Mesure et cartographie des gaz sur le Kilauea (Hawaii) // Measuring and mapping gases on Kilauea (Hawaii)

Un nouvel article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) aborde un sujet fort intéressant: la mesure et de la cartographie des émissions de gaz sur le volcan Kilauea. Comme le répétait fort justement Haroun Tazieff, les gaz sont le moteur des éruptions. Leur analyse est donc essentielle pour comprendre comment fonctionne un volcan.

De grandes quantités de gaz volcaniques, tels que le dioxyde de carbone (CO2), le dioxyde de soufre (SO2) et le sulfure d’hydrogène (H2S), sont libérés dans l’atmosphère lors des éruptions volcaniques. Mais même entre les éruptions, de plus petites quantités de ces mêmes gaz continuent de s’échapper du sol et peuvent fournir des indications importantes sur l’état d’un volcan et sur le magma qui sommeille dans les profondeurs de la Terre.

Pour mesurer ces gaz, les scientifiques du HVO doivent d’abord identifier leur provenance. Des études sur le terrain à propos des émissions gazeuses dans la caldeira du Kilauea ont été réalisées dans le passé, mais aucune n’a été effectuée dans la caldeira dans son ensemble. Et aucune étude n’a été entreprise depuis l’éruption de 2018.

Au cours de l’été 2021, les scientifiques du HVO ont donc mené une étude détaillée des gaz sur le plancher et en bordure de la caldeira afin de comprendre la répartition des émissions actuelles. Les résultats seront comparés aux observations précédentes ; si des différences sont détectées, elles peuvent indiquer que le système d’alimentation au sommet du Kilauea s’est modifié en raison des effondrements survenus lors de l’éruption de 2018.

Les mesures de gaz volcaniques peuvent être effectuées à l’aide d’un MultiGAS qui pompe de l’air puis enregistre les concentrations de CO2, SO2 et H2S, plus la vapeur d’eau, en parties par million (ppm). Ces instruments MultiGAS peuvent être installés en permanence dans une zone particulière ou montés à bord d’un drone, en fonction de la zone à analyser et du type de données requises.

Pour la cartographie des gaz dans la caldeira du Kilauea au cours de l’été 2021, deux instruments MultiGAS ont été montés sur des supports dorsaux et les scientifiques du HVO ont parcouru la caldeira dans tous les sens, tout en collectant des données en continu. Leurs itinéraires de marche étaient espacés de 25 à 50 mètres afin de couvrir aussi bien la bordure de la caldeira que tout le plancher, ou bien la zone de blocs d’effondrement de l’éruption de 2018.

Même si ce travail a permis de couvrir tout le plancher de la caldeira, il restait des endroits eux aussi intéressants à analyser. Souvent, les émissions de gaz se concentrent le long de fissures ou de cavités qui permettent au gaz d’accéder facilement à la surface. De tels panaches peuvent être facilement observés dans diverses parties du plancher de la caldeira et dans des zones comme les Sulphur Banks et les Steam Vents dans le parc national. Des panaches comme ceux-ci sont souvent de bons indicateurs des endroits où les concentrations de gaz sont les plus élevées. De plus, au fur et à mesure que les gaz montent vers la surface depuis la chambre magmatique, ils interagissent avec et modifient les roches, entraînant des changements de couleur. Les zones de roches altérées peuvent révéler des émissions de gaz élevées.

Les scientifiques ont également collecté des échantillons de gaz dans des zones présentant des concentrations élevées de CO2 pour des analyses en laboratoire. Une grande seringue en plastique a été utilisée pour prélever l’échantillon qui a ensuite été transféré dans un récipient conçu pour contenir le gaz. La majorité des échantillons ont été prélevés sur les blocs d’effondrement de 2018 mentionnés précédemment car cette zone présente les concentrations les plus élevées de CO2.

Les analyses chimiques des différents isotopes de carbone dans le CO2 contenus dans ces échantillons peuvent fournir des informations sur l’emplacement du magma qui émet ces gaz. Cela permet aussi de savoir s’il s’agit d’un magma juvénile profond qui n’a encore jamais dégazé, ou d’un magma plus ancien qui a déjà été stocké pendant un certain temps dans le système d’alimentation du Kilauea.

La cartographie du plancher de la caldeira est maintenant terminée, mais les parois et le plancher du cratère de l’Halema’uma’u n’ont pas encore été cartographiés. Ils sont le site de nombreux bouches de gaz. Ces zones sont impossibles à parcourir à pied; la prochaine étape consistera donc à utiliser un MultiGAS monté sur drone.

Au final, les scientifiques du HVO produiront une nouvelle carte des émissions de gaz dans la caldeira du Kilauea en utilisant les données collectées au cours de l’été 2021. La carte sera essentielle pour déterminer si les remontées de gaz depuis le magma profond vers la surface ont été modifiées par les effondrements de 2018.

Source : USGS / HVO.

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A new article released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) deals with the measuring and mapping of gas emissions on Kilauea Volcano.

Large quantities of volcanic gases, such as carbon dioxide (CO2), sulfur dioxide (SO2), and hydrogen sulfide (H2S), are released into the atmosphere during volcanic eruptions. But even between eruptions, smaller amounts of the same gases continue to escape and can provide important clues about the current state of the volcano and the underlying magma. But to measure them, HVO scientists first must identify where gas is coming from.

Surveys of the gas emissions from the Kilauea caldera have been done in the past but never of the entire caldera at one time. And none had been done yet after the 2018 eruption.

Over the summer of 2021, HVO scientists conducted a detailed gas survey of the caldera floor and rim in order to understand the distribution of current emissions. The results will be compared to previous surveys; if differences are detected, they may indicate that the plumbing system of Kīlauea’s summit has changed because of the 2018 collapses.

Measurements of volcanic gases can be done using a MultiGAS instrument, which pumps in air and then records the concentrations of CO2, SO2, and H2S, plus water vapor, in parts per million (ppm).

These MultiGAS instruments can be permanently stationed at an area of interest, or mounted on a drone, depending on the location and type of data needed.

For the gas mapping in the Kilauea caldera during the summer 2021, two MultiGAS instruments were mounted on backpack frames and HVO scientists walked across and around the caldera while continuously collecting data. Their routes were spaced 25 to 50 metres apart and covered areas of the caldera rim, the caldera floor, and the down-dropped block that collapsed during the 2018 eruption.

Even though the survey covered the whole caldera floor, there were more interesting spots to analyse. Often gas emissions are concentrated along cracks or holes in the ground which provide the gas an easy path to the surface. Visible plumes can be seen in various parts of the caldera floor and at the Haʻakulamanu Sulphur Banks and Steam Vents within the National Park. Visible plumes of gas like this are often good indicators of where the gas concentrations may be elevated.

As gases rise towards the surface from the magma below, they interact with and alter the rocks in the area, resulting in colour changes. Looking for this altered rock is another way to identify areas that may have elevated gas emissions.

The scientists also collected gas samples from areas that had elevated concentrations of CO2 for later laboratory analyses. A large, plastic syringe was used to collect the sample which was then transferred to a foil bag designed for holding gas. The majority of the samples were collected on the down-dropped block, as that area showed the highest concentrations of CO2.

Chemical analyses of the different forms (isotopes) of carbon in the CO2 from these samples can provide information about where the magma that is releasing these gases is located, and whether it is new, deep magma that has never degassed before, or older magma that had already been stored for some time in Kilauea’s plumbing system.

While the caldera floor mapping is now complete, the walls and floor of Halemaʻumaʻu crater have not yet been mapped and are the site of many visible gas vents. These areas are impossible to traverse by foot, so the next step is to use a UAS-mounted MultiGAS to measure gases there..

HVO scientists will produce a new map of gas emissions in the Kilauea caldera using the data collected during the summer 2021. The map will be key to determining if gas pathways from deep magma to the surface were changed by the collapses in 2018.

Source: USGS / HVO.

SulphurBanks

Steam Vents

Emissions de gaz dans le cratère de l’Halema’uma’u en 2011

Photos: C. Grandpey

Sargasses à la Martinique : Que fait l’Etat français ?

En ce moment, tous les projecteurs sont braqués – à juste titre- sur Saint-Vincent-et-les-Grenadines où le volcan de La Soufrière connaît l’une des plus puissantes éruptions de son histoire. Comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, la cendre qui s’accumule partout sur l’île cause de graves problèmes alors que St Vincent est également affectée par la pandémie de Covid-19, ce qui rend la vie encore plus difficile dans les hébergement temporaires .

La Martinique est elle aussi confrontée à des problèmes, même si leur ampleur n’a rien à voir avec ce qui se passe à St Vincent.

Lors de mes visites sur l’île, j’ai eu l’occasion de me rendre compte des désagréments causés par les sargasses, en particulier au moment de leur échouage sur les côtes.

La Martinique a été épargnée par les algues pendant plusieurs mois, mais elles ont de nouveau envahi les côtes, surtout le rivage atlantique au cours des dernières semaines. Le phénomène a pris une ampleur impressionnante dans le sud Atlantique où de nombreuses plages sont impraticables.

Les habitants du littoral, ceux du Marigot par exemple, n’en peuvent plus. Ainsi, une personne a déclaré sur le site Martinique la 1ère : « Il n’y a pas longtemps, on s’est enfermé dans la maison, parce que l’odeur montait vraiment. Le matin au réveil, c’est désagréable. On n’a plus la possibilité de sortir comme on veut. C’est invivable. Quand il y a beaucoup de, pluie, c’est insupportable. On ne peut pas dormir le soir. Ça abîme tout notre matériel, télé, réfrigérateur, voiture.» Des habitants de la Pointe Faula m’avaient tenu des propos identiques et avaient fait état de malaises chez des personnes ayant inhalé l’hydrogène sulfuré (H2S) émis par les algues quand elles se décomposent sur le rivage.

La situation est identique au Robert. Depuis des années, les habitants sont incommodés par les émanations de gaz causées par les sargasses en putréfaction. Ceux qui le pouvaient ont quitté leur domicile, pour s’installer loin du littoral. D’autres ont réaménagé entièrement leur maison.

Pour tenter d’endiguer les échouages, des solutions de fortune ont été imaginées. Un marin pêcheur, a fabriqué des filets à sargasses. Il les a installés à Frégate et au Cap Est.

La ville du Robert utilise le Sargator, un navire collecteur de sargasses, censé collecter près de 40 tonnes d’algues par heure. Une autre machine amphibie permet la collecte des algues plus près du littoral. Mais elle est en panne. Pour éviter l’échouage des sargasses, sur les côtes, la ville a aussi installé plusieurs barrages filtrants. Ces différentes solutions sont parfois efficaces, mais elles restent insuffisantes devant l’ampleur du phénomène. Des solutions existent pour améliorer l’efficacité des machines destinées à l’enlèvement des algues, mais le coût financier reste considérable pour les collectivités.

En plus des sargasses, la Martinique est victime de la brume de sable. Ces deux phénomènes naturels sont liés car la brume de sable accentue le phénomène des sargasses.

Les nuages de sable se forment au-dessus du désert du Sahara. Ils se nourrissent aussi de poussières en suspension venant d’Europe après avoir traversé la Méditerranée.  .
Les particules fines contenues dans la brume de sable contiennent des nutriments issus de l’agriculture intensive. En tombant dans la mer, elles deviennent une denrée précieuse pour les sargasses qui se reproduisent alors à grande vitesse.

S’agissant de la brume de sable, il n’y a pas grand-chose à faire, juste attendre qu’elle se dissipe. Les solutions ne dépendent pas uniquement de la France, mais de la planète toute entière et de sa fâcheuse tendance à polluer à tout va.

Par contre, des solutions pourraient être mises en œuvre pour arrêter, ou au moins ralentir, la prolifération des sargasses. Comme indiqué précédemment, ces mesures ont un coût, mais ce ne devrait pas être aux seules collectivités martiniquaises de payer. Il faudrait que l’Etat français mette lui aussi la main au portefeuille. En 2018, Nicolas Hulot, alors ministre de la Transition Ecologique, avait promis une somme de 13 millions d’euros pour résoudre le problème des sargasses. Qu’en est-il de cette somme ? A quoi a-t-elle servi ?

Il ne faudrait pas que ceux qui nous dirigent oublient que la Martinique est un département français, comme les Alpes Maritimes par exemple. Imaginons un instant une prolifération de sargasses devant les plages de Nice ou de Cannes avant la saison estivale; je puis vous assurer que de gros moyens seront mis en œuvre pour les éliminer rapidement. Alors pourquoi par à la Martinique, ou à la Guadeloupe qui est également concernée par ce poison ?

Source: Martinique la 1ère.

Sargasses à la Pointe Faula (Photos: C. Grandpey)

Les sargasses, toujours les sargasses !

Il y a quelques jours, j’expliquais que de vastes bancs de sargasses avaient posé de sérieux problèmes à certains navigateurs du Vendée Globe au moment où ils avançaient à hauteur de l’arc antillais à l’ouest et des îles du Cap Vert à l’est. Ils ont passé des heures à les dégager de l’hydrogénérateur, un appareil permettant de produire de l’électricité sur le bateau. La présence d’aussi vastes nappes de sargasses est largement due au réchauffement des eaux océaniques, autre conséquence du changement climatique.

Sur terre, la presse martiniquaise indique que les sargasses sont en train de faire leur retour, en particulier  le long de la côte atlantique de l’île. Les algues jonchent la baie du Marigot où le maire explique qu’il n’a pas les moyens matériels de les. Les sargasses peuvent devenir très vite nauséabondes et poser des problèmes sanitaires. Une fois échouées, leur décomposition émet de l’hydrogène sulfuré (H2S) qui peut entraîner des vomissements, des vertiges, voire des malaises, en passant par une irritation des yeux et des voies respiratoires. A cela s’ajoute la destruction des appareils électroménagers provoquée par l’acidité des algues.

Le maire du Marigot déplore le manque d’aide de l’État pour lutter contre l’invasion des sargasses. L’enlèvement de ces algues a forcément un impact sur le budget de la ville qui ne dispose d’aucune aide pour les prélever avec des engins.

Il faut maintenant espérer que les sargasses repartiront comme elles sont venues, mais c’est loin d’être gagné !

Bancs de sargasses le long des côtes martiniquaises (Photo : C. Grandpey)

Le point sur les sargasses à la Martinique

Je viens de passer plusieurs jours à la Martinique et, entre mes conférences, je me suis rendu sur la côte atlantique de l’île pour me rendre compte de la situation concernant les sargasses. Au cours d’une première visite en mars 2018, j’avais été particulièrement impressionné par la gêne que ces algues causaient à la population.

Comme je l’ai expliqué à l’époque, les sargasses sont des algues brunes qui dérivent en nappes. Le nom « sargasse » vient de l’espagnol « sargazo » qui signifie « varech. »Elles tirent leur origine de la Mer des Sargasses. Ces énormes amas d’algues brunes sont transportés par les courants marins et certains bancs viennent échouer en Martinique. A noter que cette île – qui est également un département français – il serait bien que les autorités de la métropole ne l’oublient pas! – n’est pas la seule à être touchée. Ses voisines (Guadeloupe, Dominique, Saint Barth…) le sont aussi.

Tant que les sargasses sont dans l’eau ou lorsqu’elles sont sèches, elles ne présentent pas de danger particulier pour la santé. En revanche, c’est quand elles s’échouent sur les plages qu’elles peuvent devenir dangereuses car elles entrent en putréfaction et dégagent de l’hydrogène sulfuré (H2S) et de l’ammoniac (NH3). Comme je l’ai indiqué à l’issue de ma visite à la Martinique en mars 2018, ces gaz peuvent provoquer des maux de tête, des troubles olfactifs ou encore des irritations de la gorge et des yeux. Il est également fait état d’évanouissements. Les gaz émis par la décomposition des algues attaquent les peintures des maisons, sans oublier les matériels électroniques et informatiques.

Les touristes qui viennent à la Martinique ne doivent toutefois pas s’affoler car la situation est loin d’être aussi catastrophique qu’il y parait. D’une part, il existe des plages sans sargasses. D’autre part, les arrivages ne sont pas constants et varient d’un jour à l’autre.

Comme d’habitude, la métropole a été lente à réagir devant le problème des sargasses. Actuellement, les algues échouées sont collectées et ensuite transformées en compost. Lors de mon séjour à la mi août 2019, j’ai trouvé que la situation s’était améliorée au Vauclin, à la Pointe Faula en particulier, où elle était catastrophique en mars 2018. Certes, il y a encore des sargasses sur le littoral (voir les photos ci-dessous), mais l’odeur est moins pestilentielle A noter qu’une structure a été installée pour empêcher les sargasses d’envahir trop rapidement le littoral qui est un très agréable site de baignade.

Vues des sargasses à la Pointe Faula:

Structure destinée à freiner les invasions de sargasses:

Photos: C. Grandpey