Un séisme pourrait-il déclencher une éruption sur le Mauna Loa (Hawaii) ? // Could an earthquake trigger an eruption on Mauna Loa (Hawaii)) ?

La relation entre les séismes et les éruptions volcaniques n’a jamais été clairement établie. Lors de ma conférence « Volcans et Risques volcaniques », j’explique que la sismicité est forcément présente lors d’une éruption car il se produit une fracturation des roches lors de l’ascension du magma. L’apparition du tremor éruptif est généralement le signe qu’une éruption est sur le point de commencer et que la lave va percer la surface.

Cependant, lorsqu’un séisme important est enregistré à proximité d’un volcan, cela ne signifie pas forcément que ce volcan va entrer en éruption. Le mont Fuji en est un bon exemple. Après le puissant séisme de Tohoku le 11 mars 2011, on craignait que le mont Fuji entre en éruption. Les volcanologues pensaient que l’événement avait probablement augmenté les contraintes sur le volcan. Certains scientifiques français sont allés jusqu’à dire que le mont Fuji était «dans un état critique». En fait, aucune éruption n’a jamais eu lieu.

Une nouvelle étude* menée par des scientifiques de l’Université de Miami met en lumière les aléas liés au Mauna Loa (Hawaï) et explique qu’un puissant séisme pourrait déclencher une éruption. Les chercheurs ont étudié les mouvements du sol mesurés au travers des données satellitaires du radar interférométrique à synthèse d’ouverture (InSAR) et des stations GPS. Ils ont ainsi obtenu un modèle précis de l’endroit où a eu lieu l’intrusion magmatique et de la façon dont le magma a évolué au fil du temps, ainsi que de l’endroit où les failles se sont déplacées sous les flancs du volcan, sans toutefois générer de séismes.

On peut lire dans l’étude qu’un séisme de magnitude 6 ou plus soulagerait les contraintes liées à l’afflux de magma le long d’une faille subhorizontale sous le flanc ouest du volcan. Ce séisme pourrait déclencher une éruption. On remarquera l’utilisation permanente du conditionnel !

Les chercheurs ont découvert que de 2014 à 2020, un volume de 0,11 km3 de nouveau magma s’est introduit, en formant une espèce de dyke, sous et au sud de la caldeira sommitale, avec la partie supérieure de ce dyke à une profondeur d’environ 3 km.

L’étude nous rappelle qu’il existe sur le Mauna Loa une relation étroite entre les mouvements des flancs du volcan et les éruptions. L’arrivée de nouveau magma a commencé en 2014 après plus de quatre ans de mouvement vers la mer du flanc Est, ce qui a ouvert un espace dans la zone du rift, de sorte que le magma a pu s’y introduire.

Un séisme entraînerait une libération des gaz, un peu comme quand on agite une bouteille d’eau gazeuse. Cette libération des gaz générerait une pression suffisante pour rompre la couche de roche au-dessus du magma.

Cependant, les chercheurs admettent qu’il existe de nombreuses incertitudes concernant le déclenchement d’une éruption. Bien que les contraintes qui s’exercent le long de la faille soient connues, la magnitude du séisme dépendra de la taille de la zone de faille qui se rompra. De plus, on ne possède pas de données satellitaires pour identifier les mouvements de failles avant 2002.

*Reference : « Southward growth of Mauna Loa’s dike-like magma body driven by topographic stress » – Varugu, B., & Amelung, F. – Scientific Reports.

Source: The Watchers.

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The relationship between earthquakes and volcanic eruptions has never been clearly proved. During my conference “Volcanoes and Volcabic Hazards”, I explain that seismicity is recorded during an eruption because rock fracturing occurs during the ascent of magma and the happening of the eruptive tremor is usually a sign that an eruption is about to start with lava appearing at the surface.

However, when a significant earthquake is recorded near a volcano, this does not mean that this volcano is going to erupt. A good example of this is Mount Fuji. After the Tohoku earthquake on March 11th, 2011, it was feared that Mt Fuji might erupt because the earthquake probably increased the pressure on the volcano. Some Frenc scientists went as far as saying thet Mt Fuji was “in a critical state.” Actually, no eruption ever occurred.

A new study* by scientists from the University of Miami (UM) sheds light on the hazards related to Mauna Loa (Hawaii) and has found that a large earthquake could set off an eruption. The researchers studied ground movements measured by Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) satellite data and GPS stations and got a precise model of where magma intruded and how magma changed over time, as well as where faults moved under the flanks, without generating earthquakes.

We can read in the study that “an earthquake of magnitude-6 or greater would relieve the stress imparted by the influx of magma along a sub-horizontal fault under the western flank of the volcano. This earthquake could trigger an eruption.” We can notice that the conditional is used all along the way!

The researchers found that from 2014 to 2020, a total of 0.11 km3 of new magma intruded into a dike-like magma body under and south of the summit caldera, with the upper edge at a depth of about 3 km.

The study reminds us that at Mauna Loa, flank motion and eruptions are inherently related. The influx of new magma started in 2014 after more than four years of seaward motion of the eastern flank, which opened up space in the rift zone for the magma to intrude.

An earthquake would release gases from the magma comparable to shaking a soda bottle, generating additional pressure and buoyancy, sufficient to break the rock above the magma.

However, the researchers admit there are many uncertainties regarding the eruption. Though the stress that was exerted along the fault is known, the magnitude will depend on the size of the fault patch that will rupture. In addition, there are no satellite data available to identify the movements before 2002.

*Reference : « Southward growth of Mauna Loa’s dike-like magma body driven by topographic stress » – Varugu, B., & Amelung, F. – Scientific Reports.

Source: The Watchers.

Les zones de rift sur le Mauna Loa (Source : USGS)

Le village perdu du Mont Fuji (Japon) // Mount Fuji’s lost village (Japan)

Source de puissance spirituelle et destination touristique majeure, le Mont Fuji est aussi le plus grand volcan actif du Japon. La dernière éruption remonte à 1707, il y a donc plus de trois siècles, mais d’année en année, la probabilité d’un nouvel événement majeur se fait de plus en plus pressante.

Voici la légende du village perdu du Mont Fuji, qui a disparu sous de grandes quantités de cendres lors de l’éruption Hoei qui a commencé le 16 décembre 1707, pendant la période Edo au Japon. Le volcan s’est réveillé  sur son versant sud-est et l’éruption a duré jusqu’en janvier 1708. Des archives indiquent que le village de Subashiri, situé à une dizaine de kilomètres du cratère, a subi les plus gros dégâts. Il abritait le sanctuaire Fujisengen, qui servait de porte d’entrée à un sentier de montagne. Après ces semaines fatidiques de l’hiver 1707, personne n’a osé repasser par le sanctuaire.
Il semble que personne n’ait été tué, mais cela ne veut pas dire que la catastrophe n’a pas bouleversé la vie des habitants. Trente-sept maisons ont été détruites dans un incendie déclenché par les matériaux incandescents projetés par le volcan. Les 39 structures restantes, ensevelies sous une couche de débris atteignant parfois trois mètres de hauteur, se sont effondrées.  .
Les autorités ont décidé de reconstruire le village au-dessus des maisons enfouies sous la cendre, au lieu de les faire disparaître et reconstruire à leur place. Subashiri est ainsi entré dans la légende ; c’est désormais le village détruit par la plus célèbre merveille naturelle du Japon.
En juin 2019, un projet a été lancé pour apporter un éclairage nouveau à la catastrophe de 1707. Les archéologues ont commencé leur travail en essayant de localiser les structures enfouies dans la cendre. À l’aide d’un radar capable de pénétrer dans le sol, ils ont identifié des restes de structures susceptibles d’être des maisons. À une vingtaine de centimètres de profondeur, ils ont découvert une couche de scories de deux mètres d’épaisseur. En creusant un peu plus profondément ils ont atteint une couche de pierre ponce de 15 centimètres d’épaisseur, et ensuite ce qui ressemblait à deux piliers calcinés d’une maison mesurant une dizaine de centimètres de diamètre. Des fragments de possibles murs calcinés et de toits de chaume se trouvaient également à proximité.

Les archéologues ont ensuite examiné les pierres ponces trouvées près des piliers. Leur partie interne était partiellement rougie, probablement en raison de l’oxydation. De toute évidence, ce sont ces pierres qui, chauffées à des centaines de degrés Celsius au moment de l’éruption, ont mis le feu aux maisons de Subashiri.

Depuis 18 ans, les archéologues japonais effectuent chaque année un voyage à Pompéi qui a également été détruite par un volcan. Le Vésuve est entré en éruption en 79 après JC, enterrant la ville de Pompéi et tuant environ 2000 personnes. Le volcan est toujours actif et constitue une menace pour la ville de Naples et sa population d’environ un million d’habitants.  Les Japonais veulent utiliser l’expérience acquise en Italie pour renforcer la capacité du Japon à faire face aux éruptions volcaniques. Une meilleure connaissance des catastrophes du passé peut être très important en matière de prévention.
Un panel gouvernemental pense qu’une éruption du Mont Fuji est moins une question de «si» que de «quand». On sait qu’elle se produira un jour. S’il s’agit d’un événement d’une ampleur semblable à la précédente, les dégâts subis et les perturbations occasionnées seront probablement sérieux. Les routes, les voies ferrées et les aéroports dans et autour de Tokyo seront affectés, jusqu’à 90 kilomètres de l’éruption. La pluie mélangée à la cendre volcanique endommagera certainement le réseau électrique, avec des pannes de courant à grande échelle.
Source: NHK World – Japon.

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 A source of spiritual power as well as a major tourist destination Mount Fuji is also Japan’s largest active volcano. The last eruption was in 1707, more than three centuries ago, but with every passing year, the likelihood of another major event increases.

Here is the legend of Mt Fuji’s lost village, said to have disappeared under vast amounts of ash during the last major event. The Hoei eruption began on December 16, 1707, during Japan’s Edo period. It started on the southeastern slope of Mount Fuji, and lasted until January 1708. Ancient records say the village of Subashiri, about 10 kilometres from the crater, was the worst-hit community. It was home to Fujisengen Shrine, which served as the gateway to a mountain trail. After those fateful weeks in winter, nobody dared pass through the Shrine again.

It seems nobody was killed, but iy does not mean the disaster did not take its toll on the lives of the locals. Thirty-seven houses were destroyed in a fire triggered by the incandescent material ejected by the volcano. The remaining 39 structures, covered by a layer of debris as high as three metres, collapsed ro the ground

Authorities decided to rebuild on top, instead of removing what lay beneath. Subashiri became legendary, a village destroyed by Japan’s most famous natural wonder.

In June 2019, a project was launched to shed more light on the disaster.

Archaelogists began their search with a land survey. Using ground-penetrating radar, they located what could be the remains of house-like structures. About 20 centimetres below the surface, they discovered a two-metre-thick layer of scoriae. Digging a little deeper revealed a 15-centimetre-thick layer of pumice stone and next what appeared to be two charred house pillars measuring about 10 centimetres in diameter. Fragments of what were thought to be burnt walls and thatched roofing were also nearby.

The team of archaeologists went on to examine pumice stones found near the pillars. Their inner sides were partly reddened, probably due to oxidation as they fell to the ground. I twas probably these stones, which would have been hundreds of degrees Celsius at the time of the eruption, that charred the houses of Subashiri.

For the past 18 years, the Japanese archaeologists have been taking annual trips to Pompeii, a city also destroyed by another volcano, Mount Vesuvius. It famously erupted in 79 A.D., burying the city of Pompeii and killing about 2,000 people. The volcano is still active, posing a threat to the city of Naples and its population of about one million.

The Japanese want to use the experience they have gained in Italy to boost Japan’s ability to deal with volcanic eruptions. They say that learning more about disasters of the past can be very significant in terms of devising new measures..

A government panel believes an eruption on Mount Fuji is less about « if, » and a lot more about « when. » If it were on a similar scale to the last one, the damage and disruption could be severe. Roads, railways and airports in and around Tokyo would be affected, even as far as 90 kilometres away from the eruption. The panel warns that rain mixed with volcanic ash could damage the power grid, resulting in massive blackouts.

Source : NHK World – Japan.

Source : Wikipedia

Séismes et éruptions volcaniques // Earthquakes and volcanic eruptions

A l’issue de ma conférence « Volcans et risques volcaniques », les gens me demandent souvent s’il existe un lien entre les séismes et les éruptions volcaniques. Je réponds que dans certaines circonstances, on a cru voir un lien et que, dans d’autres, le lien était loin d’être évident. Cependant, j’insiste sur le fait que la sismicité est présente avant une éruption car le magma provoque une fracturation des roches pendant son ascension et cette fracturation est enregistrée par les sismomètres.
Les séismes d’origine tectonique – provoqués par les mouvements des plaques, en particulier dans les zones de subduction – font partie des phénomènes naturels les plus impressionnants sur Terre. Rien d’étonnant à ce qu’ils soient parfois associés au déclenchement des éruptions volcaniques. Les volcans sont souvent situés dans des régions sismiques comme la célèbre Ceinture de Feu du Pacifique. On y enregistre 90% des séismes et on y rencontre 75% de tous les volcans actifs de la planète. Les éruptions et les tremblements de terre ont souvent lieu à peu près au même moment; Cependant, on ne peut affirmer qu’il existe un lien direct entre un séisme et une éruption qui a eu lieu peu de temps après le premier événement. Le volcan était peut-être déjà sur le point d’entrer en éruption, ou bien il était déjà en éruption depuis longtemps.
Des études récentes laissent supposer qu’il pourrait exister un lien entre les séismes et les éruptions volcaniques dans certaines situations. Par exemple, un article paru en 1993 établit un lien entre un séisme de magnitude M 7,3 en Californie et des manifestations volcaniques et géothermales observées immédiatement après. Une étude publiée en 2012 estime qu’un séisme de magnitude M 8,7 au Japon en 1707 a entraîné la pénétration du magma dans une chambre peu profonde du Mont Fuji et déclenché une puissante explosion du volcan 49 jours plus tard. Le séisme de magnitude M 7,2 survenu le 29 novembre 1975 sur le Kilauea à Hawaii a été rapidement suivi d’une éruption de courte durée.

Cependant, il existe d’autres cas où un séisme majeur n’a pas été suivi d’une éruption. L’un des meilleurs exemples se situe au Japon en 2011. Les scientifiques japonais craignaient que le puissant séisme de Tohoku (magnitude M 9.1) le 11 mars 2011 réveille le Mont Fuji, ce qui ne s’est jamais produit!
A l’heure actuelle, les mécanismes de déclenchement des séismes ne sont pas bien compris, et les documents reliant les tremblements de terre à des éruptions ne s’appuient que sur des spéculations. Il est possible que le timing dans tous les exemples mentionnés ci-dessus soit juste une coïncidence. Les géologues doivent avant tout comprendre le déclenchement des séismes et exclure toute intervention du hasard avant d’établir un lien entre séismes et éruptions.

Parfois, il est fait référence à l’histoire pour montrer la corrélation entre les séismes et les éruptions volcaniques. Un document publié en 2009 a utilisé des données historiques pour montrer qu’il existe une relation entre un séisme de M 8,0 au Chili et un nombre d’éruptions en nette hausse sur certains volcans situés à une distance pouvant aller jusqu’à 500 km. Le problème est que de telles données historiques ne sont pas vraiment fiables. En effet, les grands séismes et les grandes éruptions volcaniques sont des événements relativement peu fréquents, et les scientifiques ne disposent pas d’un recul suffisant. Les archives fiables n’existent que depuis un demi-siècle ou un peu plus, selon les régions.
Dans le passé, les données provenaient de récits de voyages et de journaux de bord assez ambigus. Ainsi, en 1840, Darwin a recueilli des informations fournies par des témoins oculaires et relatives à des modifications mineures survenues sur des volcans chiliens à la suite du puissant séisme de 1836. Au final, en lisant les écrits de Darwin, on ignore si des éruptions ont eu lieu.
Des simulations ont été réalisées en laboratoire en 2016 et 2018 pour tenter de comprendre le comportement du magma dans la chambre magmatique et voir si ce comportement pourrait éventuellement déclencher des séismes. Cependant, aucune corrélation réelle entre les séismes et les éruptions volcaniques n’est ressortie de ces expériences.
Adapté d’un article de 2018 dans le National Geographic.

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During my conference “Volcanoes and volcanic risks”, people often ask me whether there is a link between earthquakes and volcanic eruptions. I answer that on some occasions there appears to be some link and in other circumstances the link is far from clear. However, I insist that seismicity is always linked to an eruption and present before the event as magma causes the fracturing of rocks during its ascent and this fracturing is recorded by the seismometers.

Tectonic earthquakes – caused by the movement of plates, especially in subduction zones – are among the most powerful natural phenomena on the planet. It’s no surprise that they are sometimes suspected of being able to trigger volcanic eruptions. Earth’s volcanoes are often located in seismic parts of the world like the well-known Ring of Fire around the Pacific Ocean. This area hosts 90 percent of the world’s recorded earthquakes and 75 percent of all active volcanoes. Eruptions and earthquakes are often taking place at roughly the same time; however, you can’t automatically assume that there’s a connection between a given quake and a subsequent eruption. The volcano may have already been preparing to erupt, or it is already been erupting for a long time.

Recent studies suggest that a connection could potentially exist between earthquakes and volcanic eruptions in certain situations. For instance, a 1993 paper links an M 7.3 quake in California to volcanic and geothermal rumblings immediately afterward. And a 2012 study reckons that an M 8.7 earthquake in Japan in 1707 forced deeper magma up into a shallow chamber, triggering a huge blast at Mount Fuji 49 days later. There was also the M 7.2 earthquake on Hawaii’s Kilauea volcano on November 29th, 1975, which was quickly followed by a short-lived eruption.

However, there are other examples showing that a major earthquake has not been followed by an eruption. One of the best example was in Japan in 19 when Japanese scientists feared the powerful M 9.1 Tohoku earthquake on March 11th, 2011 might wake up Mount Fuji, which it never did!

The triggering mechanisms for earthquakes are not well understood, and papers linking quakes to later eruptions can really only speculate. It is quite possible that the timing in all these examples was just a coincidence. Geologists must understand the specific triggering and rule out chance before a connection can be definitively made.

Sometimes, reference is made to history to show the correlation between earthquakes and volcanic eruptions. A 2009 paper used historical data to show that that M 8.0 quakes in Chile are associated with significantly elevated eruption rates in certain volcanoes as far as 500 kilometres away. The problem is that these sorts of historical data are not really reliable. Indeed, major earthquakes and large volcanic eruptions are both relatively infrequent events, and scientists have only been reliably keeping these records for the last half century or more, depending on the region.

Many data points in the past come from fairly ambiguous news reports and journal entries. For instance, in 1840, Darwin gathered eyewitness information on some minor changes at Chilean volcanoes following the powerful quake there in 1836. However, it is unclear if any eruptions took place.

Simulations were performed in laboratory in 2016 and 2018 to try and understand magma behaves within the chamber and how this behaviour might eventually trigger earthquakes. However, no real correlation between earthquakes and volcanic eruptions came out of these experiments.

Adapted from a 2018 article in the National Geographic.

La Ceinture de Feu du pacifique, une zone sismique et volcanique très active (Source: Wikipedia)

Le Mont Fuji, un volcan sous surveillance (Crédit photo: Wikipedia)

Exercices d’évacuation au Japon // Evacuation drills in Japan

Quelque 2000 d’habitants de six localités au pied du Mont Fuji ont participé à un exercice d’évacuation le 20 août dernier dans le cadre de la simulation d’une éruption du célèbre volcan japonais. C’était le premier du genre dans la région.
Le Mont Fuji (3 776 m) est le plus haut sommet du Japon. Il est entré en éruption pour la dernière fois en 1707, avec des panaches de cendre qui ont atteint la ville de Tokyo. Les localités impliquées dans l’exercice se trouvent à la base nord de la montagne. Pour évaluer l’ampleur des bouchons que ne manquerait pas de provoquer une évacuation de masse, près de 600 participants se sont dirigés à bord de leurs véhicules vers une zone d’évacuation prévue à une trentaine de kilomètres.
L’évacuation avait été décidée car une coulée pyroclastique était censée s’approcher du centre-ville, avec une alerte volcanique de niveau 5 décrétée à 7 heures du matin par l’Agence Météorologique Japonaise. Cela signifiait que les habitants devaient quitter immédiatement leur domicile.
Les autorités ont utilisé le réseau de haut-parleurs publics pour avertir les habitants qu’une catastrophe imminente allait se produire. Alors que la plupart partaient à bord de leurs voitures, ceux qui jouaient le rôle de personnes âgées étaient installés dans des camions de la Protection Civile et des bus privés pour atteindre le site d’évacuation.
Dans le cas où il faudrait évacuer les 100 000 habitants des zones menacées, les principaux problèmes à gérer seraient les embouteillages et le mouvement de panique qu’un tel événement ne manquerait pas de déclencher. Les files de voitures s’étiraient sur 3 km au plus fort de l’évacuation. L’un des participants a déclaré qu’il lui avait fallu trois fois plus de temps que la normale pour atteindre le site d’évacuation ; le trajet s’effectue généralement en 30 minutes en voiture. Selon lui, « si le Mont Fuji était  réellement entré en éruption, les embouteillages auraient été bien pires ».
Source: The Asahi Shimbun.

A noter que des exercices réguliers d’évacuation se déroulent à Kagoshima (Japon) en vue d’une éruption majeure du Sakurajima. Les étrangers ne sont pas oubliés car les messages d’évacuation sont diffusés par des haut-parleurs en japonais, anglais, coréen et chinois.

Des plans d’évacuation sont prévus dans l’éventualité d’une éruption du Vésuve (Italie), mais la Campanie n’est pas le Japon. A ma connaissance, les Italiens ne pratiquent pas d’exercices de simulation d’évacuation. Il y aura un fossé énorme entre la théorie et la pratique. Une évacuation de Naples ou de ses banlieues ne se fera pas sans dommages.

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2,000 or so residents of six municipalities at the base of Mount Fuji evacuated in an August 20th drill to simulate an eruption of Mt Fuji. Officials said it was the first of its kind to be held.

Mount Fuji (3,776 m) is Japan’s highest peak. It last erupted in 1707, showering ash as far away as Tokyo. The municipalities involved in the exercise are located at the northern base of the sacred mountain. To gauge what level of congestion would arise from a mass evacuation, nearly 600 participants drove their private vehicles to a designated evacuation area 25 to 30 kilometres away.

The drill was held under the assumption that a pyroclastic flow was approaching the downtown area, triggering a volcanic alert of level 5 at 7 a.m. by the Japan Meteorological Agency, meaning residents must evacuate immediately.

Officials used the public speaker disaster warning system to « alert » residents to the impending disaster. While most residents drove away in their cars, participants playing the roles of elderly people boarded Self-Defense Forces trucks and private buses to reach the evacuation site.

In the event all 100,000 residents in the areas in question have to be evacuated, a major concern is snarled traffic and panic resulting. Traffic was backed up for about 3 kilometres at one point during the drill. A man who took part said it took three times longer than normal to reach the evacuation site, usually a 30-minute drive. “If Mount Fuji actually erupted, the traffic congestion would be much worse”.

Source: The Asahi Shimbun.

It is well known that regular evacuation drills are held in Kagoshima to prepare for a large-scale eruption of Mount Sakurajima. Foreigners are not forgotten as the evacuation advisory is aired through speakers around the island in Japanese, English, Korean and Chinese.

Evacuation plans have been drawn in the event of an eruption of Vesuvius, but Campania is not Japan. As far as I know, the Italians do not perform evacuation exercises. There will be a huge gap between theory and practice. An evacuation of Naples or its suburbs will not happen without damage.

File de voitures pendant l’évacuation (Source: The Asahi Shimbun)

Vue du Mont Fuji (Crédit photo: Wikipedia)