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Mesure et analyse des gaz sur le Kilauea (Hawaii) // Measurement and analysis of gases on Kilauea Volcano (Hawaii)

Après les géodésistes, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii(HVO) explique le rôle joué par les géochimistes dans l’analyse du comportement du Kilauea.
Les gaz donnent des indications précieuses sur les processus volcaniques, même quand le volcan n’est pas en éruption. Les ratios de gaz émis, comme le dioxyde de carbone (CO2) et le dioxyde de soufre (SO2), peuvent renseigner les scientifiques sur la profondeur à laquelle se trouve le magma. La quantité de SO2 émise par le volcan reflète également la quantité de magma ou de lave en cours de dégazage.
Les géochimistes du HVO utilisent diverses méthodes pour contrôler les émissions de gaz du Mauna Loa et du Kilauea, avec des mesures directes et des techniques à distance. L’une des mesures les plus fréquentes concerne les émissions de SO2, afin de savoir combien de tonnes sont émises par jour. Pour cela, les géochimistes se rendent sous le panache de gaz avec un spectromètre ultraviolet. Le SO2 absorbe la lumière ultraviolette, donc lorsqu’il y a une plus grande quantité de SO2 dans le panache éruptif, une plus faible quantité de lumière ultraviolette atteint le spectromètre. Ces mesures sont actuellement effectuées toutes les 2 à 4 semaines. Par contre, pendant l’éruption de 2018, elles étaient effectuées au minimum tous les deux jours. Lorsque le lac de lave s’agitait au sommet de Kilauea, le HVO avait un réseau de spectromètres qui calculait les émissions de SO2 toutes les quelques secondes.
Les géochimistes s’appuient également sur le rapport entre le CO2 et le SO2. Les rapports de quantités de ces gaz donnent des informations sur la profondeur à laquelle se trouve le magma. Le CO2 n’absorbe pas la lumière ultraviolette comme le SO2 ; les scientifiques mesurent donc directement le CO2. Pour ce faire, ils utilisent des capteurs placés directement dans le panache de gaz volcanique. Par exemple, le capteur «MultiGas» pompe le gaz et détermine les concentrations de CO2, SO2, H2S et de vapeur d’eau. Le travail consiste ensuite à calculer leurs ratios et à contrôler les fluctuations qui pourraient indiquer une augmentation du magma dans le volcan.
Il existe trois types de capteurs MultiGas au HVO: 1) des stations permanentes sur le Kilauea et le Mauna Loa qui envoient des données au HVO en temps réel: 2) un MultiGas portable, de la taille d’une grande mallette qui permet de contrôler la chimie des gaz dans de nombreux endroits; 3) un MultiGas miniaturisé monté sur un drone pour mesurer le gaz dans des sites dangereux ou inaccessibles.
Il y a d’autres gaz présents en faibles quantités dans les panaches volcaniques. Eux aussi peuvent fournir des informations préciueses sur le comportement d’un volcan. Pour mesurer ces gaz mineurs tels que le chlore, le fluor et l’hélium, les géochimistes utilisent des méthodes à distance et sur le terrain.
De nombreux gaz volcaniques absorbent le rayonnement infrarouge ; en conséquence, pendant les éruptions, le HVO peut utiliser la télédétection de l’énergie infrarouge émise par la lave. Un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) détecte différentes longueurs d’onde infrarouge et mesure leur absorption par de nombreux gaz simultanément. Cela fournit de nombreux ratios de gaz qui aident à comprendre les processus de dégazage lors des éruptions.
Une autre façon de mesurer plusieurs gaz volcaniques à la fois est de les collecter dans une bouteille de l’envoyer au laboratoire pour analyse. Pour cela, les scientifiques utilisent une bouteille spéciale [NDLR : avec le vide à l’intérieur] équipée s »un tube que l’on introduit dans une fumerolle. Ce type d’échantillonnage est actuellement effectué une fois tous les trois mois au niveau des Sulphur Banks dans le Parc National des Volcans d’Hawaï pour contrôler sur le long terme l’évolution de la chimie du gaz.
Ce travail suppose l’utilisation d’un grand nombre d’instruments. C’est pour ce la que l’équipe de géochimistes travaille en étroite collaboration avec les techniciens du HVO et les informaticiens pour s’assurer que tout  cetéquipement fonctionne correctement.
Source: USGS / HVO.

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After the geodesists, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) esplians the part played by geochemists in analysing the behaviour of Kilauea Volcano.

Volcanic gases give clues about volcanic processes, even when no lava is erupting. Ratios of escaped gases like carbon dioxide (CO2) and sulphur dioxide (SO2) can tell scientists about magma depth. The total amount of SO2 released also reflects the amount of magma or lava that is degassing.

HVO geochemists use a variety of methods to track gas emissions from Mauna Loa and Kilauea, including direct measurements and remote techniques. One of the most frequent measurements is the SO2 emission rate, in order to know how many tonnes are emitted per day. For this, geochemists drive or walk under the gas plume with an ultraviolet spectrometer. SO2 absorbs ultraviolet light, so when more SO2 is present overhead, less ultraviolet light reaches the spectrometer. These measurements are currently made once every 2-4 weeks, whereas during the 2018 eruption, they were made at least every other day. When Kīlauea’s summit lava lake was present, HVO had a network of spectrometers that calculated the SO2 emission rate every few seconds.

Another measurement geochemists rely on is the ratio of CO2 to SO2. The relative amounts of those gases give information about the depth of magma. CO2 does not absorb ultraviolet light like SO2, so scientists measure CO2 directly. To do this, they use sensors placed right in the volcanic gas. For instance, an instrument called “MultiGas” pumps in gas and determines concentrations of CO2, SO2, H2S and water vapour. The job is then to calculate their ratios and track changes that might indicate magma rising within the volcano.

There are three types of MultiGas at HVO: 1) permanent stations on Kilauea and Mauna Loa that send data to HVO in real-time: 2) a portable MultiGas, which is the size of a large briefcase and allows to check gas chemistry in many places; 3) a miniaturized MultiGas mounted on a drone to measure gas in hazardous or inaccessible sites.

There are additional gases in volcanic plumes that are not present in large amounts but still provide information about volcanic behaviour. To measure those minor gases, including chlorine, fluorine, and helium, geochemists use remote and direct methods.

Many volcanic gases absorb infrared radiation, so during eruptions HVO can use remote sensing of infrared energy emitted by lava. A Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrometer detects different wavelengths of infrared and measures absorption by numerous gases simultaneously. This provides many gas ratios that help to understand degassing processes during eruptions.

Another way to measure multiple volcanic gases at once is to collect a bottle of gas and send it to the lab for chemical analysis. For this, scientists use a special glass bottle with tubing inserted into a fumarole. This kind of sampling is currently done once every three months at Sulphur Banks in Hawaii Volcanoes National Park to track long-term changes in gas chemistry.

That’s a lot of instrumentation, so the gas geochemistry team works closely with HVO technicians and IT specialists to make sure that all the equipment functions properly.

Source: USGS / HVO.

Panache de gaz au-dessus du lac de lave du Kilauea

Sulphur Banks, dans le Parc des Volcans d’Hawaii

(Photos: C. GRandpey)

 

Une éruption du Taal pourrait affecter la production d’énergie // A Taal eruption might affect energy production

Les autorités philippines craignent qu’une violente éruption du Taal perturbe le fonctionnement des centrales électriques ainsi que des installations pétrolières et gazières dans la province de Batangas. Outre la vulnérabilité des turbines des centrales électriques aux importantes retombées de cendre, la sensibilité des installations énergétiques à la sismicité intense suscite également des inquiétudes.
Si nécessaire, le Ministère de l’Énergie devra immédiatement proposer des plans d’urgence. La province de Batangas abrite sept centrales électriques d’une capacité installée de 4 305 mégawatts, soit un tiers de la capacité de production d’énergie de l’île de Luzon.
Pour le moment, le complexe énergétique fonctionne normalement et sans interruption, mais les retombées de cendre et l’accumulation de cette dernière peuvent endommager les turbines à gaz des centrales, ce qui pourrait affecter leur capacité à fournir de l’énergie.
Pilipinas Shell Petroleum Corp., qui exploite une raffinerie de pétrole de 110 000 barils par jour dans la ville de Batangas, indique que ses installations fonctionnent «normalement», mais que la compagnie reste »vigilante ».
Phoenix Petroleum Philippines Inc. exploite également un terminal pétrochimique à Calaca. Le PHIVOLCS a indiqué qu’une série de séismes volcaniques a frappé Calaca qui se trouve juste à l’extérieur de la zone de danger de 14 kilomètres autour du Taal.

Source : Manila Bulletin.

Vous verrez ci-dessous trois cartes montrant (point bleu) l’emplacement du volcan Taal aux Philippines. Vous pouvez zoomer pour observer les régions susceptibles d’être affectées par une éruption La carte originale est à cette adresse:
https://en.wikipedia.org/wiki/Taal_Volcano#/map/0

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Dernières nouvelles: Au cours des dernières heures, l’activité du volcan Taal s’est manifestée par l’émission de panaches de vapeur au niveau du cratère principal (Main Crater). Cependant, plusieurs paramètres montrent que le magma est toujours en mouvement sous le volcan. Tout d’abord, la sismicité reste très intense. Le PHIVOLCS indique que depuis le 12 janvier 2020 à 13 heures, 701 séismes d’origine volcanique ont été enregistrés. Au cours des dernières 24 heures, le réseau sismique autour du Taal a enregistré 673 séismes volcaniques, dont 12 événements basse fréquence.

Une autre preuve que le magma s’agite sous le volcan en provoquant une inflation de l’édifice réside dans les fissures mentionnées précédemment qui se sont élargies de quelques centimètres. De nouvelles fissures sont également apparues.
La prévision volcanique ne peut pas aller plus loin. Personne ne sait si et quand une éruption majeure aura lieu et, si elle a lieu, personne ne peut dire quelle sera son envergure.
En attendant, le niveau d’alerte 4 reste en vigueur sur le Taal.
Source: PHIVOLCS.

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Philippine authorities fear that a powerful eruption of Taal Volcano might disrupt the operations of vital power plants as well as oil and gas installations in Batangas. Apart from the vulnerability of power plant turbines to severe ashfall, there are also concerns about the sensitivity of fuel facilities in the province to the intense seismicity.

If needed, the Department of Energy should immediately come up with contingency plans. Batangas houses seven power plants with an aggregate installed capacity of 4,305 megawatts, or one-third of Luzon’s power generating capacity.

For the time being, the operations of the energy complex remain uninterrupted,  but the accumulating ashfall has the potential to cause damage to the plants’ gas turbines, which in turn could affect their ability to deliver power.

Pilipinas Shell Petroleum Corp., which operates a 110,000-barrel per day oil refinery in Batangas City, had described as “normal” its business operations, while it “remains alert.”

Phoenix Petroleum Philippines Inc. also runs a petrochemicals terminal in Calaca. PHIVOLCS said a series of volcanic quakes struck Calaca, which lies just outside the designated 14-kilometer danger zone around Taal.

Source: Manila Bulletin.

You will see below three maps showing (blue dot) the location of Taal Volcano in the Philippines. You can zoom in to observe the regions that may be affected by an eruption The original map is at this address:

https://en.wikipedia.org/wiki/Taal_Volcano#/map/0

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Latest news: During the past hours, activity at Taal volcano was still characterized by weak emission of steam-laden plumes from the Main Crater. However, several parameters show that magma is still moving beneath the volcano. First of all, seismicity is still very intense. PHIVOLCS indicates that since January 12th, 2020, 701 volcanic earthquakes have been recorded. In the last 24 hours, the Taal Volcano Network has recorded 673 volcanic earthquakes, including 12 low-frequency earthquakes.

Another evidence that magma is moving beneath the volcano and inflating it lies with the fissures mentioned in previous posts which have been observed to widen by a few centimetres. New cracks have also appeared.

Volcanic prediction cannot go any further. Nobody knows if or when a major eruption will take place and, if it takes place, no one can say how important it will be.

Meantime, alert level 4 remains in effect over Taal Volcano.

Source: PHIVOLCS.

Source: Google Maps

White Island (Nouvelle Zélande): Pas de nouvelle éruption // No new eruption

Depuis l’éruption du 9 décembre 2019, aucune autre activité éruptive n’a été observée à White Island. Le niveau du tremor reste bas. Cependant, des gaz et de la vapeur à haute température (plus de 650°C) s’échappent des bouches actives à l’arrière du cratère. Des niveaux élevés (~ 15 kg /s) de dioxyde de soufre (SO2) continuent d’être rejetés par le volcan. Les valeurs sont toutefois légèrement inférieures à celles (~ 20 kg /s) mesurées le 12 décembre.
Les scientifiques néo-zélandais expliquent que de nouveaux épisodes éruptifs sont peu probables dans les prochains jours. Cependant, une explosion reste possible dans le secteur de la bouche principale. Elle pourrait se produire sans prévenir, surtout s’il y a un effondrement de matériau instable autour de l’une des bouches actives, ou si les émissions de gaz diminuent considérablement, ce qui permettrait à l’eau de pénétrer dans une bouche.
Le niveau d’alerte volcanique reste à 2 et la couleur de l’alerte aérienne est maintenue à Orange.
Source: GeoNet.

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Since the eruption of December 9th, 2019, no other eruptive activity has occurred at White Island. The level of volcanic tremor remains low. However, very hot gas and steam (more than 650 °C) is being discharged from active vents at the back of the crater. High levels (~15 kg/s) of sulphur dioxide (SO2) continue to be discharged. The values are slightly lower than those (~20 kg/s) measured on December 12th.

NZ scientists explain that more eruptions are unlikely in the next few days. However, an explosive eruption from the main vent area remains possible and could still occur with no precursory activity, especially if there is a collapse of unstable material around one of the vents, or if the gas emission decreases markedly, allowing water to enter the vent.

The volcanic alert level remains at 2 and the aviation colour code is kept at Orange.

Source : GeoNet.

  Image thermique du cratère de White Island (Source : GeoNet)

Un drone dans le cratère du Kawah Ijen (Indonésie) // A UAS inside the crater of Kawah Ijen (Indonesia)

On peut lire dans mon livre « Killer Volcanoes » que le Kawah Ijen, volcan situé à l’extrémité E de l’île de Java, est de plus en plus médiatisé. Il est vrai que son lac d’acide et l’exploitation du soufre sur les berges sont extrêmement spectaculaires. D’une profondeur de plus de 200 mètres, le lac contient entre 32 et 36 millions de mètres cubes d’acide sulfurique et chlorhydrique d’une température moyenne d’une quarantaine de degrés et d’un pH de 0,2 !

Les gaz comme le dioxyde de soufre, particulièrement agressifs et nocifs, qui s’échappent du cratère et du lac n’empêchent pas l’exploitation du soufre. On le voit sortir sous forme liquide à partir des fumerolles qui percent la paroi inférieure du cratère. Il est guidé dans son écoulement par des tuyaux qui canalisent le liquide rouge dont la température atteint 120°C et prend une belle couleur jaune citron en se refroidissant.

L’exploitation de ce soufre se fait à mains nues, dans des conditions qui défient l’entendement. Elle n’est pas sans danger. En 1976, une cinquantaine de personnes on été surprises au fond du cratère par une énorme bulle de dioxyde de soufre jaillie du lac. Un mineur raconte qu’il a vu un de ses camarades s’évanouir, puis un autre, sans trop comprendre pourquoi. En tout, onze porteurs sont morts par asphyxie.

Le 21 mars 2018, le Kawah Ijen a de nouveau laissé échapper un nuage de gaz toxiques qui a blessé une trentaine de personnes. 24 d’entre elles ont sû être hospitalisées. Les habitants de trois villages proches du cratère ont été évacués.

Au fil des jours, le Kawah Ijen  tue aussi à petit feu les mineurs en rongeant peu à peu leur système pulmonaire. Il tue insidieusement les villageois qui habitent au pied du volcan. Le trop-plein du lac devient une petite rivière qui irrigue ensuite les cultures, de riz et de canne à sucre en particulier. Cette eau d’un pH de 3 à 4,5 et trop riche en fluorure est nocive pour la santé. On a remarqué que les populations autour du Kawah Ijen avaient les dents plus noires qu’ailleurs en Indonésie à cause de l’eau rejetée par le volcan.

Le site web The Watchers nous apprend que le cinéaste espagnol Andres Aguilera Morillas a fait voler un drone à l’intérieur du cratère du Kawah Ijen. En cliquant sur le lien ci-dessous, vous verrez un bref extrait de la vidéo, avec l’appareil en train de suivre l’une des ravines qui tranchent le flanc du volcan. Il pénètre également dans un nuage de gaz avant d’atteindre la surface du lac. Etant moi-même aéromodéliste, je me dis qu’il y a intérêt à soigneusement protéger l’électronique à l’intérieur du drone pour éviter que celui-ci tombe en panne et finisse sa course dans le lac d’acide…

https://youtu.be/c85o-lPpMEA

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One can read in my book « Killer Volcanoes » that Kawah Ijen, a volcano located in the eastern part of the island of Java, is more and more publicized. It is true that its acid lake and the exploitation of sulphur on the banks are extremely spectacular. At a depth of more than 200 metres, the lake contains between 32 and 36 million cubic metres of sulphuric and hydrochloric acid with an average temperature of forty degrees and a pH of 0.2 !
Gases such as sulfur dioxide, which are particularly aggressive and harmful, that escape from the crater and the lake do not prevent the exploitation of sulphur. It is seen coming out in liquid form from the fumaroles which pierce the lower wall of the crater. It is guided in its flow by pipes that channel the red liquid whose temperature reaches 120°C and takes a beautiful lemon yellow colour while cooling.
The exploitation of this sulphur is done with bare hands, in extreme conditions. It is not safe. In 1976, about fifty people were surprised at the bottom of the crater by a huge SO2 bubble thet exploded at the lake surface. A miner reports that he saw one of his comrades faint, then another, without really understanding why. In all, eleven men died from asphyxiation.
On March 21st, 2018, Kawah Ijen again let out a cloud of toxic gas that injured thirty people. 24 of them were admitted to hospital. Residents of three villages near the crater had ro be evacuated.
Over the days, Kawah Ijen also slowly kills the miners by biting their lung system. It kills insidiously the villagers who live close to the volcano. The overflow of the lake becomes a small river which then irrigates rice and sugar cane fields. This water with a pH of 3 to 4.5 and too rich in fluoride is harmful to health. It was noted that people around Kawah Ijen had darker teeth than elsewhere in Indonesia because of the water released from the volcano.

The Watchers website tells us that Spanish filmmaker Andres Aguilera Morillas has flown an Unmanned Aircraft System (UAS) inside the crater of Kawah Ijen. By clicking on the link below, you will see a brief excerpt from the video, with the camera travelling down one of the ravines that slice the side of the volcano. It also enters a cloud of gas before reaching the surface of the lake. Being myself a drone pilot, I think one should carefully protect the electronics inside the drone to avoid a breakdown and seeing it fall into the acid lake…

https://youtu.be/c85o-lPpMEA

Photos: C. Grandpey