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Approche scientifique de l’éruption islandaise de 2021 // Scientific approach of the 2021 Icelandic eruption

Nous ne savons pas prévoir les éruptions, mais nous savons décrire le déroulement des événements éruptifs.
Des scientifiques de l’Université d’Islande et du Met Office islandais (IMO) ont publié deux articles dans la revue Nature, dans lesquels ils présentent le fruit de leurs observations lors de l’éruption de Fagradalsfjall en 2021. C’était la première éruption sur la péninsule de Reykjanes après 800 ans de calme volcanique.
Les études montrent que les précurseurs de l’éruption islandaise étaient différents de ceux qui ont précédé de nombreuses autres éruptions à travers le monde, et que la composition de la lave a évolué au fur et à mesure que l’éruption progressait.
Les chercheurs ont analysé l’activité sismique sur la péninsule de Reykjanes. Elle a commencé en décembre 2019, a culminé avec l’éruption du 19 mars 2021 et s’est poursuivie pendant environ six mois.

L’un des articles – intitulé « La déformation et le déclin de la sismicité avant l’éruption de Fagradalsfjall de 2021 » – s’attarde sur les précurseurs de l’éruption et montre dans quelle mesure ils diffèrent des précurseurs de nombreuses autres éruptions dans le monde.
Il y a eu une activité sismique intense sur la péninsule de Reykjanes dans les semaines qui ont précédé l’éruption de 2021, avec une libération de contraintes tectoniques dans la croûte terrestre. Cependant, pendant plusieurs jours avant l’éruption, la déformation du sol et l’activité sismique ont diminué dans la zone autour du site de l’éruption. Ce schéma précurseur est donc différent de ceux qui précèdent de nombreuses autres éruptions dans le monde, qui montrent souvent une augmentation de la déformation du sol et de la sismicité peu de temps avant le début de l’éruption, signe que le magma se fraye un chemin vers la surface.
Les auteurs de l’article expliquent que la situation observée sur le Fagradalsfjall a été provoquée par l’interaction entre le flux magmatique et les contraintes au niveau des plaques tectoniques. Lorsque le magma se fraye un chemin à travers la croûte avant une éruption, une contrainte tectonique est parfois libérée, ce qui provoque des séismes et une déformation du sol. Un déclin de la sismicité et de la déformation peut indiquer que ce processus touche à sa fin et que le magma est prêt à percer la surface.
Au cours de la période de trois semaines qui a précédé l’éruption de Fagradalsfjall, il y a eu à la fois une déformation de surface considérable et une forte sismicité. La cause était la mise en place d’un dyke magmatique vertical entre la surface et 8 km de profondeur. Dans le même temps, des contraintes tectoniques dans la croûte ont été libérées. Des séismes d’une magnitude pouvant atteindre M 5,6 ont été enregistrés dans les zones voisines.
Les scientifiques pensent que la baisse de la sismicité dans les jours qui ont précédé l’éruption peut s’expliquer par le fait que le magma avait alors presque atteint la surface, là où la croûte est la plus faible et où il y a donc moins de résistance.
Cette situation montre qu’il faut tenir compte de la relation entre les volcans et les contraintes tectoniques dans la prévision des éruptions. Une libération des contraintes tectoniques, suivie d’une diminution de la déformation et de la sismicité, peut précéder un certain type d’éruption.

Le deuxième article – intitulé « Déplacement rapide d’une source magmatique profonde sur le volcan Fagradalsfjall » – traite des changements dans la composition de la lave dans la Geldingadalir au cours de l’éruption.
Les scientifiques ont fréquemment échantillonné la lave au cours des 50 premiers jours de l’éruption et ils ont mesuré les gaz volcaniques autour du site éruptif. Ces mesures ont révélé que la lave du Fagradalsfjall provenait directement d’un réservoir magmatique à grande profondeur, à la frontière entre la croûte et le manteau, autrement dit la zone proche du Moho.
Une éruption avec du magma provenant directement de la zone proche du Moho n’a pas été observée dans d’autres éruptions en temps réel. Dans ces cas précédents, le magma provenait de profondeurs moindres de la croûte terrestre. On manque d’informations sur les parties les plus profondes des systèmes magmatiques. L’éruption du Fagradalsfjall a fourni à la communauté scientifique de nouvelles connaissances sur les processus impliqués.
Au début de l’éruption de 2021, la lave était relativement riche en magnésium, comparée à la lave d’autres éruptions historiques en Islande, ce qui révèle un apport de magma particulièrement chaud. Il y avait aussi beaucoup de dioxyde de carbone (CO2) dans les gaz volcaniques émis par la bouche éruptive, ce qui confirme un apport de magma très profond. Selon les scientifiques, cela montre que le magma a subi peu de refroidissement en remontant à travers la croûte jusqu’à la surface. On pense que le réservoir magmatique se trouvait à une quinzaine de kilomètres sous la surface.

L’étude de l’éruption révèle également que la composition de la lave du Fagradalsfjall a radicalement changé au fur et à mesure que l’éruption progressait. Cela laisse supposer que pendant l’éruption un nouveau magma est arrivé en provenance de profondeurs plus importantes que le magma déjà présent dans le réservoir.
Les scientifiques expliquent que l’on sait depuis longtemps que différents types de magma peuvent se mélanger en profondeur, dans les systèmes magmatiques, avant une éruption. Cette éruption présente des preuves en temps réel que ces processus se produisent.
De plus, les modifications de la composition des produits volcaniques montrent que du nouveau magma peut s’introduire rapidement dans un réservoir profond, dans un délai d’environ 20 jours, et se mélanger au magma déjà présent dans le réservoir, en déclenchant potentiellement l’éruption.
Ces découvertes peuvent aider à mieux comprendre les volcans et la géochimie du manteau et pourraient contribuer à l’élaboration de modèles de systèmes magmatiques partout dans le monde.

Source: Met Office islandais, Université d’Islande, The Watchers.

Il sera maintenant intéressant de comparer les conclusions de l’éruption de 2021 avec celles de l’éruption de 2022. Il faudra voir si la dernière éruption se situe dans le prolongement de celle de 2021 ou s’il s’agit de deux événements indépendants l’un de l’autre.

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We are not good at predicting eruptions, but we are dood at describing what happened.

Scientists from the University of Iceland, the Icelandic Met Office (IMO) have published two papers in the journal Nature, presenting new findings from the 2021 eruption at Fagradalsfjall. It was the first eruption on the Reykjanes Peninsula after 800 years of dormancy.

The studies show that the precursors to the eruption were unusual compared to many other eruptions across the world and that the composition of the lava changed as the eruption continued.

Researchers closely observed the seismic activity on Reykjanes Peninsula, which began in December 2019, culminated with the eruption on March 19th, 2021 and continued for around half a year.

One of the papers – titled “Deformation and seismicity decline before the 2021 Fagradalsfjall eruption” -discusses the precursors to the eruption and how they differ from the precursors of many other eruptions around the world.

There was a significant seismic activity on the Reykjanes Peninsula in the weeks leading up to the 2021 eruption, marked by tectonic stress release in the crust. However, for several days before the eruption, deformation and seismic activity declined in the area around the eruption site. This precursory pattern is different from those preceding many other eruptions around the world, which often show escalating rates of ground displacement and seismicity shortly before the eruption onset, as the magma forces its way to the surface.

The scientists behind the paper explain that the behaviour at Fagradalsfjall was caused by the interplay between magma flow and plate tectonic stress. As magma forces its way through the crust before an eruption, tectonic stress may be released, causing earthquakes and ground deformation in the early stages. A decline in seismicity and deformation may indicate that this process is coming to an end and that the magma may erupt.

During the three-week period preceding the eruption at Fagradalsfjall, there was both considerable surface deformation and a large number of earthquakes. This was caused by the emplacement of a vertical magma-filled dyke between the surface and a depth of 8 km. At the same time, tectonic stress in the crust was released. Earthquakes occurred in nearby areas, up to magnitude M 5.6.

The scientists also suggest that the decline in seismicity in the days before the eruption could be explained by the fact that the magma had then almost reached the surface, where the crust is weakest and there is therefore less resistance.

This situation shows that consideration must be given to the relationship between volcanoes and tectonic stress in eruption forecasting. A release of tectonic stress followed by a decline in deformation and seismicity rate may be a precursory activity for a certain type of eruption.

The second paper – titled “Rapid shifting of a deep magmatic source at Fagradalsfjall volcano, Iceland” – discusses the changes to the composition of the lava that flowed through Geldingadalir and the surrounding area as the eruption continued.

Scientists sampled the lava frequently during the first 50 days of the eruption and measured the volcanic gases around the eruption site. This revealed that the lava at Fagradalsfjall was directly sourced from a magma reservoir at great depth, at the boundary between the crust and the mantle – the near-Moho zone.

Eruption directly from the near-Moho zone has not been observed in other eruptions with real-time investigation. In these previous cases, the magma came from shallower levels in the crust. Until now, there has therefore been a lack of information about the deepest parts of magmatic systems. The eruption at Fagradalsfjall has provided the scientific community with new knowledge of the processes involved.

At the start of the eruption, the lava was relatively rich in magnesium in comparison with lava from other historical eruptions in Iceland, indicating an unusually hot magma supply. There was also a lot of carbon dioxide in the volcanic gases emitted from the eruption vent, indicating an unusually deep magma supply. The scientists explain that this suggests that the magma underwent little cooling on its way up through the crust to the surface. It is believed that the magma reservoir was located about 15 km from the surface.

The research also revealed that the composition of the lava at Fagradalsfjall radically changed as the eruption progressed. This suggests that during the eruption, a new magma was generated at greater depths than the magma already present in the reservoir.

The scientists point out that it has long been argued that different kinds of magma can mix deep in magmatic systems before an eruption. This study presents real-time evidence that these processes do occur.

Furthermore, changes to the composition of volcanic products show that new magma can flow into a deep reservoir rapidly, in a timescale of around 20 days, mixing with the magma already in the reservoir and potentially triggering the eruption.

These findings may aid our understanding of volcanoes and the geochemistry of the mantle and could support the development of models of magmatic systems all over the world.

Source: Icelandic Met Office, University of Iceland, The Watchers.

It will now be interesting to compare the conclusions of the 2021 eruption with those of the 2022 eruption. It will be particularly interesting to see if the last eruption is a continuation of that of 2021 or if they are two distinct events.

Captures d’écran de l’éruption de 2021

La géodésie sur les volcans // Volcano geodesy

Plusieurs paramètres sont à prendre en compte pour analyser le comportement des volcans et tenter de prévoir les éruptions : sismicité, température et composition des gaz, déformation du sol… Ce dernier paramètre est le domaine de la géodésie qui consiste à mesurer la déformation et l’évolution de la surface de la Terre. Un article récemment publié par le Hawaiian Volcano Observatory (HVO) nous donne plus de détails sur cette technologie.
Les principales données géodésiques actuellement utilisées par les scientifiques du HVO pour mesurer la déformation de surface sur le Kilauea sont fournies par les images GNSS (système global de navigation par satellite, qui comprend le GPS), l’inclinaison du sol (tilt en anglais) et l’interférométrie radar (InSAR).

Sur le Kilauea, le réseau de surveillance géodésique comprend plus de 70 stations GNSS et 15 inclinomètres qui enregistrent et transmettent des données en continu. Ces instruments nécessitent une maintenance; de plus, ils doivent être réactualisés périodiquement en raison de leur âge et doivent être remplacés s’ils sont détruits par l’activité volcanique comme en 2018.
A l’heure actuelle à Hawaii, le travail des scientifiques se focalise sur la reconstruction et l’amélioration du réseau géodésique afin de mieux détecter les risques liés à l’activité volcanique. Une partie du travail consiste à remplacer les instruments obsolètes et à améliorer le fonctionnement des instruments de surveillance en temps quasi réel dans des zones les plus sensibles du sommet du Kilauea et des zones de rift. Le rôle de ces instruments est de pouvoir détecter rapidement les mouvements du magma.
En 2018, des coulées de lave ont détruit 3 stations GNSS dans la Lower East Rift Zone (LERZ). Trois autres stations GNSS ont été détruites lors de l’effondrement de la caldeira sommitale du Kilauea. De nouvelles stations GNSS ont été rapidement déployées à proximité pour permettre une surveillance continue pendant la crise éruptive de 2018. Ces stations déployées rapidement comprennent des antennes GNSS montées sur trépied et qui appartiennent à la configuration utilisée pour les situations temporaires d’une durée de plusieurs jours à plusieurs semaines.
Bon nombre de ces sites où des antennes ont été installées rapidement ont été supprimés après 2018. Cependant, environ 13 d’entre eux sont toujours utilisés pour la surveillance en cas d’urgence et restent sur des trépieds temporaires. Ces sites seront modernisés et de nouveaux sites seront également mis en place pour remplacer ceux détruits en 2018.
Le HVO a déployé 3 nouvelles stations GNSS à fonctionnement semi-continu suite à l’éruption du Kilauea en décembre 2020. Ces stations ont permis aux scientifiques d’avoir une vue plus complète du retour du magma vers le sommet.
De même, le HVO a déployé un équipement GNSS à réponse rapide sur 2 repères préexistants lors de l’intrusion magmatique au niveau de la caldeira sud du Kilauea en août 2021. Cela a permis aux scientifiques de suivre la migration du magma depuis la caldeira vers le sud.
Dans l’article, l’Observatoire explique que le réseau géodésique permet aux scientifiques de surveiller les déformations du sol sur les volcans, de réagir face aux éruptions et de mieux comprendre le stockage et le mouvement du magma sous terre.
Source : USGS, HVO.

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Several parameters need to be taken into account to analyse the behaviour of volcanoes and try to predict eruptions: seismicity, gas temperature and composition, ground deformation… This last parameter is the domain of geodesy which is the study of measuring and understanding how the Earth’s surface deforms and changes. As article recently published by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) gives us more details about this technology.

The main geodetic datasets currently used by HVO scientists to measure surface deformation on Kilauea Volcano are GNSS (global navigation satellite system, which includes GPS), tilt, and satellite radar (InSAR) imagery.

On Kilauea, geodetic monitoring network includes over 70 GNSS stations and 15 tiltmeters that continuously record and transmit data. These instruments require routine maintenance, must be upgraded periodically due to age, and must be replaced if destroyed by volcanic activity such as in 2018.

Current upgrades focus on rebuilding and improving HVO’s geodetic network in order to better detect and respond to volcanic hazards related to Hawaiian Volcanoes. Some of the network upgrades include replacing out-of-date instruments and improving the network of near real-time monitoring instruments at critical areas on Kilauea’s summit and rift zones to support early detection of magma movement.

In 2018, lava flows destroyed 3 GNSS stations in the lower East Rift Zone. Another 3 GNSS stations were destroyed in the caldera collapses at Kilauea’s summit. New GNSS stations were rapidly deployed at nearby locations to allow for continued monitoring during the 2018 crisis. These rapidly deployed stations included GNSS antennas mounted on surveys tripods, which is a set-up used for temporary deployments that last several days to weeks.

Many of these rapidly deployed sites were removed after 2018. However, approximately 13 of them are still being used for emergency monitoring and remain on temporary tripods. These sites will be upgraded and new sites will also be installed to replace those destroyed in 2018.

HVO has deployed 3 new semi-continuous GNSS stations in response to the December 2020 Kilauea eruption. These stations gave scientists a more complete view of magma returning to the summit.

Similarly, HVO deployed rapid-response GNSS equipment at 2 pre-existing benchmarks during the Kilauea south caldera intrusion event in August 2021, allowing scientists to track the migration of magma from the south caldera to farther south.

In the article, the Observatory explains that the geodetic network ensures that scientists can monitor changes in the shape of volcanoes, respond to eruptions, and understand magma storage and movement underground.

Source: USGS, HVO.

Station géodésique GNSS sur le plancher de la caldeira du Kilauea (Crédit photo : HVO)

Exemple d’interférogramme InSAR du Kilauea pendant l’éruption de 2018 (Source: NASA / Université de Liverpool).

Islande : l’éruption de 2022 toujours pas officiellement terminée // Iceland : the 2022 eruption not yet officially over

Toute activité a cessé dans la Meradalir le 20 août 2022 et plus aucune lave n’était visible sur le site éruptif. Le 8 septembre, la Police islandaise, en accord avec la police de Suðurnes, a décidé de mettre un terme aux phases d' »Alerte et d’Incertitude » qui étaient en vigueur dans la région.
Les autorités continueront toutefois de surveiller de près la zone. Dans un communiqué de presse, le Département de Protection Civile a déclaré : « Il se peut que nous assistions à des épisodes d’intrusion et à des séismes à Reykjanes au cours des prochaines semaines. Les habitants sont invités à sécuriser les meubles et autres articles ménagers pour éviter les blessures et/ou les dégâtss à leurs maisons.” Le communiqué de presse indique également que des rangers resteront présents sur le site de l’éruption pour surveiller le comportement des visiteurs.La présence de la police et des secouristes sera progressivement réduite, bien qu’elle puisse être renforcée si nécessaire.Le Département de Protection Civile souligne le danger de s’aventurer sur la lave et rappelle que les cratères et la lave encore chaude sont protégés par les lois de préservation de la nature.
Source : Iceland Review.
La sismicité et le tremor éruptif montrent actuellement des valeurs basses sur la péninsule de Reykjanes. Un essaim sismique a été enregistré ces dernières heures dans le nord de l’Islande, au large de l’île de Grimsey, mais ce type d’activité sismique est assez fréquent dans la région et n’a pas d’origine volcanique.

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All activity ceased in Meradalir on August 20th, 2022 when no more lava could be seen on the eruptive site. On September 8th, the National Police Commissioner, in consultation with the Suðurnes Police, decided to revoke the Alert and Uncertainty Phases that had been in effect in the area,.

Authorities will continue to monitor the area closely. In a press release, the Department of Civil Protection and Emergency Management declared: « We can expect intrusion activity and earthquakes in Reykjanes over the coming weeks. Residents are encouraged to secure furniture and other household items to prevent injury and/or damages to their homes.” The press release also states that rangers will be positioned at the eruption site to monitor foot traffic. The presence of police and rescue workers will be gradually diminished in the area, although they will be dispatched if needed. The Department underscores the hazard of venturing onto the lava, noting that craters and hot lava are protected by nature-preservation laws.

Source: Iceland Review.

Seismicity and the eruptive tremor currently show low values on the Reykjanes Peninsula. A seismic swarm was recorded in the past hours in northern Iceland, off Grimsey, but this type of seismic actovity is quite frequent in the area and has no volcanic origin.

Tout est calme sur le site de l’éruption (Image webcam)

Le Mont Rainier n’est pas entré en éruption! // Mount Rainier has not erupted!

J’ai écrit à plusieurs reprises qu’il faut être prudent avant de dire qu’un volcan est entré en éruption ou va entrer en éruption simplement en regardant le panache qui sort du cratère. J’ai étudié le panache que l’on peut voir au-dessus du cratère de La Fossa sur l’île éolienne de Vulcano (Sicile) et j’en ai conclu que sa morphologie dépend largement de la température et de l’hygrométrie de l’air ambiant. Un panache qui a l’air très fin lorsque l’air est sec peut devenir assez impressionnant lorsque le temps est froid et humide.
Ce phénomène a été observée ces derniers jours sur le Mont Rainer, un volcan de la chaîne des Cascades dans l’État de Washington. En voyant une étrange formation nuageuse au-dessus du volcan, certaines personnes ont pensé que ce pouvait être le signe de son réveil. Cependant, les scientifiques américains ont vite dissipé toute inquiétude. Ils ont contrôlé l’activité sismique et les différents capteurs installés sur le volcan. Ils se sont aussi appuyés sur un groupe de volcanologues qui effectuaient des travaux sur la montagne et ils ont confirmé qu’aucune activité inhabituelle n’avait lieu sur le Mont Rainier. Les responsables du parc national ont ajouté qu’il s’agissait probablement d’un nuage lenticulaire, qui se forme généralement lorsque les vents soufflent sur et autour d’un terrain accidenté.
L’USGS a déclaré que s’il y avait une hausse de l’activité volcanique, les capteurs sismiques donneraient immédiatement des informations. La population à proximité du Mount Rainier a été informée des dangers potentiels. L’une des plus grandes menaces réside dans les coulées de boue – ou lahars – qui pourraient se déclencher si une augmentation de la chaleur sous le volcan faisait fondre les glaciers. Il faut noter qu’avec le réchauffement climatique la plupart des glaciers sur le Rainier ont perdu une grande partie de leur volume de sorte que les coulées de boue soient probablement moins dévastatrices.
Source : médias d’information américains.

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As I put it several times, one should be careful before saying a volcano is erupting or going to erupt just by looking at the plume that comes out of the crater. I have studied the plume that can be seen above La Fossa Crater on the Aeolian island of Vulcano (Sicily) and I have concluded that the morphology of the plume largely depends on the ambient temperature and hygrometry. A plume that looks very thiin when the air is dry may become quite impressive when the weather is cold and wet.

This confusion was observed in the past days at Mount Rainer, a volcano of the Cascade Range in the State of Washington. When seeing an odd-looking cloud formation over the volcano, some people thought the volcano was giving a warning. However, experts quickly downplayed any concerns. They looked at seismic activity, sensors and relied on a group of volcanologists who were doing work on the mountain to confirm that was no unusual activity taking place. Mount Rainier National Park officials added that the cloud was likely a lenticular cloud, which typically forms when winds blow over and around rough terrain.

The USGS said if there was any increase in volcanic activity, seismic sensors would likely pick up on activity first. Residents living close to Mount Rainier have been informed about potential hazards. One of the greatest threats lies with the mudflows – or lahars- that could be triggred if an increase in heat beneath the volcano melted the glaciers. It should be noted that with global warming most glaciers have lost a large part of their ice so that the mudflows might be less devastating.

Source: US news media.

Pas d’éruption du Mont Rainier. De simples nuages….

Le Mont Rainier par temps clair

Les glaciers ont bien fondu sur le Mont Rainier

La voie à suivre en cas de lahars… (Photos: C. Grandpey)