Étiquette : étude

Nouvelle approche des volcans basaltiques // New approach to basaltic volcanoes

Une nouvelle étude publiée le 7 août 2023 dans les Proceedings de l’Académie Nationale des Sciences (PNAS) apporte une nouvelle lumière sur l’éruption des volcans basaltiques comme le Kilauea et le Mauna Loa à Hawaii.
Selon les auteurs de l’étude, les volcans situés à l’intérieur des plaques tectoniques n’entrent pas en éruption comme les scientifiques le pensaient jusqu’à présent. Les chercheurs expliquent que le magma à l’intérieur de ces volcans est propulsé vers la surface par le dioxyde de carbone, et non par l’eau, comme on le pensait généralement. Ce magma provient également de réservoirs beaucoup plus profondes qu’on ne l’avait estimé; il prend naissance dans le manteau terrestre à des profondeurs de 20 à 30 kilomètres, et non dans la croûte externe, à 7 à 13 km de profondeur.
Selon l’un des auteurs de l’étude, « cela change complètement le paradigme de la façon dont ces éruptions se produisent. En effet, dans tous les modèles volcaniques c’est l’eau qui est considérée comme principal moteur des éruptions, mais l’eau n’a pas grand-chose à voir avec ces volcans. C’est le dioxyde de carbone qui fait remonter le magma des profondeurs. »
Les chercheurs avaient déjà imaginé que le CO2 pourrait alimenter ce type d’éruption, après avoir remarqué que les éruptions extrêmement explosives n’ont pas toujours les plus fortes concentrations d’eau dans la lave. La nouvelle étude confirme cette théorie.
Cette nouvelle approche concerne des volcans basaltiques qui se trouvent à l’intérieur, plutôt qu’en bordure, des plaques tectoniques. Les volcans basaltiques émettent une lave qui a une viscosité inférieure à celle des autres volcans; elles donc plus fluide et se déplace plus rapidement. Ces volcans peuvent être très explosifs lorsqu’ils entrent en éruption, surtout si la lave est relativement froide et remonte rapidement à la surface, entraînant la formation de cristaux qui sont ensuite projetés.
Parmi les volcans basaltiques, on peut citer le Kilauea et le Mauna Loa à Hawaï, ou encore le Pico do Fogo dans l’archipel du Cap Vert dans l’océan Atlantique. Ce volcan est au cœur de la dernière étude. Il est très actif, avec 30 éruptions connues depuis le 15ème siècle. La dernière éruption a commencé le 23 novembre 2014 et s’est terminée le 8 février 2015, avec des coulées de lave qui ont recouvert plus de 4 kilomètres carrés de terres, ainsi que deux villages. (voir la description de l’éruption sur ce blog)
Les chercheurs ont analysé la composition de minuscules poches de lave en fusion emprisonnées dans les coulées du Fogo et ont découvert qu’elles contenaient de grandes quantités de CO2 qui avait été cristallisé à une pression correspondant à une profondeur de 20 à 30 km. Cela signifie que le magma provenait de l’intérieur du manteau et non de la croûte. Les résultats des analyses indiquent que les bulles de CO2 font remonter le magma des profondeurs du manteau.
L’auteur principal de l’étude explique que « sur le Fogo, c’est très certainement le dioxyde de carbone qui fait remonter rapidement le magma, et cela joue probablement un rôle important dans son comportement explosif. Le magma a une viscosité extrêmement faible ».
La découverte mise en évidence par cette étude pourrait permettre de réduire les risques générés par ces éruptions.
Vous trouverez l’étude à cette adresse :
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2302093120

Source : Live Science via Yahoo Actualités.

——————————————

A new study published on August 7th, 2023 in the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) brings a new approach to the eruption of basaltic volcanoes like Kilauea and Mauna Loa in Hawaii.

According to the authors oof the study, volcanoes that sit within tectonic plates don’t erupt how scientists thought they did. They explain that magma within these volcanoes is propelled up and out of the ground by carbon dioxide, not by water, as was previously thought. This magma also shoots up from much deeper reserves than previously estimated, originating in Earth’s mantle at depths of 20 to 30 kilometers, rather than in the outer crust, 7 to 13 km deep.

A co-author of the research says that « this completely changes the paradigm of how these eruptions happen, All volcanic models have been dominated by water as the main eruption driver, but water has little to do with these volcanoes. It’s carbon dioxide that brings this magma from the deep Earth. »

Researchers had already suggested that CO2 may fuel this type of eruption, tipped off by the finding that extremely explosive eruptions don’t always have the highest concentrations of water in the lava, but the new study finally confirms this theory.

The discovery relates to basaltic volcanoes that sit within tectonic plates rather than on their edges. Basaltic volcanoes spew lava that has a lower viscosity than other volcanoes, meaning it is more fluid and travels faster. These volcanoes can be highly explosive when they erupt, especially if the lava is relatively cool and whooshes up to the surface rapidly, leading to the formation of crystals that are then flung across the landscape.

Examples of basaltic volcanoes include Kilauea and Mauna Loa in Hawaii, as well as Pico do Fogo in the Cabo Verde archipelago in the Atlantic Ocean, which is at the heart of the latest study. Pico do Fogo is a very active volcano, with 30 known eruptions since records began in the 15th century. The last eruption began on November 23rd, 2014 and came to an end on February 8th, 2015, with lava flows covering more than 4 square kilometers of land and two villages. (see the description of the eruption on this blog)

The researchers analyzed the composition of tiny pockets of molten lava trapped in rocks on Fogo and found that they contained high amounts of CO2 that had been crystallized at a pressure consistent with a depth of 20 to 30 km. This implied that the magma had risen from within the mantle rather than from the crust. The results of the analyses indicate that CO2 bubbles drive magma up from deep within the mantle.

The lead author of the study explains that « at Fogo the magma must be driven up fast by the carbon dioxide and this likely plays a significant role in its explosive behaviour. The magma has extremely low viscosity. »

The discovery could help mitigate the danger posed by these eruptions.

You will find the study at this address :

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2302093120

Source : Live Science via Yahoo News.

Image satellite de l’éruption du Fogo en 2014 (Source : NASA)

Les Champs Phlégréens, une bombe à retardement ? Are the Phlegrean Fields a time bomb ?

Selon une étude effectuée par des chercheurs du University College de Londres et de l’Institut national italien de recherche en géophysique et volcanologie, le volcan des Champs Phlégréens, en sommeil depuis près de six siècles, se rapprocherait d’une possible éruption. Les chercheurs expliquent que le volcan s’est fragilisé au fil du temps et qu’il est donc plus susceptible de lâcher prise.

Des articles de ce type sont publiés régulièrement et, au final, on se rend compte qu’on n’en sait guère plus sur les risques à court terme générés par cette zone volcanique en milieu urbain.
La nouvelle étude a utilisé un modèle de fracturation volcanique pour interpréter les modèles de sismicité et de soulèvement du sol. On a enregistré des dizaines de milliers de séismes autour du volcan, et la ville de Pouzzoles, qui se trouve au cœur des Champs Phlégréens, s’est soulevée de près de 4 mètres à cause des épisodes de bradyséisme qui affectent la région. Selon les chercheurs, ces événements ont étiré des parties du volcan « presque jusqu’au point de rupture », et le sol semble « prêt à se rompre plutôt que plier. »

Incrustations de coquillages dans les colonnes du temple dit de Serapis à Pouzzoles (Photo: C. Grandpey)

Les séismes sont causés par le mouvement de fluides sous la surface. La nature de ces fluides reste toutefois inconnue, mais les chercheurs pensent qu’il peut s’agir de roche en fusion, de magma ou de gaz volcaniques.
Les séismes se sont produits pendant les périodes d’activité du volcan. La dernière éruption a eu lieu en 1538 et le volcan a montré des signes d’activité pendant des décennies, avec des pics dans les années 1950, 1970 et 1980. Il a traversé une période d’activité « plus lente » au cours des 10 dernières années, mais 600 séismes ont été enregistrés en avril, ce qui représente un nouveau record mensuel.
On qualifie souvent les Champs Phlégréens de « supervolcan »capable de produire des éruptions de catégorie 8, le niveau le plus élevé sur l’Indice d’explosivité volcanique (VEI). Cependant, cette appellation est abusive car la plus puissante éruption jamais enregistrée appartient à la catégorie 7 sur le VEI.

Vue de la Solfatara, le point le plus chaud des Champs Phlégréens (Photo: C. Grandpey)

Dans sa conclusion, l’étude indique que si les Campi Flegrei sont peut-être proches de la rupture, rien ne prouve qu’une éruption se produira réellement. « La rupture peut ouvrir une fissure à travers la croûte, mais le magma doit encore pousser au bon endroit pour qu’une éruption se produise. »
Source  : Médias d’information scientifique.

Le problème avec les Champs Phlégréens,c’est que le volcan se trouve dans une zone densément peuplée du sud de l’Italie. Si une éruption devait se produire, elle serait annoncée par plusieurs paramètres géophysiques et géochimiques, mais elle pourrait se déclencher rapidement et le temps d’évacuation de la population pourrait être très court. L’infrastructure des villes dans cette partie du pays rendrait probablement l’opération très compliquée. 500 000 personnes vivent dans ce que la Protection civile a désigné zone rouge, la plus à risque. 800 000 autres personnes vivent dans la zone jaune.

L’évacuation de Pouzzoles sera forcément compliquée (Photo: C.Grandpey)

Les autorités ont élaboré un plan d’évacuation, en vertu duquel les habitants auront trois jours pour partir par leurs propres moyens ou par les transports en commun. Le niveau d’alerte – vert, jaune, orange et rouge – est revu mensuellement. Le niveau d’alerte à Pouzzoles est actuellement Jaune. Les habitants reçoivent des alertes lorsque se produisent des séismes d’une magnitude de M 1,5 ou plus.

Ce n’est pas la première fois qu’une étude est publiée, mettant en garde contre une possible éruption des Champs Phlégréens à court terme. Cependant, des événements récents ont montré que notre capacité à prévoir les éruptions est très faible. Il faut juste croiser les doigts et espérer que ce volcan ne causera pas une catastrophe humaine comme le Vésuve voisin l’a fait dans le passé.

———————————————

According to a study conducted by researchers from England’s University College London and Italy’s National Research Institute for Geophysics and Volcanology, the Campi Flegrei volcano, which has been dormant for nearly six centuries, is inching closer to a possible eruption. The researchers explain that the volcano has become weaker over time and as a result is more prone to rupturing.

Articles of this type are published regularly and, in the end, we realize that we know little more about the short-term risks generated by this volcanic zone in an urban environment.

The new study used a model of volcano fracturing to interpret the patterns of earthquakes and ground uplift. There have been tens of thousands of earthquakes around the volcano, and the town of Pozzuoli, which rests on top of Campi Flegrei, has been lifted by nearly 4 meters as a result of them. The quakes and rising earth have stretched parts of the volcano « nearly to the breaking point, » according to a news release about the study, and the ground seems to be breaking, rather than bending.

The earthquakes are caused by the movement of fluids beneath the surface. It’s not clear what those fluids are, but researchers say they may be molten rock, magma or natural volcanic gas.

The earthquakes have taken place during the volcano’s active periods. While it last erupted in 1538, it has been « restless » for decades, with spikes of unrest occurring in the 1950s, 1970s and 1980s. There has been « a slower phase of unrest » in the past 10 years, but 600 earthquakes were recorded in April, setting a new monthly record.

Campi Flegrei is often referred to as a « supervolcano, » which can produce eruptions reaching a category 8 — the highest level on the Volcano Explosivity Index (VEI). However, the biggest-ever eruption only ranked as a category 7 on the VEI.

The study’s conclusion says that while Campi Flegrei may be closer to rupture, there is no guarantee that this will actually result in an eruption. « The rupture may open a crack through the crust, but the magma still needs to be pushing up at the right location for an eruption to occur. »

Source : Scientific news media.

The problem with the Phlegrean Fields is that the volcano is located in a densely populated area of southern Italy. Should an eruption occur, it will be annouced by several geophysical and geochimical parameters, but it could be triggered rapidly and the time to evacuate the population might be very short. The infrastructure of town in this part of the country would probably make the operation very complicated. 500,000 people live in what Italy’s civil protection agency has designated the red zone – the area at highest risk. Another 800,000 people live in the yellow zone.

Authorities have drawn up an evacuation plan, under which residents will be moved out using their own or public transport within three days. The risk level – green, yellow, orange and red – is reviewed monthly. The alert level in Pozzuoli is currently yellow. Locals receive alerts for all tremors of a magnitude of 1.5 or greater.

This is not the first time a study has beeen released, warning of a possible eruption of the Campi Flegrei in the short term. However, recent events have shown that our ability to predict eruptions is very low. We just need to cross our fingers and hope this volcano will not cause a human disaster like neighbouring Vesuvius did in the past.

Effet du brouillard volcanique sur les résultats scolaires à Hawaii // Impact of vog on school results in Hawaii

L’éruption du Mauna Loa fin novembre 2022 a généré du vog – contraction de volcanic smog – autrement dit du brouillard volcanique, mélange de cendres, de dioxyde de soufre (SO2) et d’autres gaz.
Ce brouillard volcanique peut entraîner des difficultés respiratoires, des maux de tête et/ou de gorge, des yeux larmoyants chez les personnes qui vivent à proximité du panache.
Une nouvelle étude menée par une équipe scientifique incluant des chercheurs du Départment d’Economie de l’Université d’Hawaii à Manoa, de l’Economic Research Organization et du University College de Londres explique que le vog a des effets néfastes sur les résultats scolaires. Ces effets sont particulièrement prononcés pour les élèves les plus pauvres qui subissent des impacts plus importants que les élèves issus de milieux plus favorisés. De plus, cet impact est plus important dans les zones où les niveaux de pollution sont plus élevés, comme le sud de l’île d’Hawaii.
L’une des principales conclusions de l’étude est qu’une mauvaise qualité de l’air peut compromettre les résultats scolaires des élèves défavorisés et, par conséquent, exacerber les inégalités sociales et économiques. Des travaux récents d’économistes de l’Université d’Hawaii ont également démontré que le vog entraîne une forte augmentation des visites aux urgences des hôpitaux en raison des problèmes respiratoires.
Vous trouverez plus de détails sur l’étude à cette adresse :
https://bigislandnow.com/2022/12/28/vog-air-pollution-predicted-to-hurt-student-test-scores-on-big-island/
Source : Université d’Hawaii.

°°°°°°°°°°

S’agissant de l’activité volcanique, les webcams montrent un calme complet sur la zone de rift nord-est du Mauna Loa. Une faible incandescence résiduelle est parfois visible par intermittence sur le front de coulée la nuit, mais elle n’apparaît pas sur les images des webcams. Il n’y a pas de lave active dans la caldeira sommitale de Moku’āweoweo, ni le long des zones de rift. L’imagerie satellite montre que le champ de lave de 2022 se refroidit et n’est plus actif. La sismicité reste faible et il n’y a pas de tremor détectable. Les niveaux de déformation ont considérablement diminué et il n’y a aucun signe d’inflation.

Le Kilauea n’est pas en éruption lui non plus. Toute activité éruptive récente dans le cratère de l’Halema’uma’u a cessé. Aucun autre changement significatif n’a été observé au sommet ou dans l’une ou l’autre des zones de rift. Le tremor volcanique reste faible à inexistant. Les événements de déflation-inflation ont diminué tant en fréquence qu’en amplitude.
Source : HVO.

——————————————

During the Mauna Loa eruption in late November 2022, the emissions produced vog, or volcanic smog, which is a mixture of ash, sulfur dioxide (SO2) and other gasses.

Vog may cause breathing difficulties, headaches, a sore throat, watery eyes to those living near the plume.

A new study by a team of experts from the Department of Economics at the University of Hawaii at Manoa, the UH Economic Research Organization and the University College London estimates vog will have detrimental impacts on student test scores. These effects are especially pronounced for the poorest pupils who experience impacts that are greater than those for more advantaged pupils. In addition, these effects are greatest in areas with higher baseline levels of pollution such as south Hawaii Island.

A key conclusion of the study is that poor air quality can compromise learning outcomes for disadvantaged students and therefore exacerbate social and economic inequalities. Recent work by UH economists has also demonstrated that vog causes a large increase in emergency room visits due to respiratory problems.

More details about the study can be found at this address :

https://bigislandnow.com/2022/12/28/vog-air-pollution-predicted-to-hurt-student-test-scores-on-big-island/

Source : University of Hawaii.

°°°°°°°°°°

As far as volcanic activity is concerned, webcams show no signs of activity on Mauna Loa‘s Northeast Rift Zone. Weak, residual incandescence may be intermittently visible from the flow front at night, but it has not been apparent in webcam views over the past several days. There is no active lava within Moku’āweoweo caldera nor along either rift zone. Satellite imagery shows the entire 2022 flow field cooling and no longer active. Seismicity remains low and there is no detectable tremor. Deformation rates have decreased significantly, and there is no sign of inflation at this time.

Kilauea is not erupting. All recent eruptive activity in Halemaʻumaʻu crater has ceased. No other significant changes have been observed at the summit or in either rift zone. The volcanic tremor remains weak to nonexistent. Deflation-inflation events have decreased in both frequency and magnitude.

Source : HVO.

Emissions gazeuses sur le Kilauea (Photo: C. Grandpey)

Eruption et émissions de gaz sur le Mauna Loa (Image webcam)

Le nouveau comportement du Stromboli (Sicile) /// Stromboli’s new behaviour (Sicily)

Ces dernières années, le comportement du Stromboli (Sicile) a radicalement changé. D’un volcan à l’activité strombolienne typique, il s’est transformé en un volcan aux explosions très fortes et dangereuses susceptibles de causer des dégâts et même de tuer des personnes. Des coulées de lave et des écoulements pyroclastiques accompagnent souvent les paroxysmes. L’accès à la zone sommitale a été interdit au public.
Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications nous explique que le système d’alimentation interne du Stromboli a peut-être changé, ce qui permet au magma issu des profondeurs de remonter plus facilement vers la surface en déclenchant les explosions violentes et imprévisibles qui viennent d’être mentionnées. L’étude fait suite à une série d’éruptions très puissantes et de paroxysmes qui ont surpris tout le monde en 2019.
Selon la nouvelle étude, « les modifications intervenues dans les conduits d’alimentation du Stromboli ont des conséquences inévitables pour la surveillance du volcan. Il faut développer un système de surveillance pétrologique à haute fréquence pour indiquer ce qui se passe en profondeur à l’intérieur du volcan, et pas seulement ce qui se passe en surface. »
Suite au premier paroxysme en 2019, les scientifiques ont demandé un financement urgent pour étudier ce qui se passait sur le Stromboli et pour expliquer pourquoi le volcan montrait un tel comportement. Bien que les paroxysmes à répétition ne soient pas exceptionnels, ils sont très rares. Pour essayer d’en découvrir la cause, les chercheurs ont examiné les pyroxènes inclus dans les matériaux émis par le volcan. Ils ont comparé la composition et la texture des derniers échantillons avec ceux collectés lors des précédentes éruptions du Stromboli de 2003 à 2017, ainsi qu’avec ceux des éruptions de 2019. En examinant les différences entre ces minéraux, ils ont pu avoir un aperçu du fonctionnement interne du volcan.
Alors que l’on pensait jusqu’à présent que l’écoulement de lave était le signal d’un paroxysme à venir, les chercheurs ont découvert que les paroxysmes de Stromboli de 2019 ont été provoqués par l’arrivée de magma du réservoir profond, annonçant une nouvelle série d’éruptions volcaniques plus aléatoires.
Ce magma a commencé à arriver dans le système d’alimentation du volcan dans les mois qui ont précédé les paroxysmes. Il s’est accumulé dans le mois précédant le premier et a continué jusqu’à ce que le second se produise. Cette situation a été attribué aux changements dans le mush cristallin du volcan qui se forme à partir de la cristallisation partielle du magma.
En fin de compte, les chercheurs pensent qu’il existe probablement un lien plus direct qu’auparavant entre les réservoirs profond et superficiel en raison de la pénétration plus facile du mush cristallin, ce qui permet au magma de remonter plus fréquemment. Cela pourrait expliquer pourquoi l’activité du volcan est devenue plus aléatoire.
Quels que soient les résultats des prochaines analyses, force est de constater que le comportement du Stromboli a changé. Il est devenu plus violent et plus imprévisible qu’autrefois. Il faut espérer que la plate-forme d’observation prévue pour les touristes à 400 m d’altitude, avec l’accompagnement des guides locaux, ne deviendra pas exposée aux projections du volcan.

References:

– Stromboli’s ‘rejuvenation’ heralds era of more variable volcanic eruptions – Natural History Museum – December 16, 2022.

– Magma recharge and mush rejuvenation drive paroxysmal activity at Stromboli volcano – Chiara Maria Petrone et al. – Nature Communications – December 13, 2022 – DOI: 10.1038/s41467-022-35405-z- OPEN ACCESS

Source : The Watchers.

—————————————-

In the past few years, the behaviour of Stromboli (Sicily) has changed drastically. From a volcano with typical Strombolian activity, it has turned into a volcano that could have very strong and dangerous explosions likely to vause damage and even kill people. Lava and pyroclastic flows often accompany the paroxysms. Access to the summit area has been closed to the public.

New research published in Nature Communications suggests the internal plumbing system of the Stromboli may have changed, allowing magma from deep beneath the surface to rise more easily, triggering the violent and unpredictable blasts that have just been mentioned. The research follows a series of very strong eruptions and paroxysms that took everyone by surprise in 2019.

According to the new study, “the rejuvenation of Stromboli’s magma pathways has clear implications for the monitoring of the volcano. We need to develop a high-frequency petrological monitoring system to tell us what is happening deeper in the volcano, not just what is happening at the surface.”

Following the first paroxysm in 2019, urgent research funding was asked by scientists to investigate what was taking place at Stromboli, and to explain why these events were taking place. While double paroxysms are not exceptional, they are very uncommon. To find out what might be responsible, the researchers looked at pyroxenes in the materials emitted by the volcano. They compared the composition and texture of the samples with those collected during Stromboli’s previous eruptions in 2003 to 2017, as well as those from the 2019 eruptions. By examining how these minerals differed, they could gain an insight into the inner workings of the volcano.

While it was previously thought that lava flow was a signal of an upcoming paroxysm, the researchers found that the 2019 Stromboli paroxysms were both driven by the arrival of magma from the deep reservoir.

This magma began arriving in the system in the months leading up to the paroxysms, picking up in the month before the first and continuing until the second occurred. This was attributed to changes in the volcano’s crystal mush, which forms from the partial crystallization of magma.

In the end, the researchers think that there is probably a more direct link between the deeper and shallower reservoirs caused by the magma permeating the crystal mush more fully, whuich allows magma to rise more frequently. This could explain why the activity of the volcano has become more variable.

Whatever the results of the next analyses, it is clear that the behaviour of Stromboli has changed. It has become more violent and more unpredictable. Let’s hope that the observation platform that has been allowed for tourists with the accompaniment of the local guides will not become too dangerous.

References:

– Stromboli’s ‘rejuvenation’ heralds era of more variable volcanic eruptions – Natural History Museum – December 16, 2022.

– Magma recharge and mush rejuvenation drive paroxysmal activity at Stromboli volcano – Chiara Maria Petrone et al. – Nature Communications – December 13, 2022 – DOI: 10.1038/s41467-022-35405-z- OPEN ACCESS

Source : The Watchers.

Photo du Stromboli à l’époque où l’on pouvait passer la nuit sur le Pizzo. Aujourd’hui, je ne m’y risquerais pas. (Photo: C. Grandpey)

Début décembre 2022, le Stromboli a laissé échapper des coulées pyroclastiques et des coulées de lave, avec un tsunami pour arranger le tout.