant, des précurseurs tels qu’une intense sismicité et des déformations rapides du sol seraient détectés par les instruments.

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Here is the Met Office’s latest update released on November 23rd, 2023 :

« On 21 November, approximately 300 earthquakes were detected in the region of the magma intrusion. From midnight on 22 November to 18:00 UTC on the same day, around 100 earthquakes had been recorded in the same region, which is considerably less than in recent days. Additionally, the intensity of earthquakes above magnitude 2.0 has decreased.

Magma inflow rates and crustal adjustments related to the formation of the intrusion continue to diminish. Additionally, crustal uplift near to Svartsengi continues at a similar pace. Geodetical models based on data from 21 November suggest that the influx into the intrusion is greatest near to the Sundhnúkur crater row, about 4 km northeast of Grindavík. Minor surface displacements have been detected within the graben region in and around Grindavík.

The likelihood of a volcanic eruption at some location along the length of the magma intrusion persists. It is possible that magma could emerge in the area between Hagafell and Sýlingarfell. However, as crustal relaxation continues to occur and seismicity decreases, along with a decrease in magma inflow to the intrusion, the likelihood of an imminent volcanic eruption diminishes with time.

Based on the latest data, and considering the evolution of activity since 10 November, the likelihood of a sudden eruption within the Grindavík urban area is decreasing daily, and it is presently assessed as low. It can be assumed that newly emplaced magma beneath Grindavík has solidified partially, thereby reducing the likelihood that the magma will reach the surface within the city limits. »

Although activity has declined along the site of the magma intrusion, one should remain careful as a new influx of magma might reactivate the intrusion. However, precursors such as pronounced seismicity and rapid ground displacements would be detected by the instruments.

La sismicité et le tremor ont bien diminué ces derniers jours (Source: Met Office)

Dernières nouvelles d’Islande // Latest news from Iceland

20 novembre 2023 – 18 heures. La carte ci-dessous montre parfaitement la ligne de cratères de Sundhnúkar et l’Hagafell qui se trouvent à l’aplomb de l’intrusion magmatique qui se poursuit sous la bourgade de Grindavik.

La situation est restée stable aujourd’hui, avec une sismicité toujours soutenue (700 séismes depuis minuit),avec une magnitude maximale de M 2,7.

Le dernier interférogramme de l’intrusion magmatique pour les 18 et 19 novembre montre un soulèvement crustal important à proximité de Svartsengi. Ce soulèvement est plus rapide qu’auparavant. Toutefois, tant qu’il n’y aura pas de sismicité significative dans la région du Svartsengi,la probabilité d’éruption à cet endroit restera faible. Pour qu’une éruption se produise, il faudrait qu’il y ait un afflux soudain et important de magma dans l’intrusion.

Source : Met Office.

Interférogramme du 18-19 novembre. On voit clairement en orange-rouge le soulèvement dans le secteur de Svartsengi. L’inflation a sa source en profondeur, à plus de 5 km. (Source: Met Office)

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En ce qui concerne l’évacuation de Grindavik, il n’y aura pas de scolarité obligatoire pour les enfants, mais ils auront la possibilité d’aller à l’école. Des dispositions sont actuellement prises avec l’aide des localités voisines.
Les enfants de Grindavík se verront proposer deux options : fréquenter l’école dans la localité où réside actuellement leur famille, ou fréquenter l’une des nombreuses « écoles de groupe » de Reykjavík.
Source  : Iceland Review.

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November 20th, 2023 – 6 p.m. The map below perfectly shows the line of craters of Sundhnúkar and Hagafell which are located directly above the magma intrusion which continues under the town of Grindavik.
The situation remained stable today, with seismicity still sustained (700 earthquakes since midnight), with a maximum magnitude of M 2.7.
The latest interferogram about the magma intrusion for November 18th-19th shows significant crustal uplift near Svartsengi. This uplift is faster than before. However, as long as there is no significant seismicity in the Svartsengi area, the probability of an eruption will remain low. For an eruption to occur, there should be a sudden and significant influx of magma into the intrusion.
Source: Met Office.

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As far as the evacuation of Grindavik is concerned, there is to be no compulsory schooling for the children, though they will be provided with the opportunity to attend school. Arrangements are currently being made with the assistance of neighbouring communities.

The children of Grindavík will be presented with two main options: attending school in the community where their family currently resides or attending one of several “group schools” throughout Reykjavík.

Source : Iceland Review.