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Yellowstone (1) : le passé du super volcan // Yellowstone (1) : the past of the super volcano

Dans le dernier épisode de ses Yellowstone Caldera Chronicles, l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone explique au public à quoi ressemblait Yellowstone avant que l’activité volcanique recouvre d’immenses étendues d’épaisses coulées de lave et de cendres.
Pour ce faire, les géologues ont examiné les zones bordant la région de Yellowstone, les chaînes de montagnes, les types de roches et les failles qui composent des secteurs comme la Chaîne Teton et Jackson Hole, et comme le chaînon Gallatin (Gallantin Range) et la Paradise Valley.
Comme je l’ai expliqué dans un article précédent, il y a environ 4 à 7 millions d’années, le point chaud de Yellowstone se trouvait sous le sud-est de l’Idaho où il alimentait les éruptions du champ volcanique Heise. Plusieurs grandes caldeiras ont été formées par des explosions majeures qui ont répandu des cendres sur le paysage jusqu’à Jackson Hole et la zone qui est aujourd’hui Yellowstone.
Le paysage prévolcanique de Yellowstone était principalement constitué de zones de haute altitude et il n’y avait pas de bassin comme c’est le cas aujourd’hui. Au lieu de cela, des chaînes de montagnes s’étendaient principalement du nord-nord-ouest au sud-sud-est. Les chaînes de montagnes Gallatin et Madison actuelles au nord étaient probablement reliées à la chaîne Teton et à d’autres montagnes au sud, formant des ensembles de chaînes continues qui étaient toutes délimitées par de grandes failles. Des chaînes délimitées par des failles comme celles-ci sont courantes dans tout l’ouest des États-Unis aujourd’hui. Elles font partie de la province Basin and Range, qui s’étend de l’est de la Californie à l’ouest du Wyoming et du Montana.
On peut voir les preuves de ces anciennes chaînes de montagnes continues dans les cartes montrant l’agencement des séismes et des bouches éruptives. Les cartes montrent plusieurs bandes de sismicité du nord-nord-ouest au sud-sud-est sous la caldeira de Yellowstone. Elles délimitent peut-être les failles encore existantes qui contrôlaient les chaînes de montagnes qui ont été détruites lorsque de grandes éruptions explosives ont commencé dans la région de Yellowstone.

Carte des séismes à Yellowstone entre 1973 et 2023. On remarquera dans la partie sud du Parc national de Yellowstone une série de bandes sismiques orientées nord-nord-ouest / sud-sud-est. Il se peut que ces alignements reflètent des failles associées à des chaînes de montagnes qui ont été détruites lors de la formation de la caldeira de Yellowstone il y a 631 000 ans.

Il existe également plusieurs alignements de points d’émission de lave rhyolitique orientés plus ou moins du nord-nord-ouest au sud-sud-est, actifs après la formation de la caldeira de Yellowstone, en particulier il y a environ 160 000 à 70 000 ans. Tout comme les schémas montrant les séismes, les alignements de bouches éruptives pourraient également avoir été contrôlés par les failles préexistantes associées aux chaînes de montagnes détruites.

Carte géologique de la caldeira de Yellowstone montrant les emplacements et les âges des éruptions de rhyolite les plus récentes. On remarquera deux séries d’alignements de bouches éruptives nord-nord-ouest / sud-sud-est. Il se peut qu’ils reflètent des orientations de failles sous-jacentes associées à des chaînes de montagnes qui ont disparu lors de la formation de la caldeira de Yellowstone il y a environ 631 000 ans.

Étant donné qu’il y avait des montagnes dans toute la région de Yellowstone avant les grandes explosions, l’érosion a été un processus déterminant. Les hautes chaînes de montagnes ont été progressivement érodées et les sédiments qui se sont détachés de ces sommets se sont accumulés dans les vallées à la base des chaînes. Certains de ces sédiments existent encore aujourd’hui; ils sont recouverts d’épaisses couvertures de cendres provenant des éruptions qui ont formé la caldeira de Yellowstone.
Les premières éruptions volcaniques de la région de Yellowstone ont commencé il y a au moins 2,2 millions d’années. La première des trois grandes éruptions ayant donné naissance à une caldeira s’est produite il y a 2,08 millions d’années; elle a répandu d’épaisses couches de cendres sur une très grande surface et modifié considérablement le paysage.
L’Observatoire Volcanologique de Yellowstone indique qu’aujourd’hui, de nombreux visiteurs du Parc national approchent la région par le nord, le sud ou l’ouest. Les géologues conseillent à ces personnes de prendre un moment pour apprécier le paysage qu’elles traversent. Ces zones illustrent aujourd’hui à quoi ressemblait Yellowstone il y a quelques millions d’années.

Voici le lien menant à l’article. Vous y trouverez les cartes avec une résolution plus élevée :
https://www.usgs.gov/observatories/yvo/news/what-did-yellowstone-look-it-became-wonderland

Source : USGS / YVO.

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In the latest episode of its Yellowstone Caldera Chronicles, the Yellowstone Volcano Observatory explains the public what Yellowstone looked like before volcanic activity covered huge swaths of land with thick lava and ash flows.

The geologists have looked at the characteristics of the areas bordering the Yellowstone region, at the mountain ranges, rock types, and faults that make up areas like the Tetons and Jackson Hole, and like the Gallatins and Paradise Valley.

As I explained in a previous post, during about 4–7  million years ago, the Yellowstone hotspot was located under southeastern Idaho, feeding eruptions occurring from the Heise volcanic field. That sequence included multiple large calderas that formed via major explosions, spreading ash across the landscape, including Jackson Hole and the area that is now Yellowstone.

The pre-volcanic Yellowstone landscape was mostly made of high-elevation areas and there was no basin present like there is today.  Instead, mountain ranges ran mostly north-northwest to south-southeast. Today’s Gallatin and Madison ranges in the north were probably connected to the Tetons and other mountains to the south, forming sets of continuous ranges that were all bounded by large faults.  Fault-bounded ranges like these are common throughout the western USA today. They are part of the Basin and Range province, which extends from eastern California to western Wyoming and Montana.

We can see the evidence for these formerly continuous mountain ranges in patterns of earthquakes and eruptive vents.  Seismicity maps show several north-northwest to south-southeast bands of earthquakes beneath Yellowstone Caldera, possibly delineating the still-existing faults that controlled the mountain ranges that were blown apart when large explosive eruptions began in the Yellowstone region. (see map above)

There are also several roughly north-northwest to south-southeast alignments of vents for rhyolite lava flows that erupted after Yellowstone Caldera formed, especially during about 160,000 to 70,000 years ago.  Just like patterns of earthquakes, the vent alignments might also have been controlled by the preexisting faults associated with the destroyed mountain ranges. (see map above)

Because there were mountains throughout the Yellowstone region before the big explosions, erosion was an important process.  The high mountain ranges were gradually being ground down, and sediments eroded from these peaks accumulated in valleys at the bases of the ranges.  Some of these sediments still exist today, capped by thick blankets of ash from caldera-forming eruptions of the Yellowstone system.

The first volcanic eruptions from the Yellowstone region began at least 2.2 million years ago, and the first of three great caldera-forming eruptions occurred 2.08 million years ago, spreading thick ash over a very large area and dramatically altering the landscape.

The Yellowstone Volcano Observatory indicates that today, many visitors to Yellowstone National Park approach the area from the north, south, or west. Geologists advise these persons to take a moment to appreciate the landscape they are traversing.  Those areas today exemplify what Yellowstone used to look like a few million years ago.

Here is the link leading to the article. You will find the maps with a higher resolution :

https://www.usgs.gov/observatories/yvo/news/what-did-yellowstone-look-it-became-wonderland

Source : USGS / YVO.

Des livres pour Noël !

Un récent sondage a révélé que le livre restait le cadeau préféré de Français pour Noël. Pourquoi ne pas faire entrer vos parents ou amis dans le monde des volcans avec le dernier livre écrit conjointement avec Dominique Decobecq « Histoires de Volcans, Chroniques d’éruptions » (Éditions Omniscience – 39 euros)?

Vous pouvez aussi les faire entrer dans monde des légendes avec « Mémoires volcaniques » (Éditions Séquoia – 15 euros), écrit conjointement avec Jacques Drouin avec lequel j’ai collaboré pour « Dans les pas de l’Ours » Éditions Séquoia – 15 euros), un ouvrage pour grands et petits qui fait voyager dans de nombreux pays fréquentés par les plantigrades.

Je peux vous faire parvenir ces livres dédicacés (frais d’envoi à ma charge) à condition de m’indiquer par mail (claude.grandpey@orange.fr) le nom de la personne qui sera gâtée, ainsi que vos coordonnées postales.

Hausse de la sismicité sur le Mont Adams (État de Washington) // Increase in seismicity at Mt Adams (Washington State)

Dressant ses 3743 mètres à environ 55 km à l’est du mont St. Helens dans l’État de Washington, le mont Adams n’est pas le plus connu des volcans de la Chaîne des Cascades. Cependant, ses éruptions peuvent être destructrices et plusieurs localités seraient en danger si un tel événement se produisait. Une hausse de la sismicité a été enregistrée sur le Mont Adams en septembre 2024. Six événements entre M0,9 et M2,0 ont secoué le volcan C’est le plus grand nombre de séismes pour un mois depuis le début de la surveillance de ce volcan en 1982. Le Mont Adams est entré en éruption pour la dernière fois il y a entre 3 800 et 7 600 ans.
Aucune déformation du sol n’a été observée via l’imagerie satellite. Aucune information concernant les émissions de gaz n’est disponible car le Mont Adams n’a pas de programme d’échantillonnage de gaz. Actuellement, la couleur de l’alerte aérienne est Verte et le niveau d’alerte volcanique est Normal.
Le Mont Adams fait partie du champ volcanique Mont Adams-King Mountain, orienté nord-sud, suivant ainsi l’alignement de la Chaîne des Cascades. Ce champ comprend plus de 120 volcans plus petits répartis dans plusieurs comtés. Le Mont Adams est le deuxième volcan le plus haut de l’État de Washington après le Mont Rainier et le plus imposant volcan actif de l’État, tant en superficie qu’en volume. Malgré sa taille, son activité la plus fréquente est effusive, avec surtout des coulées de lave plutôt que des éruptions explosives.
Au cours des 12 000 dernières années, le Mont Adams a connu quatre coulées de lave qui n’ont toutefois parcouru que quelques kilomètres depuis leur source. La plus grande menace pour les localités à proximité est le risque de lahars. L’histoire montre qu’ils ont atteint la région de Trout Lake il y a environ 6 000 et 300 ans. Aujourd’hui, Trout Lake est une bourgade de 822 personnes à 22 km au sud du volcan.
Des avalanches de roches et de neige déclenchées par des glissements de terrain se sont également produites. La plus récente a eu lieu en 1987, mais n’a parcouru que quelques kilomètres.
L’USGS a classé le Mont Adams parmi les volcans à haut risque aux États Unis. Ce classement prend en compte à la fois les dangers liés à l’activité volcanique et l’exposition potentielle des zones habitées à proximité : Trout Lake, mais aussi Glenwood (220 habitants), située à 25 km au sud-sud-est du volcan.
Source : USGS, Smithsonian Institution.

Photos: C. Grandpey

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Rising about 55 km east of Mount St. Helens in Washington State, Mount Adams (3,743 m) is not the best known of the volcanoes on the Cascade Range. However, its eruptions can be destructive and several communities would be at risk if such an event occurred. An increase in seismicity was recorded at Mount Adams in September 2024. Six events between M0.9 and M2.0 struck the volcano, the highest monthly total since monitoring began in 1982. Mount Adams last erupted between 3 800 and 7 600 years ago.

No detectable ground deformation at the volcano could be observed via satellite imagery. No information regarding gas emissions is available since Mount Adams has no gas sampling programs. Currently, the Aviation Color Code for the volcano is Green, and the Alert Level is Normal.

Mount Adams is part of the north-south trending Mount Adams-King Mountain volcanic field.

This field includes more than 120 smaller volcanoes spread across several counties. Mount Adams is the second tallest volcano in Washington State and the largest active volcano in the state in both area and volume. Despite its size, its typical activity has been effusive, primarily producing lava flows rather than explosive eruptions.

In the last 12 000 years, Mount Adams has experienced four lava flows that travelled only a few kilometers from their source. The greatest threat to nearby communities is the potential for lahars, History shows that they flowed as far as the Trout Lake area about 6 000 and 300 years ago. Today, Trout Lake is a community of 822 people located 22 km south of the volcano.

Smaller landslide-triggered avalanches of rock and snow have also occurred, most recently in 1987, although they did not travel more than a few kilometers.

USGS ranks Mount Adams as a high-threat volcano. This ranking considers both the volcano’s hazards and the potential exposure of nearby communities : Trout Lake and Glenwood (population 220), located 25 km SSE of the volcano.

Source : USGS, Smithsonian Institution.

L’intelligence artificielle arrive en volcanologie // Artificial intelligence arrives in volcanology

Des scientifiques de l’Université de Grenade ont développé un algorithme d’apprentissage automatique très précis censé prévoir les éruptions volcaniques. [L’apprentissage automatique (machine learning en anglais) est un champ d’étude de l’intelligence artificielle qui vise à donner aux machines la capacité d’« apprendre » à partir de données, via des modèles mathématiques].

Les travaux de ces scientifiques, publiés récemment dans Frontiers in Earth Science, montrent que cette technologie peut permettre de mieux comprendre et prévoir l’activité volcanique. Au final, elle permettra une meilleure préparation aux catastrophes et réduira les risques volcaniques.
Les chercheurs ont analysé un vaste ensemble de données sismiques de l’Etna (Sicile) couvrant plusieurs décennies. En appliquant le modèle d’apprentissage automatique à des données historiques, ils ont pu identifier les signaux sismiques qui précédaient systématiquement les éruptions. La capacité prédictive de l’algorithme a ensuite été testée en utilisant des données sismiques plus récentes. On aboutit à un taux de précision impressionnant, de plus de 90 %.​  Les chercheurs insistent sur le fait que cette approche peut être appliquée à différents systèmes volcaniques à travers le monde.
En appliquant des techniques de traitement du signal aux enregistrements sismiques, les scientifiques ont fait apparaître quatre caractéristiques sismiques différentes, qui évoluent lorsque le système volcanique s’approche d’un épisode éruptif. Ils ont ensuite élaboré une matrice temporelle avec ces paramètres et attribué une étiquette à chaque instant temporel en fonction de l’état réel de l’activité volcanique (simple activité, situation pré-éruptive, situation éruptive). Restait à résoudre le problème du développement de systèmes d’alerte précoce transférables entre volcans. Pour cela, les auteurs de l’étude ont appliqué leur méthodologie à des bases de données associées à différents systèmes volcaniques, y compris des données concernant des épisodes explosifs et effusifs, enregistrées dans plusieurs scénarios volcaniques à conduits ouverts et fermés. Les volcans pris en compte sont l’Etna (Sicile), le Bezymianny (Kamchatka), Volcán de Colima (Mexique), le Mont St. Helens et l’Augustine. (États Unis).
On peut être optimiste quant à la capacité de l’algorithme d’apprentissage automatique à prévoir correctement les éruptions d’autres volcans actifs à travers le monde. Cette technologie peut faciliter l’approche des catastrophes en fournissant des alertes précoces et en permettant aux autorités de mettre en œuvre des plans d’évacuation et de prévoir d’autres mesures de sécurité.
L’étude montre le potentiel de l’apprentissage automatique et d’autres avancées technologiques dans la recherche géophysique. La capacité des algorithmes d’apprentissage automatique à analyser des informations complexes et à identifier des modèles cachés peut être utilisée dans un large éventail d’applications des sciences de la Terre, notamment la prévision des séismes et la modélisation climatique. Les chercheurs vont maintenant s’efforcer d’améliorer leur modèle et de tester sa pertinence dans divers environnements volcaniques.

Référence:

Universal machine learning approach to volcanic eruption forecasting using seismic features – Pablo Rey Devesa et al. — Frontier in Earth Science, June 26, 2024 – https://doi.org/10.3389/feart.2024.1342468

Source : The Watchers.

Episode éruptif sur l’Etna (Photo: C. Grandpey)

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L’utilisation de l’intelligence artificielle dans la prévision volcanique et celle d’autres phénomènes naturels semble prometteuse. Cependant, il faut garder à l’esprit que l’intelligence artificielle fait partie de la science exacte alors que les éruptions dépendent des caprices de la Nature qui sont souvent imprévisibles !

Des progrès ont été réalisées au cours des dernières décennies en matière de prévision éruptive, mais il reste encore beaucoup à faire pour déjouer les traquenards mis sur le chemin des scientifiques par Dame Nature. L’intelligence artificielle permettra peut-être aussi un jour d’empêcher que des populations se fassent tuer par de puissants séismes.

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Scientists at the University of Granada developed a very accurate machine-learning algorithm for predicting volcanic eruptions. Their work, published recently in Frontiers in Earth Science, demonstrates how this technique can assist us in better understanding and forecasting volcanic activity, which is a crucial step toward increasing disaster preparedness and decreasing volcanic dangers.

The researchers analyzed a large dataset of seismic recordings from Mount Etna gathered over several decades. By training the machine learning model on historical data, they were able to identify seismic signals that consistently preceded eruptions. The algorithm’s prediction capacity was then tested against more recent seismic data, and it achieved an impressive accuracy rate of more than 90%.​  The researchers insist that it is transferable to different volcanic systems around the world.

By applying signal processing techniques on seismic records, the scientists extracted four different seismic features, which usually change their trend when the system is approaching an eruptive episode. Then, they built a temporal matrix with these parameters and defined a label for each temporal moment according to the real state of the volcanic activity (Unrest, Pre-Eruptive, Eruptive). To solve the remaining problem of developing early warning systems that are transferable between volcanoes, the authors of the study applied their methodology to databases associated with different volcanic systems, including data from both explosive and effusive episodes, recorded at several volcanic scenarios with open and closed conduits: Mt. Etna, Bezymianny, Volcán de Colima, Mount St. Helens and Augustine.

The machine learning algorithm’s performance in properly predicting eruptions bodes well for its application to other active volcanoes across the world. This technology can help with disaster planning by providing early warnings and allowing authorities to enact evacuation plans and other safety measures on time.

The study demonstrates the greater potential of machine learning and other such technological advancements in geophysical research. Machine learning algorithms’ capacity to analyze complicated information and identify hidden patterns can be applied to a wide range of earth science applications, including earthquake prediction and climate modeling. The researchers intend to enhance their model further and test its relevance to various volcanic environments.

Reference:

Universal machine learning approach to volcanic eruption forecasting using seismic features – Pablo Rey Devesa et al. — Frontier in Earth Science, June 26, 2024 – https://doi.org/10.3389/feart.2024.1342468

Source : The Watchers.

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The use of artificial intelligence in volcanic prediction and the prediction of other natural phenomena looks promising. However, onse should keep in mind that artificial intelligence is part of exact science whereas eruptions depend on Nature’s whims which can be unpredictable !

Progress has been made in recent decades in eruptive prediction, but much remains to be done to thwart the traps put in the path of scientists by Mother Nature. Artificial intelligence may one day make it possible to prevent populations from being killed by powerful earthquakes.