Nouvelle approche des éruptions sous-marines profondes // New approach of deep sea eruptions

Il existe environ 1 900 volcans actifs sur les continents ou sous forme d’îles, mais on pense que les volcans sous-marins sont beaucoup plus nombreux. Les chiffres exacts ne sont pas connus car les profondeurs de nos océans restent en grande partie inexplorées. Nous connaissons parfaitement la surface de la planète Mars, mais beaucoup moins bien la morphologie des abysses où se déclenchent des séismes et des éruptions. C’est pourquoi la plupart des éruptions volcaniques sous-marines passent inaperçues.
La plupart des éruptions volcaniques se produisent donc au fond des océans, et les progrès réalisés par l’océanographie ont permis de se rendre compte que le volcanisme sous-marin non seulement dépose de la lave mais émet également de grandes quantités de cendres. Pour la première fois, une équipe internationale de chercheurs a expliqué les mécanismes qui conduisent à la « désintégration explosive » du magma sous l’eau. Leur étude a pour titre «Deep-sea eruptions boosted by induced fuel–coolant explosions.»
L’équipe scientifique a étudié le volcan sous-marin Havre – Havre Seamount – situé au nord-ouest de la Nouvelle-Zélande, à une profondeur d’environ 1 000 mètres sous la surface de la mer. Le volcan est entré en éruption en 2012, en donnant naissance à un banc de pierre ponce qui s’est étalé sur une superficie d’environ 400 kilomètres carrés.
Un robot a été immergé pour examiner les dépôts de cendres et prélever des échantillons sur le plancher océanique. À partir des données d’observation, les chercheurs ont estimé le volume de cendres volcaniques à plus de 100 millions de mètres cubes. Ils ont fait fondre le matériau et l’ont mis en contact avec de l’eau dans différentes conditions de pression et de température qui ont produit des réactions explosives conduisant à la formation de cendres volcaniques artificielles. Au cours de ce processus, le matériau fondu a été placé sous une couche d’eau dans un creuset de dix centimètres de diamètre, puis déformé avec une pression semblable à celle à laquelle est soumis le magma qui émerge des fonds marins. On voit alors des fissures se former et l’eau jaillir brusquement dans le vide créé. L’eau se dilate de sorte que les particules et l’eau sont éjectées de manière explosive. Les scientifiques les ont ensuite fait passer dans un tube en U placé dans une cuve d’eau pour simuler la situation de refroidissement. Les particules ainsi créées, les «cendres volcaniques artificielles», correspondent aux cendres naturelles par leur forme, leur taille et leur composition.

Cette expérience en laboratoire démontre que ces interactions induites par le contact entre le magma et l’eau peuvent se produire dans toutes sortes d’environnements humides, quelle que soit la pression, sous la surface ou en profondeur, et peuvent s’appliquer à des matériaux autres que le magma et l’eau.

Source: The Watchers.

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There are about 1 900 active volcanoes on land or as islands. Meanwhile, the number of submarine volcanoes is estimated to be much higher. The accurate numbers are not yet known because the deep sea is largely unexplored. We perfectly know the surface of Mars, but far less the abysses where earthquakes and eruptions are triggered. Therefore, most submarine volcanic eruptions go unnoticed.

Most volcanic eruptions occur at the bottom of the oceans, and modern oceanography has shown that submarine volcanism not only deposits lava but also emits large amounts of volcanic ash. For the first time, an international research group explained the mechanisms that lead to an explosive disintegration of magma underwater. Their study is entitled « Deep-sea eruptions boosted by induced fuel–coolant explosions. »

The scientific team studied the Havre Seamount volcano, located northwest of New Zealand at a depth of around 1 000 m below the sea surface. The volcano erupted in 2012, producing a raft of pumice particles that spread to about 400 square kilometres.

A diving robot was used to examine the ash deposits and take samples from the seafloor. From the observational data, the group detected more than 100 million cubic metres of volcanic ash. The researchers melted the material and brought it into contact with water under various conditions. Under certain conditions, explosive reactions occurred which led to the formation of artificial volcanic ash. In the process, the molten material was placed under a layer of water in a crucible with a diameter of ten centimetres and then deformed with an intensity that can also be expected when magma emerges from the seafloor. Cracks are formed and water shoots abruptly into the vacuum created. The water then expands explosively. Finally, particles and water are ejected explosively. They were led through a U-shaped tube into a water basin to simulate the cooling situation underwater. The particles created in this way, the ‘artificial volcanic ash,’ corresponded to the natural ash in shape, size, and composition.

This lab experiment demonstrates that interactions between magma and water can occur in a range of wet environments regardless of pressure, from the subaerial to the deep sea, and may apply to materials other than magma and water.

Source: The Watchers.

Image satellite d’un banc de ponce près des Tonga en 2006 (Source : NASA)

Mise en place de pillow lava dans le Bassin de Lau, en arrière de la fosse des Tonga-Kermadec (Source : PMEL)

Retour sur l’éruption sous-marine du volcan Havre (Iles Kermadec) en 2012 // Return on the 2012 submarine eruption of Havre Volcano (Kermadec Islands)

En 2012, une puissante éruption sous-marine a secoué le volcan Havre, dans les îles Kermadec, à environ 1000 km de l’île du Nord de la Nouvelle-Zélande. A l’époque, j’avais publié plusieurs articles à propos de cet événement.
Dans une étude de deux ans, publiée dans la revue Science Advances, des chercheurs ont reconstitué l’éruption qui fut plus importante que n’importe quelle autre sur Terre au cours du 20ème siècle. Les chercheurs de l’Université de Tasmanie (Australie) ont utilisé des robots pour explorer le volcan sous-marin et mieux comprendre ce qui se passe sous la surface de la Terre. En 2015, ils ont envoyé un véhicule sous-marin autonome (AUV) et une douzaine d’autres engins télécommandés pour cartographier et observer le volcan, et collecter des échantillons de roches.
L’événement de 2012 a été révélé lorsque les satellites ont détecté un banc de pierre ponce d’une superficie de quelque 400 kilomètres carrés à la surface de l’océan. Le volcan à l’origine de l’éruption avait été découvert une dizaine d’années plus tôt.

Source: NASA

 Les robots ont observé 14 bouches éruptives sur le volcan Havre ;  ils ont mesuré la quantité de lave et de roche émise sur le site. A lui seul, le nombre de bouches éruptives montre la puissance de l’éruption le long d’une impressionnante ligne de fractures dans la structure du volcan.
Selon un chercheur, « c’est le premier événement avec un magma à forte teneur en silice où nous sommes en mesure de vérifier si la pression hydrostatique a supprimé l’explosivité ». Les scientifiques ont pu démontrer que 80% du volume de pierre ponce avait alimenté le banc à la surface de l’Océan Pacifique avant son échouage sur les plages de l’île de Micronésie et sur le littoral oriental de l’Australie.
L’éruption a recouvert le volcan de cendre et de ponce et a anéanti la vie qui s’y trouvait. Les biologistes ont hâte de savoir comment les espèces recolonisent un territoire et quelle est leur provenance. Une étude plus approfondie pourrait donner aux scientifiques une meilleure idée de la façon dont ces environnements renaissent, non seulement après les éruptions de volcans sous-marins, mais aussi lorsqu’ils sont soumis à l’exploitation minière des fonds marins.

Sources: New Zealand Herald et Newsweek.

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In 2012, a powerful undersea eruption occurred on the seafloor Havre volcano, which lies in the Kermadec Islands, about 1000 km off the North Island of New Zealand. I had published several posts on this blog about the event.

In a two-year study published in the journal Science Advances, researchers have pieced together the eruption that proved larger than any on land in the past century. The researchers from the University of Tasmania in Australia, used robot submarines to probe the underwater volcano, and could reshape our understanding of what is happening beneath the Earth’s surface. In 2015, they sent an autonomous underwater vehicle (AUV) and a team of a dozen remotely operated vehicles to map, observe and collect samples from the volcano.

The 2012 event was revealed when satellite imagery picked up a pumice raft spread across some 400 square kilometres of ocean. The volcano that produced the eruption had been discovered only a decade earlier.

The robots looked at 14 different vents on the Havre volcano to better measure the amount of lava and rock at the site. That number of vents alone pointed to the significance of the event, punching holes along a huge tear line in the volcano’s structure.

According to one researcher, “This was the first event of high silica magma composition where we are able to provide the constraints that test whether the hydrostatic pressure did suppress explosivity”. The scientists were able to demonstrate that 80 per cent of the volume of the pumice was delivered to the pumice raft and efficiently dispersed into the Pacific Ocean landing on Micronesian island beaches and the East Australian seaboard.

The eruption blanketed the volcano with ash and pumice and devastated the biological communities. Biologists are interested to learn more about how species recolonise, and where those new species are coming from. Further study may give scientists a better sense of how these environments rebound not only after submarine volcanoes, but also when subjected to seafloor mining.

Sources: New Zealand Herald and Newsweek.

Plancher océanique autour du volcan de Havre avec, en rouge, la lave de l’éruption de 2012. (Source : University of Tasmania)

Exploration des fonds marins au large de la Nouvelle Zélande // Seabed exploration off New Zealand

Une équipe composée de scientifiques néo-zélandais et allemands  a effectué un travail de recherche et de découverte de nouveaux volcans sous-marins dans l’Océan Pacifique. Certains d’entre eux se dressent jusqu’à 2500 mètres au-dessus des fonds marins. Les scientifiques viennent de rentrer d’une mission de six semaines le long de l’arc volcanique des Kermadec, à environ 1000 km au nord-est de l’île du Nord de la Nouvelle Zélande. (voir carte ci-dessous)
Financé par le gouvernement allemand, le projet a permis d’explorer les fonds marins dans le but de fournir de nouvelles informations sur l’histoire géologique dynamique de cette région. Les scientifiques ont concentré leur étude sur les dorsales de Colville et de Kermadec, la fosse du Havre (Havre Trough) et la fosse des Kermadec, qui atteint 10 000 mètres de profondeur et où les plaques tectoniques Pacifique et Australienne entrent en collision.
Il y a environ 80 volcans sous-marins le long de l’Arc Tonga-Kermadec, et 75 pour cent d’entre eux possèdent des systèmes hydrothermaux actifs. Un certain nombre de volcans ont également une activité éruptive régulière.
Les scientifiques explorent cette région du plancher océanique depuis quelques années à partir des navires et à l’aide de véhicules télécommandés. Cependant, cette expédition a été la première à entreprendre une reconnaissance systématique et un échantillonnage des fonds marins des dorsales de Kermadec et de Colville ainsi que des fosses du Havre et des Kermadec. Une meilleure connaissance de l’histoire des fonds marins et des quelque 80 volcans fournira des informations sur leur formation et indiquera pourquoi ils sont très actifs.
Avant l’expédition, on connaissait peu les fonds marins de cette région. L’étude de la fosse des Kermadec est importante pour comprendre quand a commencé la collision des plaques tectoniques et aussi pour comprendre le fonctionnement des forces énormes qui font disparaître des montagnes entières dans le processus de subduction.
Au cours de l’expédition, les scientifiques ont découvert cinq nouveaux volcans sur la dorsale de Colville et dans le secteur de la fosse du Havre. Certains se dressent jusqu’à 2 500 mètres au-dessus du plancher océanique. L’un d’eux présente une caldeira de 2 km de diamètre.
De retour dans leurs laboratoires, les chercheurs pourront déterminer l’âge et la chimie des échantillons de roches récoltés pour tenter de reconstruire l’histoire passée du volcanisme et des failles dans la région de la fosse du Havre.

Source : The New Zealand Herald.

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New Zealand scientists have helped discover new submarine volcanoes in the Pacific Ocean. Some of them are rising up to 2.5km above the seafloor. The discoveries were made by a team of international scientists who have just returned from a six-week voyage probing the volcanic Kermadec Arc, around 1000km northeast of the North Island (see map below).

Funded by the German government, the project explored the seabed to provide new information about the dynamic geological history of New Zealand’s offshore territory. It aimed to investigate the Colville and Kermadec Ridges, the Havre Trough, and the Kermadec Trench, which is up to 10,000m deep and is where the Pacific and Australian tectonic plates collide.

There are about 80 submarine volcanoes along the Tonga-Kermadec Arc, with about 75 per cent of them hosting active hydrothermal systems. A number of the volcanoes produce regular eruptive activity.

The scientists have been exploring this region of the ocean floor for some years from surface ships and with remotely operated vehicles. However, this expedition was the first to undertake systematic reconnaissance and seafloor sampling from the now extinct Kermadec and Colville Ridges, and the much deeper Havre Trough and Kermadec Trench. Knowledge about the history of the seafloor hosting these 80 volcanoes will provide information about how the volcanoes formed and why they are so highly active.

Before the expedition, little was known about the seafloor in this region. Investigating the Kermadec Trench is important to understanding when plate collision started and also to comprehend the tremendous forces that grind up and swallow whole mountains in the subduction process.

During the expedition, the scientists discovered five new seafloor volcanoes on the Colville Ridge and the Havre Trough, with some rising up to 2,500m above the seafloor. One has a caldera 2km in diameter.

Back in their labs, the researchers will determine the age and chemistry of the recovered rock samples for reconstructing the past history of volcanism and faulting in Havre Trough.

Source : The New Zealand Herald.

Cette carte montre la région explorée par les scientifiques. On distingue les dorsales de Colville et de Kermadec ainsi que la dépression du Havre entre les deux. Plus à l’est, on plonge dans la fosse des Kermadec (Source: Economic Geology).

Volcan sous-marin Havre / Havre seamount (Iles Kermadec / Nouvelle Zélande)

drapeau francais.jpgDes scientifiques néo-zélandais ont récemment embarqué à bord du navire de recherche Tangaroa pour une mission de 23 jours dans les Iles Kermadec, au nord de la Nouvelle Zélande, afin d’étudier cette chaîne volcanique qui s’étire sur un millier de kilomètres au nord de la Bay of Plenty. Ils ont pu cartographier le volcan Havre et ont eu la confirmation que c’est bien lui qui est entré en éruption le 19 juillet 2012 en donnant naissance à une impressionnante nappe de ponce. Un nouveau cône volcanique de 240 mètres de hauteur est apparu sur le bord de la caldeira.

L’éruption du volcan Havre a eu lieu à une profondeur de 1100 mètres et le nuage de cendre était visible sur les images satellites, tandis que la nappe de ponce couvrait une surface estimée à 22 000 kilomètres carrés.

Les scientifiques connaissaient la topographie du volcan qui avait été cartographié au cours d’une mission effectuée en 2002. Ils savaient que le volcan était, à cette époque, une montagne de 1000 mètres de hauteur pour un diamètre de 5 km et que le cratère se trouvait à 800 mètres de profondeur.

En utilisant un sonar multi-faisceaux, ils ont pu déterminer la forme actuelle du volcan et la comparer à ce qu’elle était avant l’éruption.

Source : Bay of Plenty Times.

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drapeau anglais.jpgNew Zealand scientists aboard the research vessel Tangaroa recently embarked on a 23-day voyage of discovery in the Kermadecs, north of New Zealand, to study the volcanic chain that stretches for 1000 kilometres north from Bay of Plenty. They have just mapped the Havre volcano and the confirmation that it erupted on July 19th 2012, producing a huge pumice raft. They found a new volcanic cone which has formed on the edge of the Havre caldeira, towering 240 metres above the crater rim.

The Havre volcano eruption was strong enough to breach the ocean surface from a depth of 1100 metres.  It produced clouds of ash visible by satellite, and a pumice raft that covered an area of 22,000 square kilometres.

The scientists knew the shape of the volcano from previous research. Using the multibeam echosounder, they made a before and after comparison of the volcano to determine the size of the eruption and the change it has made to the seafloor.

The Havre volcano had previously been mapped in 2002, showing a 1-kilometre-high undersea mountain with a 5-kilometre-wide, 800-metre-deep central crater.

Source: Bay of Plenty Times.

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                               Modélisation du Havre seamount (CREDIT: NIWA/GNS Science)


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La nappe de ponce vue par satellite le 19 juillet 2012 (CREDIT: NASA)