Mesure des gaz sur le Kilauea (Hawaii) // Gas measuring on Kilauea Volcano (Hawaii)

Lors d’une éruption, le dioxyde de soufre (SO2) est souvent mentionné par les volcanologues. À Hawaii, c’est la principale composante du vog, ou brouillard volcanique. Cependant, d’autres gaz sont présents dans un panache éruptif et il est intéressant d’étudier leur rapport, comme celui entre le SO2 et le HCl (dioxyde de soufre/chlorure d’hydrogène). Il est également intéressant de connaître la quantité de CO2 (dioxyde de carbone) dissous dans le verre volcanique.
Sur le Kilauea, c’est le travail de l’Hawaiian Volcano Observatory (HVO) d’effectuer ces analyses. Pour réaliser les mesures, les scientifiques de l’Observatoire utilisent un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (IRTF ou FTIR pour Fourier Transform InfraRed spectroscopy). Ce type de spectromètre détecte le rayonnement infrarouge (IR) entrant ; c’est le type de rayonnement associé aux objets chauds ou tièdes qui ont des longueurs d’onde légèrement plus longues que la lumière visible que perçoivent les yeux.
Il s’avère que les gaz absorbent le rayonnement et que chaque gaz – CO2, HCl, SO2, H2O (sous forme de vapeur d’eau), par exemple – a sa propre signature unique de la quantité de rayonnement qu’il absorbe à différentes longueurs d’onde.
Un exemple un peu différent, mais bien connu, de gaz absorbant est l’ozone (O3). L’ozone dans l’atmosphère nous protège d’une partie des rayons ultraviolets (UV) nocifs du soleil (longueurs d’onde plus courtes que la lumière visible) en absorbant très fortement les longueurs d’onde UV. Le SO2 absorbe lui aussi fortement dans la gamme UV ; c’est pour cela que le HVO utilise les UV pour mesurer les taux d’émission de SO2.
Cependant, de nombreux gaz volcaniques n’absorbent pas très bien les UV; en revanche, ils absorbent fortement dans la gamme infrarouge ( IR). En conséquence, les scientifiques du HVO se tournent vers le FTIR pour effectuer les mesurer. L’Observatoire possède deux types de spectromètres FTIR qu’ils utilisent pour des applications différentes.
Pour mesurer les gaz dans l’atmosphère, les scientifiques utilisent le spectromètre FTIR ‘de terrain’ et se rendent sur le site où le volcan émet le panache volcanique. Une source d’énergie IR est nécessaire et la lave convient parfaitement car elle est très chaude. Ainsi, lorsqu’une éruption se produit, les scientifiques peuvent orienter le FTIR vers de la lave incandescente. S’il n’y a pas de lave à portée de main, ils peuvent toujours mesurer le gaz en dirigeant le FTIR vers une lampe spéciale qui génère des IR.
Une fois la source IR obtenue, les scientifiques doivent positionner le FTIR de telle sorte que le gaz volcanique se trouve entre la source IR et le FTIR. Le FTIR mesure les quantités relatives de rayonnement IR à différentes longueurs d’onde, dont une partie est absorbée par les gaz volcaniques. Ils analysent ensuite les données et calculent des ratios de gaz majoritaires, comme CO2/SO2 et le SO2/HCl, qui peuvent donner des informations sur la façon dont le magma et les gaz volcaniques sont véhiculés dans le système d’alimentation du volcan.
Le deuxième spectromètre FTIR reste dans le laboratoire où il est utilisé pour mesurer de petites quantités de H2O et de CO2 dissous dans les minéraux et le verre volcanique. Le principe reste le même que pour le FTIR de terrain. Le FTIR de labo dispose d’une source IR et d’un détecteur de rayonnement qui mesure l’intensité IR à de nombreuses longueurs d’onde différentes. Au lieu d’un panache volcanique pour effectuer les mesures, les scientifiques insèrent une fine lame de minéral ou de verre soigneusement polie entre la source IR et le détecteur.
Les minéraux et les verres, en particulier ceux qui sont émis par des volcans riches en gaz, contiennent souvent du CO2 et du H2O encore dissous qui absorbent les infrarouges à ces longueurs d’onde caractéristiques, tout comme les gaz volcaniques dans l’atmosphère. Dans la mesure où les scientifiques connaissent l’épaisseur de la minuscule lame de verre ou de minéral, le FTIR peut alors leur indiquer quelle quantité de gaz est dissoute dans ce petit échantillon solide. Une fois qu’ils ont ces informations, les scientifiques peuvent déterminer, par exemple, de quelle profondeur provient le matériau émis pendant éruption et à quelle vitesse il a été émis.
Source : USGS/HVO.

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During an eruption, sulfur dioxide (SO2) is often mentioned by volcanologists. In Hawaii, it is the major component of vog, or volcanig smog. However, other gases are present in an eruptive plume and it is interesting to study their ratio, such as the one between SO2 and HCl (sulfur dioxide/hydrogen chloride). It is also interesting to know the amount of CO2 (carbon dioxide) dissolved in volcanic glass.

On Kilauea volcano in Hawaii, it is up to the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) to perform these analyses. To make the measurements, scientists at the Observatory use a Fourier Transform Infrared spectrometer, or FTIR. FTIR instruments detect incoming infrared (IR) radiation; this is the type of radiation associated with hot or warm objects having wavelengths slightly longer than the visible light we can see with our eyes.

It turns out that gases absorb radiation, and each gas – CO2, HCl, SO2, H2O (water vapour), and others – has its own unique signature of how much it absorbs at different wavelengths.

One slightly different, but common, example of an absorbing gas is ozone (O3). Ozone in the atmosphere protects us from some of the sun’s harmful ultraviolet (UV) radiation (shorter wavelengths than visible light) by absorbing UV wavelengths very strongly. SO2 also absorbs strongly in the UV range; HVO uses UV to measure SO2 emission rates.

However, many important volcanic gases don’t absorb UV very well, but they do absorb strongly in the IR range. So, HVO scientists turn to FTIR to measure them. HVO has two different types of FTIR, which they use for different applications.

For measuring gases in the atmosphere, scientists take the ‘field FTIR’ and head out to where the volcanic plume is. A source of IR energy is needed and lava is a great source of IR because it is very hot. So, when an eruption takes plave,scientists can aim the FTIR at hot, glowing lava. If there is no lava around, they can still measure the gas by aiming the FTIR at a special lamp that generates IR.

Once the IR source is obtained, scientists need to position the FTIR so the volcanic gas is between the IR source and the FTIR. The FTIR measures relative amounts of IR radiation at different wavelengths, some of which is absorbed by the volcanic gases. They then process the data and calculate important gas ratios, like CO2/SO2 and SO2/HCl, which can give information about how magma and volcanic gases are transported in the volcanic plumbing system.

The second FTIR stays in the lab where it is used for measuring small amounts of H2O and CO2 dissolved in minerals and volcanic glass. The principles are the same as with the previous instrument. The lab FTIR has an IR source and a radiation detector that measures IR intensity at many different wavelengths. But instead of a volcanic plume passing between them, the scientists insert a tiny, carefully polished chip of mineral or glass into the path between the IR source and the detector.

Minerals and glasses, especially those that erupt out of gas-rich volcanoes, often have CO2 and H2O still dissolved in them, which will absorb IR at those characteristic wavelengths just like volcanic gases in the air. As long as scientists know how thick the tiny chip of glass or mineral is, the FTIR can then tell them how much of those gases are dissolved in those little solid pieces. Once they know that, they can determine, for instance, how deep the erupted material came from and how quickly it erupted.

Source : USGS / HVO.

Scientifique du HVO utilisant le spectromètre FTIR de terrain au cours de la dernière éruption du Kilauea (Source: USGS / HVO)

Vulcano (Iles Eoliennes)

Comme je l’ai indiqué précédemment, l’ordonnance qui interdit à certains habitants de Vulcano de dormir dans leurs maisons situées dans la zone rouge a été prolongée jusqu’au vendredi 24 décembre 2021. L’objectif est de procéder à d’autres contrôles dans au moins une dizaine de maisons à l’aide de nouveaux instruments arrivés sur l’île. Il sera alors décidé s’il faut prolonger l’interdiction de dormir dans les maisons de cette zone, ou si les habitants seront autorisés à rentrer chez eux avec des restrictions, à l’exception des personnes fragiles.
Selon les volcanologues de l’INGV de Catane, la situation reste préoccupante sur l’île de Vulcano. Une nouvelle augmentation du dégazage au niveau des fumerolles peut encore être enregistrée, ainsi qu’une hausse de la température des gaz et de leur débit. Il peut aussi se produire une augmentation de la sismicité liée à l’activité hydrothermale et l’apparition de sismicité volcano-tectonique ainsi que des déformations du sol. Des phénomènes explosifs soudains tels que des explosions phréatiques peuvent également se produire. Beaucoup de questions restent sans réponse!
L’INGV ajoute qu’ il convient de surveiller en particulier la persistance du danger lié à la diffusion du CO2 depuis le sol et l’accumulation qui en résulte à proximité des zones d’émission vers la mer, dans les zones sous le vent, de bas niveau, et surtout dans les lieux fermés. L’atteinte de ces niveaux semble dépendre de l’intensité des émanations de gaz au sol et des conditions météorologiques, toutes deux très variables dans l’espace et dans le temps, rendant ainsi extrêmement difficile la prévisibilité des conditions localement dangereuses.

Au vu de ces déclarations, on se rend compte de l’aspect très aléatoire de la situation à Vulcano. Les nouvelles mesures permettront-elles d’en savoir plus sur l’évolution potentielle de cette situation? Pas sûr. Il ne serait pas surprenant que les scientifiques de l’INGV jouent la prudence et fassent valoir le principe de précaution. Il est fort probable que les mesures restrictives ne seront pas levées dans leur totalité.

Photo: C. Grandpey

La Russie et la Chine lorgnent l’Antarctique // Russia and China have an eye on Antarctica

Rosgeologia est la plus grande société d’exploration de Russie en termes d’empreinte géographique. Les levés sismiques effectués par cette société entre les années 1970 et aujourd’hui révèlent qu’il y a une réserve d’au moins 513 milliards de barils d’équivalent pétrole et gaz en Antarctique. Moscou envisage sérieusement de mettre le pied sur ce continent qui est resté jusqu’à présent à l’abri de toutes les convoitises. Cela n’est guère surprenant au vu de la politique énergétique agressive menée par la Russie qui se prépare à faire en Antarctique ce qu’elle a déjà fait dans l’Arctique.
Rosgeologia a entrepris de nouveaux levés sismiques à grande échelle dans la mer de Riiser-Larsen, au large des côtes de la Terre de la Reine Maud au début de l’année 2020. De plus, la société a déclaré sans équivoque qu’elle avait effectué ces levés sur 4 400 kilomètres – les premiers levés sismiques effectués dans la région par la Russie depuis la fin des années 1990 – dans le but explicite d ‘«évaluer le potentiel pétrolier et gazier offshore à l’aide des dernières technologies».
Certaines personnes sont assez naïves pour croire que de tels projets ne se concrétiseront pas dans les prochaines années. C’est oublier comment la Russie s’est imposée en Crimée ou en Géorgie, ou a unilatéralement réussi à modifier le statut de la Mer Caspienne  afin d’empêcher l’Iran de tirer des milliers de milliards de dollars de revenus.

Ces mêmes personnes font référence au Traité sur l’Antarctique. Ce Traité, signé en 1959 par 53 pays, est censé protéger les ressources minérales de l’Antarctique, y compris les sites potentiels d’extraction du pétrole et du gaz. Selon le Traité, les sept pays ayant une revendication territoriale particulière en Antarctique – Argentine, Australie, Chili, France, Nouvelle-Zélande, Norvège, Royaume-Uni (mais pas la Russie !) – se limitent à des recherches scientifiques non militaires dans la région. La Russie (et les États-Unis) ont néanmoins installé des bases de recherche dans les zones revendiquées par les autres pays (la Russie dépend de la Norvège). On peut toutefois faire remarquer qu’un certain nombre de ces pays ont très probablement effectué des études clandestines afin de déterminer quelles quantités de ressources essentielles – telles que le pétrole et le gaz – se trouvaient dans leur part du gâteau, mais aucun d’entre eux, en dehors de la Russie, n’a jamais déclaré ouvertement qu’il recherchait des gisements de pétrole et de gaz pour une exploitation future. En théorie, l’interdiction de l’activité minière en Antarctique ne sera renouvelée qu’en 2048. Cependant, compte tenu des découvertes de la société Rosgeologia, la Russie peut décider d’avancer unilatéralement cette date!

Selon les levés sismiques de Rosgeologia et d’autres études connexes effectuées depuis les années 1970, il y a au moins 513 milliards de barils d’équivalent pétrole et gaz en Antarctique, bien que la société n’ait pas précisé si ce chiffre se rapporte à l’ensemble de la région ou seulement à la zone qu’elle a étudiée jusqu’à présent. Cependant, il y a de bonnes raisons de croire qu’il existe d’énormes réserves de pétrole et de gaz non seulement dans la région que Rosgeologia a explorée début 2020, mais aussi dans l’ensemble de l’Antarctique.

Il y a bien sûr une grande différence entre les ressources potentiellement exploitables et leur exploitation réelle car l’environnement de l’Antarctique est particulièrement hostile, mais cela n’a jamais vraiment posé de problème à la Russie jusqu’à présent. Ces ressources pourraient comprendre l’or, l’argent, les diamants, le cuivre, le titane, l’uranium, etc. Il faudrait garder à l’esprit que la Russie a réussi à explorer l’Arctique, y compris en plantant son drapeau sur le plancher océanique en 2009. Depuis cette date, des sociétés pétrolières et gazières russes comme Rosneft, Gazprom Neft et Novatek ont ​​été à l’avant-garde des explorations dans l’Arctique, avec des tas de projets en cours et en vue. La Russie souhaite que le pétrole offshore de l’Arctique représente 20 à 30% de toute sa production d’ici 2050.
A côté de la Russie, il y a la Chine qui se fait de plus en plus pressante en Antarctique. Il s’agit de la suite logique du premier livre blanc de 2018 sur la politique arctique chinoise. Les autorités avaient alors déclaré qu’elles encourageraient les entreprises à construire des infrastructures et à effectuer des voyages commerciaux d’essai ouvrant la voie à des routes de navigation dans l’Arctique, avec en vue une «Route de la Soie Polaire».
Source: Oilprice.com.

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Rosgeologia is the largest exploration company in Russia in terms of its geographic footprint. The company’s seismic surveys between the 1970s and now indicate that there is at least 513 billion barrels of oil and gas equivalent in Antarctica, and Moscow has now set its sights on the world’s most underexplored continent. It should come as little surprise to anyone who knows anything of Moscow’s ruthless energy policy that moves are afoot to do exactly in Antarctica what Russia has already done in the Arctic.

Rosgeologia, undertook a major new seismic survey in the Riiser-Larsen Sea, off the coast of Antarctica’s Queen Maud Land earlier this year. Moreover, Rosgeologia stated unequivocally that it did this 4.400 kilometre survey – the first seismic survey done in the area by Russia since the late 1990s – with the express purpose of “assessing the offshore oil and gas potential of the area using the latest technology”.

According to some people, there are all sorts of reasons why such plans cannot go ahead at least for the next few years. However, these people seem to forget how Russia rolled into Crimea, or Georgia, or unilaterally managed to engineer a change in the status of the Caspian from a lake to a sea in order to swindle Iran out of trillions of dollars of revenue.

These same people refer to the 1959 Antarctic Treaty (signed by 53 separate countries) which supposedly protects the Antarctic’s mineral resources in general, including potential oil and gas sites in particular. According to the Treaty, the seven countries with a specific claim in Antarctica – Argentina, Australia, Chile, France, New Zealand, Norway, the U.K., (not Russia, it should be noted) – are limited to just non-military scientific research in the region. Russia (and the U.S.), have nonetheless constructed research facilities within the areas claimed by these other countries (Russia’s is in Norway’s claim). It is true that a number of these countries have more than likely been conducting clandestine analysis of their claims for the purposes of ascertaining the more valuable resources – such as oil and gas – that lie within their regions but not one of them has ever openly stated that they are looking for oil and gas deposits for future development, aside from Russia. Theoretically, the ban on mineral activity in the Antarctic next comes up for possible renewal only in 2048, however, given what Rosgeologia has found so far, Russia may decide to unilaterally bring this date forward by around 28 years or whatever is most convenient for it.

According to Rosgeologia’s seismic surveys and other related work since the 1970s to now, there is at least 513 billion barrels of oil and gas equivalent in Antarctica, although the company has not clearly stated whether this relates to the entire region or just the area that it has specifically surveyed so far. However, there are good reasons to believe that there are huge oil and gas reserves not just in the area Rosgeologia has tested earlier this year, but across whole  Antarctica.

There is a vast difference, of course, between the total resources in place and the recovery rate from such a challenging environment but that has never stood in Russia’s way before These resources might well include gold, silver, diamonds, copper, titanium, uranium, and so on. Moreover, Russia has been successfully exploring the Arctic, including when it pitched its flag on the seabed under the Arctic in 2009. Since then, blig Russian oil and gas companies like Rosneft, Gazprom Neft and Novatek, have been at the forefront of all Arctic operations, with hundreds of billions of current and potential projects in view. The objective remains for offshore Arctic oil to account for 20-30 per cent of all Russian production by 2050.

Together with Russia,China’s growing presence in the Antarctic play is not surprising either. This is a natural extension to China’s 2018 first official Arctic policy white paper in which it said that it would encourage enterprises to build infrastructure and conduct commercial trial voyages, paving the way for Arctic shipping routes that would form a ‘Polar Silk Road’

Source: Oilprice.com.

Carte des revendications territoriales selon le Traité sur l’Antarctique

Vulcano dans l’attente (Iles Eoliennes / Sicile) // Vulcano (Aeolian Islands / Sicily)

Les habitants de l’île éolienne de Vulcano attendent avec impatience le verdict d’une visioconférence qui doit avoir lieu le 20 décembre 2021 et à laquelle participeront des membres de l’INGV, de la Protection Civile, d’Arpa, d’Ispra, d’Asp et le maire de Lipari pour décider si la zone rouge et les contraintes qu’elle implique doit être prolongée ou si les insulaires pourront revenir dormir dans leurs maisons. L’ordonnance promulguée il y a un mois par le maire de Lipari expirera le 21 décembre.

Les dernières informations communiquées par l’INGV de Catane laissent entendre que la situation s’est légèrement améliorée, mais qu’il reste des zones sous la menace des gaz. La température des fumerolles diminue sur la lèvre du cratère et est stable sur sa face interne. Les émissions de CO2 à la base du cône de La Fossa et dans la zone de Vulcano Porto, mesurées automatiquement par le réseau Vulcanogas, montrent une baisse générale mais restent toujours à des valeurs élevées, à l’exception du site de Faraglione, où les valeurs habituelles sont enregistrées.
En revanche, les émissions de de CO2 dans la zone du cratère continuent de montrer des valeurs élevées, supérieures aux moyennes enregistrées au cours des 10 dernières années.

S’agissant de la géochimie des nappes phréatiques, les valeurs de température et de conductivité sont stables dans le puits du Camping Sicilia, tandis qu’une légère augmentation des valeurs est observée dans le puits Bambara et les valeurs de conductivité continuent de diminuer.

Ces derniers jours, les contrôles effectués par les techniciens de l’ARPA et d’Ispra avec de nouveaux instruments ont concerné essentiellement la zone rouge. Les résultats de ces mesures seront divulgués en réunion le 20 décembre par les scientifiques, puis par le maire qui les communiquera à la population.

Selon le journal La Sicilia, « il est probable qu’il y aura une autre prolongation d’un mois, mais il n’est pas exclu que la nouvelle ordonnance puisse affecter les personnes les plus vulnérables, tandis que d’autres pourraient rentrer chez elles. »

Source: La Sicilia.

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The inhabitants of the Aeolian island of Vulcano are impatiently awaiting the verdict of a videoconference due to take place on December 20th, 2021 and in which members of INGV, Civil Protection, Arpa, Ispra, d’Asp and the mayor of Lipari are to decide whether the red zone and the constraints it implies should be extended or whether the islanders will be allowed to return to their homes to sleep. The ordinance released a month ago by the mayor of Lipari will expire on December 21st.
The latest information from the INGV of Catania suggests that the situation has improved slightly, but that there are still areas under the threat of gas. The temperature of the fumaroles is decreasing on the crater rim and is stable on its internal face. CO2 emissions at the base of the La Fossa cone and in the Vulcano Porto area, automatically measured by the Vulcanogas network, show a general decrease but still remain at high values, with the exception of the Faraglione site, where background values are recorded.
In contrast, CO2 emissions in the crater area continue to show high values, higher than the averages recorded over the past 10 years.
Regarding the geochemistry of groundwater, the temperature and conductivity values are stable in the well of Camping Sicilia, while a slight increase in values is observed in the Bambara well and the conductivity values continue to decrease.
In recent days, the monitoring carried out by technicians from ARPA and Ispra with new instruments have mainly concerned the red zone. The results of these measurements will be disclosed at the meeting of December 20th by the scientists, then by the mayor who will communicate them to the population.
According to the newspaper La Sicilia, « it is likely that there will be another one month extension, but it is not excluded that the new ordinance could affect the most vulnerable people, while others could return home. »
Source: La Sicilia.

Cratère de La Fossa (Photo: C. Grandpey)