Un nouveau laboratoire pour le HVO (Hawaii) // New lab for HVO (Hawaii)

L’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO), géré par l’USGS, vient d’acquérir un nouveau laboratoire qui permettra aux scientifiques de mieux comprendre les propriétés physiques des téphras. Le mot « tephra » ou « téphra » fait référence à tous les types et toutes les tailles de fragments de roche projetés par un volcan en empruntant une trajectoire aérienne lors d’une éruption. Les téphras incluent les cendres, les bombes, les scories ou même les cheveux et les larmes de Pelé.

Ce nouveau laboratoire d’analyse de téphras permettra au HVO de déterminer la densité, la taille et la forme des particules, ainsi que les différents types de téphras émis par un volcan. En utilisant ces informations, les géologues du HVO seront en mesure d’analyser toute une gamme de phénomènes, depuis l’ascension du magma et le processus éruptif jusqu’aux dépôts de cendres laissés par les  éruptions du passé. Il est important d’obtenir ces mesures aussi précisément et rapidement que possible lors d’une éruption.

Le nouveau laboratoire du HVO est unique par sa capacité à analyser une vaste gamme d’échantillons, de un mètre à un micron (10-6 m). Le traitement des échantillons est non destructif et l’analyse est rapide. Chaque type de mesure ne prend que quelques minutes, et on estime que l’ensemble des mesures prend 1 à 2 heures. La méthode non destructive d’utilisation de ces nouveaux instruments est révolutionnaire ; elle permet aux chercheurs d’effectuer une suite complète d’analyses sur le même échantillon – au lieu d’utiliser différents échantillons du même matériau – pour une compréhension plus complète des éruptions. Cela permet également de préserver dans leur intégrité tous les  échantillons.

La première étape consiste à étudier les composants de l’échantillon afin de comprendre à quel type d’éruption les scientifiques sont confrontés.

Pour les échantillons de téphras prélevés directement sur le terrain, le HVO dispose de deux nouveaux stéréoscopes à lumière réfléchie. Lors de leur utilisation, les géologues peuvent séparer manuellement les différents composants de l’échantillon, tels que la lave juste prélevée, les cristaux, ou les petits morceaux de la paroi du cratère.

Au cours de l’étape suivante, les chercheurs mesurent la densité des échantillons. Pour les échantillons de lave, la mesure de la densité permet de comprendre quelle était la consistance du magma lors de son émission ; cela renseigne sur la dynamique de l’éruption. La densité de l’échantillon est déterminée en mesurant sa masse et son volume. Pour les morceaux de téphra de plus de cinq centimètres, le volume est calculé à l’aide d’un scanner 3D, puis l’échantillon est pesé. Les grains plus petits, depuis les lapilli jusqu’à la poudre de cendre, sont placés dans un pycnomètre à gaz, une machine qui calcule la densité directement en utilisant le principe d’Archimède de déplacement du volume en injectant de l’azote gazeux. Les pycnomètres fonctionnent aussi bien avec des scories et de la pierre ponce qu’avec des cendres ; ils permettent de comprendre la dynamique des éruptions.

La troisième étape est la mesure de la taille des échantillons, ce qui donne des informations sur la façon dont le magma s’est fragmenté pour produire des téphras pendant les épisodes de fontaines de lave et les explosions. Les fragments de plus de 3 centimètres sont tamisés à la main, de manière traditionnelle, tandis que les grains plus petits sont soumis à un Camsizer, un appareil de dernière génération qui photographie chaque fragment et convertit l’image en mesure de la taille. Le flux de particules passe devant une source de lumière stroboscopique LED ultra lumineuse et plane. Les Camsizers peuvent mesurer des dizaines de milliers de fragments en seulement 5 minutes. De plus, ils utilisent les images pour mesurer la forme 2D des fragments en utilisant des paramètres mathématiques établis. Les informations concernant la taille des fragments sont essentielles pour les modèles de fontaines de lave et de cendres.

L’étape finale peut prendre des semaines, voire des mois. Elle consiste à découper les échantillons en fines lamelles et à les étudier au microscope pétrographique. Le HVO possède deux nouveaux microscopes pétrographiques avec différents ensembles de lentilles: l’un peut évaluer la taille des bulles, la texture des bulles ainsi que la texture de mélanges de magmas, tandis que l’autre peut se concentrer sur les cristaux et les inclusions.

Les nouveaux instruments d’analyse de téphras que vient d’acquérir le HVO sont actuellement en cours d’étalonnage. Les échantillons prélevés pendant l’éruption en cours seront les premiers analysés. Ce nouveau laboratoire permet une analyse quasiment en temps réel des produits émis et donc une meilleure surveillance des éruptions.

Source: USGS / HVO.

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The USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has been granted a new laboratory that will allow scientists to better understand the physical properties of tephra.

Tephra is any type and size of rock fragment that is ejected from a volcano and travels an airborne path during an eruption. Examples include ash, bombs, scoria, or Pele’s hair and Pele’s tears.

The tephra lab will help HVO determine the density, size, and shape of individual tephra particles along with types of tephra. Using this information, HVO geologists can analyse a range of topics, from magma ascent and eruption processes to ashfall deposits from past explosive eruptions. It is important to get these measurements as accurately and quickly as possible during an eruption.

HVO’s new lab is unique in its ability to analyze a wide size range of samples, from one metre to one micron (10-6 m). The sample processing is non-destructive and analysis is fast with each type of measurement taking only minutes, and all measurements are estimated to take 1–2 hours total. The non-destructive nature of these new instruments and methods is revolutionary and allows researchers to perform a full suite of analyses on the same sample, instead of different samples of the same material for a more integrated understanding of eruptions. This also allows samples to be fully preserved.

The first step consists in studying the sample components. Componentry helps understand what type of eruption scientists are dealing with.

For tephra samples straight from the field, HVO has two new stereoscopes that use reflected light. Looking through them, geologists can manually separate the different components that might make up the sample, such as fresh glassy lava, crystals, and small pieces of the crater wall.

Next, the researchers measure density. For pieces of lava, measuring density helps understand how frothy the magma was when it erupted, which tells us about eruption dynamics.

Sample density is determined by measuring its mass and volume. For pieces of tephra larger than five centimetres, the volume is calculated using a 3D scanner, and then the sample is weighed. Smaller grains from gravel to powdery ash sizes will be placed in a pycnometer, a machine that calculates density directly using Archimedes principle of volume displacement with nitrogen gas. The pycnometers work with foams (scoria and pumice) as well as ash and helps understand eruption dynamics.

Then, the samples will be measured for size, which give information about how magma gets ripped apart to produce tephra from lava fountains and explosions. Fragments larger than 3 centimetres are sieved in the traditional manual way, while smaller grains will run through one of the new Camsizers ; this is a machine that photographs each fragment and converts the image to a size measurement. The Camsizers can measure tens of thousands of fragments in as little as 5 minutes. Additionally, they use the images to measure the 2D shape of fragments using established mathematical parameters. Size information is essential for models of lava fountaining and ashfall.

A final step that may take weeks to months. It consists in turning pieces into a thin section for final analysis on a petrographic microscope. HVO has two new petrographic microscopes with different sets of lenses: one can assess bubble sizes, bubble textures, and magma-mixing textures, while the other can focus on crystals and melt inclusions within them.

HVO’s new tephra lab instruments currently being calibrated. Samples from the current eruption will be the first analyzed. The HVO tephra lab brings physical volcanology monitoring of eruptions to near-real time analysis.

Source : USGS / HVO.

Photo : C. Grandpey

Séismes en Indonésie et à Hawaii // Earthquakes in Indonesia and Hawaii

Un fort séisme de magnitude M 6,2 sur l’échelle de Richter a fait au moins 37 morts et plus de 600 blessés le vendredi 15 janvier 2021, sur l’île de Célèbes (Indonésie). Plusieurs bâtiments situés dans la ville de Mamuju, dont un hôpital, se sont effondrés. L’épicentre du séisme a été localisé à 36 km au sud de la ville, à une profondeur de 18 km. Les secours s’affairent sous les décombres de l’hôpital. Entre dix et vingt personnes pourraient y être piégées.

Des glissements de terrain ont suivi le séisme, coupant l’accès à l’une des principales routes de la province.

La région de Palu, sur l’île de Célèbes, avait été déjà frappée en septembre 2018 par un très fort séisme de magnitude M 7,5 suivi d’un tsunami dévastateur. Cette catastrophe avait fait plus de 4 300 morts et disparus et au moins 170 000 déplacés.

Source : Presse indonésienne.

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Le HVO a enregistré un séisme de magnitude M 4.0 sous la partie sud de l’île d’Hawaii, dans le district de Ka’u, le 14 janvier 2021 à 18h15 (heure locale). Le séisme n’a eu aucun impact observable sur l’éruption au sommet du Kilauea. Il fait partie d’un essaim sismique qui a débuté en août 2019 dans le secteur de Pāhala. Contrairement à la plupart des événements associés à cet essaim, ce séisme a été largement ressenti sur l’île d’Hawaii, et même sur l’île d’O’ahu.

Les séismes dans la partie inférieure du rift sud-ouest du Kilauea se produisent principalement à des profondeurs de 25 à 40 km, sous la ville de Pahala, jusqu’à environ 10 km au large.

La sismicité dans cette région est observée au moins depuis les années 1960 et est peut-être liée à des réseaux magmatiques en profondeur sous l’île.

Source : HVO.

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 A powerful M 6.2 earthquake killed at least 37 people and injured more than 600 on Friday, January 15th, 2021, in Indonesia’s West Sulawesi Province. Several buildingscollapsed in the town of Mamuju, including a hospital. The epicenter of the earthquake was located 36 km south of the city, at a depth of 18 km. The emergency services are busy working in the rubble of the hospital. Between ten and twenty people could be trapped there.

Landslides followed the earthquake, cutting off access to one of the province’s main roads. The region of Palu, Sulawesi, had already been hit in September 2018 by a very strong M 7.5 earthquake followed by a devastating tsunami. This disaster left more than 4,300 dead and missing and at least 170,000 displaced.

Source: Indonesian Press.

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HVO recorded an M 4.0 earthquake located beneath the south part of the Island of Hawaii, in the district of Ka’u, on January14th, 2021, at 6:15 p.m.(local time).

The earthquake had no observable impact on the ongoing eruption at Kilauea’s summit. It is part of the ongoing seismic swarm under the Pāhala area, which started in August 2019. Unlike most events associated with this swarm, this earthquake was widely felt across the Island of Hawaii, and as far away as O’ahu.

Earthquakes beneath Kilauea’s lower Southwest Rift Zone occur mostly at depths of 25-40 km, beneath the town of Pahala and extending about 10 km offshore. Earthquakes in this region have been observed at least as far back as the 1960s and may be related to deep magma pathways under the island.

Source: HVO.

Localisation de l’île de Célèbes et de la zone affectée par le séisme

Hawaii: un mois de sensibilisation aux risques volcaniques // A volcano awareness month

Bien qu’il n’y ait eu aucune éruption à Hawaï en 2020, l’année n’a pas été aussi calme qu’il y parait. Des essaims sismiques ont été détectés sur le Mauna Loa et le niveau de la pièce d’eau  a continué de s’élever au sommet du Kilauea. De tels événements doivent rappeler aux habitants de la Grande Ile qu’ils vivent à proximité de volcans actifs. C’est la raison pour laquelle l’Observatoire des volcans hawaïens (HVO) organisera en janvier 2021 le 12ème «Mois de sensibilisation aux risques volcaniques.» Ce sera l’occasion pour la population d’être mieux informée sur le comportement des volcans hawaïens.

Ce mois de sensibilisation a été créé en 2010 pour « une meilleure connaissance et  sensibilisation aux risques volcaniques et une information sur les mesures de sécurité à adopter avant, pendant et après une éruption volcanique».

Bien que la Grande Ile d’Hawaï se trouve actuellement dans une période de calme après l’éruption du Kilauea en 2018 et celle du Mauna Loa en 1984, l’activité récente sur les deux volcans doit rappeler à la population que d’autres éruptions ne manqueront pas de se produire.

La sismicité récente confirme que les volcans hawaïens sont toujours actifs. La population a déclaré avoir ressenti plus de 100 secousses en 2020. Les instruments indiquent que l’alimentation magmatique se poursuit sur le Kilauea et le Mauna Loa.

Très récemment, entre le 30 novembre et le 2 décembre 2020, plusieurs centaines de séismes se sont produits entre 1 et 4 km de profondeur sous le sommet du Kilauea et le long de la Upper East Rift Zone. Le 2 décembre, un épisode ponctuel de déformation a entraîné un soulèvement d’environ 8 cm du plancher de la caldeira. Les données de surveillance de la zone sommitale du Kilauea ont indiqué qu’une petite intrusion magmatique s’était produite sous la surface du volcan. Bien que le magma n’ait pas atteint la surface, cet événement a confirmé que le réservoir magmatique à l’intérieur du volcan continue à se remplir.

Un séisme de M 4,1 sous le flanc nord-ouest du Mauna Loa le 4 décembre 2020, ainsi que de petits essaims sismiques à proximité, nous rappellent que le volcan est toujours actif. Une hausse de l’activité sismique a entraîné le passage du niveau d’alerte du Mauna Loa à « Advisory » (surveillance conseillée) en juillet 2019.

Le dernier séisme présentant une magnitude et d’une profondeur semblables à celui du mois de décembre 2020 avait été enregistré en novembre 2011 dans cette zone du Mauna Loa, à environ 5 km au nord-ouest de la caldeira de Moku’aweoweo. En 2011, les autres paramètres de surveillance volcanique étaient restés stables et aucune éruption ne s’était produite. L’ensemble des paramètres de surveillance du Mauna Loa reste également stable à l’heure actuelle et n’indique pas d’éruption imminente.

Les événements de 2020 rappellent que le Kilauea et le Mauna Loa sont susceptibles d’entrer à nouveau en éruption. La population doit donc se tenir informée et se préparer aux dangers potentiels associés à un volcan en éruption. Tel sera l’objectif du 12ème «Mois de sensibilisation aux risques volcaniques».

Source: USGS / HVO.

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Though there has not been any eruption in Hawaii in 2020, the year has hardly been quiet. Seismic swarms have been detected on Mauna Loa, and a growing water lake has been observed on Kilauea. These are reminders that island residents should be aware of Hawaiian active volcanoes. It is the reason why the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) will spearhead in January 2021 the 12th annual “Volcano Awareness Month,” during which residents will have an opportunity to learn more about Hawaiian volcanoes.

The Volcano Awareness Month was established in 2010 to encourage “knowledge and awareness of Hawaiian volcanoes and the proper safety measures to follow before, during, and after a volcanic eruption.”

Although Hawaii is currently in the period after Kilauea’s 2018 eruption and Mauna Loa’s 1984 eruption, recent activity at both volcanoes should remind people that more eruptions are likely in the future.

Seismicity confirms that Hawaiian volcanoes are still quite active. Residents have reported over 100 felt earthquakes in 2020. Monitoring data indicate that magma is slowly being supplied to Kilauea and Mauna Loa.

More recently, between November 30th and December 2nd, several hundred earthquakes occurred 1–4 km beneath Kilauea’s summit and upper East Rift Zone. On December 2nd, a transient increase in ground deformation resulted in about 8 cm of uplift of the caldera floor.   Monitoring data from Kilauea’s summit region indicated that a small injection of magma intruded below the surface of the volcano. Although magma didn’t make it to the surface, this event demonstrated that magma continues to refill the storage system within the volcano.

An M 4.1 earthquake beneath the northwest flank of Mauna Loa on December 4th, along with nearby clusters of small earthquakes, reminds us that the volcano continues to show signs of unrest. Elevated seismic activity is one reason why Mauna Loa’s volcano alert-level has been ADVISORY—“volcano is exhibiting signs of elevated unrest above known background activity”—since July 2019.

The last time an earthquake of similar magnitude and depth occurred in this area of Mauna Loa, approximately 5 km northwest of the Moku‘aweoweo caldera, was November 2011, when increased rates of minor seismicity were already occurring. In 2011, other monitoring dataset remained stable and an eruption did not occur. Current dataset on Mauna Loa also remains stable and do not indicate that an eruption is imminent.

These 2020 events are reminders that Kilauea and Mauna Loa will erupt again and that people should be informed and prepared for potential hazards associated with an erupting volcano. This will be the aim of the 12th annual “Volcano Awareness Month.”

Source : USGS / HVO.

Photo : C. Grandpey

Nouvelle histoire d’eau à Hawaii // New story about water in Hawaii

Quand on me parle d’Hawaii, ce mot est synonyme de volcans, d’éruptions et de coulées de lave. En ce moment, les éruptions sont au point mort et le Kilauea a cessé d’émettre de la lave au mois d’août 2018. La dernière éruption a laisse derrière elle un immense gouffre au sommet du volcan, là où mijotait un superbe lac de lave. Au fond de ce gouffre de 500 mètres, les scientifiques du HVO ont vu apparaître en juillet 2019 une poche d’eau qui a fini par former une mare puis un petit lac dont la superficie et la profondeur augmentent semaine après semaine. Début novembre 2020, cette profondeur était d’une cinquantaine de mètres.

Dans une note rédigée le 12 octobre 2019, j’explique l’origine cette eau.

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/10/12/kilauea-hawaii-leau-de-lhalemaumau-the-water-in-halemaumau-crater/

Quand ils ont vu l’eau apparaître au fond de l’Halema’uma’u, les scientifiques ont proposé deux hypothèses : ce pouvait être le résultat de l’accumulation d’eau de pluie, ou bien une résurgence de la nappe phréatique qui se trouve sous le cratère de l’Halemau’mau. Au moment de l’éruption, quand le plancher de la caldeira s’est effondré et a été remplacé par le gouffre profond que l’on observe aujourd’hui, le niveau de la nappe phréatique s’est abaissé sous le cratère nouvellement formé, tout en étant isolée de la lave par un manchon de matériaux.. Une fois l’éruption terminée en août 2018, la situation géologique du sommet du Kilauea s’est stabilisée, de sorte que le niveau de la nappe phréatique a commencé à s’élever et, peu à peu, a probablement retrouvé son niveau d’origine, autrement dit un équilibre hydraulique avec la nappe phréatique.

La poche d’eau au fond de l’Halema’uma’u confirme donc la présence d’une vaste nappe phréatique sous la partie sommitale du Kilauea. C’est important car à Hawaii, comme dans beaucoup d’îles, l’eau est un bien précieux. Essentiellement à cause de l’afflux de touristes, la demande en eau est très forte dans l’archipel hawaiien et une grande partie de l’eau qui s’accumule à la surface au moment des précipitations disparaît avant de pouvoir être utilisée. On sait toutefois que la majeure partie de l’eau s’infiltre dans des d’aquifères côtiers, couches souterraines de roches poreuses.

Un article paru dans Courrier International offre de grands espoirs aux Hawaiiens quant à leur alimentation en eau. Grâce à une nouvelle technique qui repose sur le traçage de la résistivité électrique, une équipe d’hydrogéologues a découvert que le sol volcanique de l’archipel hawaiien collectait et accumulait l’eau douce sous le fond de l’océan. Les scientifiques ont détecté un immense réservoir d’eau douce qui n’avait jamais été identifié jusque-là, à 500 mètres sous le plancher océanique. Les Les résultats de leur étude ont été publiés dans Science Advances le 25 novembre 2020.

Situé à 4 kilomètres au large de la côte ouest de la Grande Ile, ce réservoir contiendrait 3,5 kilomètres cubes d’eau douce. Il pourrait constituer une aide précieuse pour éviter les pénuries et éloigner les menaces de sécheresse. En outre, il semble que l’eau de ce vaste réservoir soit plus facile à pomper que les aquifères côtiers, car elle est sous haute pression. L’équipe de chercheurs estime que ce nouveau réservoir offshore est constitué par l’eau qui s’écoule des aquifères côtiers.

Si le pompage de cette eau sous le plancher océanique ne semble pas poser de gros problèmes techniques, il soulève toutefois un certain nombre de questions. Certains scientifiques se montrent prudents. L’ensemble du système aquifère est probablement connecté et le pompage de cette eau au large de Big Inland pourrait avoir un impact négatif sur les écosystèmes et sur les quantités d’eau disponibles pour les pompes sur l’île.

En dépit de ces réserves, la découverte de cet immense réservoir d’eau douce est une bonne nouvelle. Certains imaginent même une situation identique dans d’autres îles volcaniques comme la Réunion, les archipels du Cap-Vert et des Galapagos, qui présentent une géologie similaire.

Source : Courrier International.

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When people talk to me about Hawaii, the word is synonymous with volcanoes, eruptions and lava flows. These days, the eruptions are at a standstill and Kilauea stopped emitting lava in August 2018. The last eruption left behind a huge chasm at the top of the volcano, instead of the superb lava lake. At the bottom of this 500-metre chasm, HVO scientists saw a pocket of water appear in July 2019; it eventually formed a pond and then a small lake whose area and depth increased week after week. Early in November 2020, its depth was around 50 metres. In a post written on October 12th, 2019, I explained the origin of this water. https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/10/12/kilauea-hawaii-leau-de-lhalemaumau-the-water-in-halemaumau-crater/

When they saw water appear at the bottom of Hale’uma’u, the scientists proposed two hypotheses: it could be the result of the accumulation of rainwater, or a resurgence of the water table which is located under the Halemau’mau Crater. At the time of the eruption, when the caldera floor collapsed and was replaced by the deep chasm seen today, the groundwater level dropped below the newly formed crater, while being isolated from the lava by a layer of materials .After the eruption ended in August 2018, the geological situation of the summit of Kilauea stabilized, so that the groundwater level began to rise and, little by little, probably regained its original level, in other words a hydraulic equilibrium with the water table.

The pocket of water at the bottom of Halema’uma’u therefore confirms the presence of a large water table below the summit of Kilauea. This is important because in Hawaii, like many islands, water is a precious commodity. Mainly because of the influx of tourists, the demand for water is very high in the Hawaiian archipelago and much of the water that collects on the surface during rainfall disappears before it can be used. However, most of the water is known to seep into coastal aquifers which are subterranean layers of porous rocks.

An article in Courrier International offers Hawaiians high hopes for their water supply. Using a new technique that relies on electrical resistivity tracing, a team of hydrogeologists discovered that the volcanic soil of the Hawaiian archipelago collects and accumulates fresh water under the ocean floor. The scientists have detected a huge reservoir of freshwater that had never been identified before, 500 meters below the sea floor. The results of their study were published in Science Advances on November 25, 2020.

Located 4 kilometres off the west coast of the Big Island, this reservoir is said to contain 3.5 cubic kilometres of fresh water. It could be of great help in avoiding shortages and warding off threats of drought. In addition, the water from this vast reservoir appears to be easier to pump than coastal aquifers because it is under high pressure. The research team believes that this new offshore reservoir is made up of water flowing from coastal aquifers.

If pumping this water under the ocean floor does not seem to pose major technical problems, it does raise a number of questions. Some scientists are cautious. The entire aquifer system is likely connected, and pumping this water off Big Inland could have a negative impact on ecosystems and the amount of water available for pumps on the island.

Despite these reservations, the discovery of this immense reservoir of fresh water is good news. Some even imagine a similar situation in other volcanic islands such as Réunion, the archipelagos of Cape Verde and the Galapagos, which have similar a geology.

Source: Courrier International.

Une réserve d’eau douce au large de Green Sand Beach ? (Photo : C. Grandpey)

Relation entre les éruptions à Hawaii et en Californie // Relationship between eruptions in Hawaii and in California

Dans sa série Volcano Watch, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a publié un nouvel article fort intéressant sur les volcans des Etats Unis.

Les scientifiques du HVO expliquent que certaines régions surveillées par les différents observatoires volcanologiques ont connu des éruptions géologiquement «jeunes» qui sont néanmoins trop vieilles pour avoir eu des témoins oculaires et avoir laissé des traces écrites. Cela pose un problème aux volcanologues car ils aimeraient s’appuyer sur les éruptions du passé pour mieux anticiper les éruptions du futur. Les magmas émis dans différentes régions se forment de manière différente, et les éruptions peuvent durer des jours, des semaines, des mois, des années, et parfois même plusieurs décennies.

Les observatoires volcanologiques gérés par l’USGS, qui comprennent l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO), l’Observatoire Volcanologique des Cascades (CVO), l’Observatoire Volcanologique de l’Alaska (AVO), l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone (YVO) et l’Observatoire Volcanologique de Californie (CalVO), surveillent de nombreux types de volcans et d’éruptions, depuis le Mont St. Helens qui émet en général une lave visqueuse, jusqu’aux éruptions plus récentes du Kilauea et du Mauna Loa où des laves fluides sont généralement observées.

La Californie héberge le Mont Shasta, stratovolcan d’aspect classique, et la grande caldeira de Long Valley. Cependant, aucun de ces volcans n’a connu d’éruption historique, bien que chacun montre les preuves d’une activité géologiquement récente. L’éruption la plus récente en Californie a eu lieu de 1914 à 1917 sur le Lassen Peak où s’est édifié un dôme de lave accompagné de dépôts de cendres.

Une zone à l’est du Mont Shasta et de Lassen Peak est relativement plate mais on y observe de jeunes coulées de lave. Le volcan de Brushy Butte appartient à cette région et des travaux récents sur le terrain montrent qu’il y a au moins 29 dépôts volcaniques constitués de scories, de cônes de projection et de coulées de lave. La question est de savoir combien de temps il a fallu pour édifier ces 29 cônes et coulées de lave.

 Le problème est que les éruptions de Brushy Butte ont eu lieu il y a environ 35000 ans, et pour répondre à cette question, les géologues du CalVO ont utilisé le vieil axiome géologique de «l’uniformitarisme» selon lequel «le présent est la clé du passé».

Pour mieux comprendre comment l’éruption de Brushy Butte et essayer de savoir combien de temps elle a pu durer, les scientifiques se sont tournés vers des volcans actifs d’un type et d’un environnement similaires. Le volcan de Brushy Butte se trouve dans une zone de rift et la lave émise est un basalte tholéiitique. Le Kilauea et le Mauna Loa, même s’ils ne présentent pas la même morphologie, sont proches de Brushy Butte car leurs laves sont généralement émises dans des zones de rift et on rencontre un basalte tholéiitique similaire. Les récentes éruptions volcaniques de ces volcans hawaïens pourraient donc aider à comprendre comment ont été émises les laves du volcan de Brushy Butte et combien de temps les éruptions ont pu durer.

L’un des outils les plus utiles pour comprendre les éruptions de Brushy Butte est le LiDAR, acronyme pour Light Detection and Ranging. L’ensemble de données obtenues par cette technologie permet de créer une image détaillée de la surface d’une coulée de lave avec les différentes formes de relief édifiées lors de l’éruption, tandis que la lave s’éloigne de son point d’émission. (voir l’image ci-dessous)

Les volcans hawaïens sont très actifs. L’éruption du Pu’uO’o, qui a duré plusieurs décennies, a montré les différents types de reliefs que les basaltes tholéiitiques peuvent former sur de longues périodes. En utilisant l’éruption du Pu’uO’o comme référence, les géologues du CalVO ont estimé que les 29 bouches éruptives qui ont émis des coulées de lave ont été créées par l’éruption de Brushy Butte pendant au moins 20 ans. Ils ont pu tirer ces conclusions en observant les différentes formes de relief créées par les coulées de lave et leur emplacement à l’intérieur du volcan. .

Source: USGS / HVO.

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In its Volcano Watch series, the Hawaiian Volcano Observatory has published another interesting article about U.S. volcanoes.

HVO scientists explain that some regions monitored by the volcano observatories had geologically ‘young’ eruptions that are nonetheless old enough to lack written documentation. This creates a dilemma for geologists interested in how a future eruption might occur and how long it could last. The magmas that erupt from these different regions are formed in different ways, and eruptions can range from days, weeks, months, years to as long as several decades in duration.

USGS volcano observatories, which include the Hawaiian Volcano Observatory (HVO), Cascades Volcano Observatory (CVO), Alaska Volcano Observatory (AVO), Yellowstone Volcano Observatory (YVO), and California Volcano Observatory (CalVO), monitor many different types of volcanoes and eruptions, from Mount St. Helens that erupts viscous lava, to the more recent eruptions of Kilauea and Mauna Loa, where fluid lavas are usually observed.

California displays Mount Shasta, a classic-looking stratovolcano, and the large caldera of Long Valley. However, but neither has erupted historically though each has evidence of geologically young activity. The most recent eruption in California was from 1914–1917 at Lassen Peak, creating a lava dome and related ash deposit.

An area east of Mount Shasta and Lassen Peak is relatively flat but contains young looking lava flows. Brushy Butte Volcano is part of this region, and recent field research shows that it contains at least 29 volcanic deposits consisting of scoria and spatter cones and lava flows. The question about Brushy Butte Volcano is:how long did it take to erupt these 29 cones and lava flows?

The problem is that the Brushy Butte eruptions took place approximately 35,000 years ago, and to answer this question CalVO geologists have used the old geologic axiom of ‘uniformitarianism’ or ‘the present is the key to the past.’

To better understand how Brushy Butte erupted and how long it might have taken, active volcanoes of a similar type and setting were used as an analog. The Brushy Butte Volcano is located in a rifting area, and the type of magma erupted there is tholeiitic basalt. Kilauea and Mauna Loa, though not exactly the same, are close in that their lavas erupt commonly from rift zones and are usually of a similar tholeiitic basalt type. So, the recent volcanic eruptions from these Hawaiian volcanoes could help understand how lavas erupted from Brushy Butte Volcano and how long it might have taken.

One of the most helpful tools used to understand the Brushy Butte eruptions is Light Detection and Ranging or LiDAR. The resulting dataset creates a detailed picture of the surface of a lava flow showing the different landforms created as a volcano erupts and lava moves downhill away from its vent. (see image below)

Hawaiian volcanoes are very active, and in particular the decades-long eruption of Pu’uO’o displayed many types of landforms that tholeiitic basalts can form over long timeframes. Using Pu’uO’o as an analog, CalVO geologists estimated that the 29 closely-spaced vents and lava flows of Brushy Butte Volcano erupted over at least 20 years based on the different lava flow landforms created and their placement around the interior of the volcano.

Source : USGS / HVO.

Vue d’ensemble du site éruptif de Brushy Butte (Source : Wikipedia)

Carte montrant, à l’aide d’un dégradé de couleurs, le relief du volcan de Brushy Butte (environ 150 mètres de hauteur). Elle a été réalisée à l’aide des données LiDAR à résolution de 1 mètre. On y voit, sous forme de points, les différentes bouches éruptives ainsi que les chenaux et les levées tracés par les coulées de lave dans le paysage. (Source : CalVO)

La datation au Carbone 14 à Hawaii // Radiocarbon dating in Hawaii

Afin d’étudier et d’essayer de prévoir le comportement d’un volcan, les géologues analysent en général les dépôts laissés par les éruptions du passé et déterminent l’âge de ces dépôts. Cette datation se fait par le carbone14 (14C), ou radiocarbone.
Les âges déterminés par la datation au carbone 14 sont exprimés en «années BP» (avant le présent). Le présent est l’année 1950 car après cette date, les essais nucléaires ont contaminé l’atmosphère avec un excès de carbone 14 (voir courbes ci-desssous).
La datation au carbone 14 a été initiée à Hawaï par Meyer Rubin, décédé en mai 2020, victime du COVID-19. Rubin a étudié à l’Université de Chicago en compagnie du prix Nobel Willard Libbey.
Meyer Rubin a commencé à travailler pour l’US Geological Survey (USGS) à Washington, D.C. où il a collaboré avec Hans Suess pour affiner la datation au carbone 14. Il a contribué à introduire cette technique à Hawaï et à la rendre accessible aux géologues.
Les premiers échantillons de carbone 14 utilisés pour dater les coulées de lave à Hawaï ont été collectés en 1955 et datés de 1958. Ils ont été découverts accidentellement à Hilo, quand un bulldozer a dégagé de la terre révélant des matières végétales carbonisées. Le premier échantillon provenait d’un ohi’a , une espèce d’arbre endémique à Hawaii et souvent associée à la déesse Pélé. L’échantillon avait un âge de 2 000 ± 250 ans BP. Le deuxième échantillon était un hapu’u, une espèce de fougère répandue à Hawaii. La datation a révélé un âge de 2070 ± 250 BP. Ces datations étaient cohérentes et proposaient un âge fiable des coulées de lave.
Un autre échantillon a été recueilli en 1959, à Wai’ohinu, dans la partie sud-est de l’île d’Hawaï. Il a été prélevé dans un cimetière, au cours du creusement d’une tombe. Un ouvrier a perforé une coulée de pahoehoe et a trouvé du charbon de bois. L’échantillon avait un âge de 3740 ± 250 ans B.P.
Ce n’est cependant qu’au début des années 1970 qu’une analyse systématique et méthodique du charbon de bois a commencé à Hawaii. Ce travail a été effectué par Jack Lockwood et Peter Lipman. Dans un article publié en 1980, les auteurs ont déclaré: «Après une vaste observation sur le terrain des contacts basaux préhistoriques et historiques des coulées de lave, nous avons effectué un travail de repérage sur le terrain pour détecter les zones de présence du charbon de bois et nous sommes maintenant en mesure de trouver du bois carbonisé sous la plupart des coulées de lave hawaïennes dans les zones de végétation.»
Avant 1974, seulement 11 coulées de lave du Mauna Loa et du Kilauea avaient été datées par la méthode du carbone 14. Très vite, avec de nouvelles connaissances sur la formation du charbon de bois, les géologues ont commencé à en prélever pour découvrir les secrets de la déesse Pélé. Jusqu’à présent, sur l’île d’Hawaï, les géologues du HVO ont recueilli plus de 1500 échantillons de charbon de bois et ont pu effectuer plus de 1000 datations au radiocarbone. Environ la moitié de ces échantillons proviennent du Mauna Loa.
Voici comment s’opère la datation au radiocarbone. La plus grande partie du carbone n’est pas radioactive, mais un isotope, le  14C, est radioactif et a une demi-vie de 5 700 ans. Le 14C est produit par décomposition radioactive de l’azote et est facilement utilisé par les plantes pour fabriquer des tissus, des fibres et du bois.
La quantité de 14C dans la plante diminue continuellement par désintégration radioactive, de sorte qu’après 5 700 ans, la quantité de 14C est de 50% de la quantité d’origine, lorsqu’elle est incorporée dans le tissu végétal. Après 5 700 autres années, la concentration chute à 25% de sa valeur initiale. Les scientifiques utilisent cette décomposition pour donner un âge au charbon de bois. Les techniques relativement nouvelles, comme le spectromètre de masse par accélérateur, peuvent théoriquement fournir des datations comprises entre 80 et 100 000 ans.
En réalité, la datation au carbone 14 est fiable jusqu’à environ 50 000 ans BP. Le carbone 14 a permis d’évaluer l’histoire géologique de l’île d’Hawaï. Grâce au regretté Meyer Rubin, à Jack Lockwood et à Peter Lipman, l’utilisation de la datation au carbone 14 a révolutionné la capacité des géologues à déterminer avec précision la date et fréquence des éruptions, et donc à découvrir la périodicité des dangers et évaluer les risques.
En permettant la datation des coulées de lave, le carbone 14 a été une véritable pierre de Rosette* pour comprendre l’histoire des volcans d’Hawaï!
Source: HVO / USGS.

* La pierre de Rosette est un fragment de stèle sur laquelle sont gravées trois écritures différentes d’un même texte et dans deux langues. Ce texte connut plusieurs tentatives de traduction avant que Champollion ne parvienne à déchiffrer les hiéroglyphes et à traduire intégralement les inscriptions.

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In order to study and try to forecast how a volcano will behave, geologists usyally analyse the deposits from past eruptions and determine the ages of those deposits. Radiocarbon dating is the principal tool of use.

Radiocarbon ages are expressed in “years BP” (Before Present). The present is the year 1950 because after that date nuclear weapons testing has contaminated the atmosphere with excess Carbon-14 ( 14C) [see graphs below]..

Radiocarbon dating was initiated in Hawaii by Meyer Rubin who died in May 2020, a victim of COVID-19. Rubin worked as a student at the University of Chicago with Nobel Prize winner Willard Libbey.

Meyer Rubin began his work with the US Geological Survey (USGS) in Washington, D.C., working with Hans Suess to refine radiocarbon dating. Meyer Rubin was instrumental in bringing radiocarbon dating to Hawaii and making this technique accessible to geologists.

The first radiocarbon samples used to date flows in Hawaii were collected in 1955 and dated in 1958. The samples were accidental finds, from Hilo, after a bulldozer cleared some land revealing carbonized plant materials. The first sample was from an ohi’a tree and yielded an age of 2,000 ± 250 years BP. A second sample, from hapu’u, gave an age of 2,070 ± 250 BP. These ages were internally consistent and yielded a reliable age of the flow.

Another sample was collected in 1959, in Wai’ohinu, on the southeast portion of the Island of Hawaii. The sample was collected in a churchyard, during the course of digging a grave, a worker broke through a pahoehoe flow and found charcoal. The sample provided an age of 3,740 ± 250 y B.P.

It was not until the early 1970s, however, that a systematic and methodical approach to charcoal recovery in Hawaii commenced. This effort was spearheaded by Jack Lockwood and Peter Lipman. In a paper published in 1980, the authors stated, “After extensive field observation of prehistoric and historic lava-flow basal contacts, we gradually developed field guidelines to predict areas of charcoal preservation and can now find carbonized wood under most Hawaiian lava flows that extend into vegetated areas.”

Prior to 1974, only 11 lava flows from Mauna Loa and Kilauea had been dated by the radiocarbon method. Soon, with new understandings of how charcoal is formed, geologists began to collect charcoal in earnest to uncover the secrets of Pele. So far, on the Island of Hawaii, HVO geologists have gathered over 1,500 charcoal samples and obtained more than 1,000 radiocarbon ages. About half of the dated material is from Mauna Loa.

Here is how radiocarbon dating works. Most carbon is not radioactive, but one isotope, 14C, is radioactive and has a half-life of 5,700 years. 14C  is produced by radioactive decay of nitrogen and is readily utilized by plants to build tissue, fiber, and wood.

The quantity of 14C  in the plant continuously diminishes through radioactive decay, so that after 5,700 years the amount of 14C is 50% of the amount when incorporated into plant tissue. After another 5,700 years, the concentration is down to 25% of its initial amount. Scientists use this decay to get an age from charcoal. The relatively new accelerator mass spectrometer techniques can theoretically provide ages between 80 and 100,000 years.

Realistically, radiocarbon dating is good to about 50,000 years BP. It has allowed to evaluate the geologic history of the Island of Hawaii. Thanks to the late Meyer Rubin, Jack Lockwood, and Peter Lipman, the use of radiocarbon dating has revolutionized grologists’ ability to firmly establish eruption frequency, unearth the periodicity of hazards, and assess risk.

One can say that for dating young lava flows, radiocarbon dating has proven to be a Rosetta Stone* for understanding the histories of Hawaii’s volcanoes!

Source : HVO / USGS.

*The Rosetta Stone is a fragment of a stele on which are engraved three different writings of the same text and in two languages. This text saw several attempts at translation before Champollion succeeded in deciphering the hieroglyphs and translating the inscriptions in full.

Influence des essais nucléaires atmosphériques (1950-1970 pour l’essentiel) sur la concentration atmosphérique en 14C.

Avec la prévision sismique nulle, la prévention réduit les risques // With zero seismic prediction, prevention reduces risks

Dans un article récemment publié sur le site du Hawaiian Volcano Observatory (HVO), l’USGS confirme que nous sommes toujours incapables de prévoir les séismes majeurs. Les sismologues savent qu’il se produira probablement cette semaine quelque part dans le monde un séisme de magnitude 6.0, mais ils ne savent pas où. En s’appuyant sur les statistiques, ils savent juste que, probablement, au moins un événement de M 6.0 se produira sur Terre au cours d’une semaine donnée. De la même manière, il y aura, à un moment ou un autre, un séisme de M 7 en Alaska, mais on ne sait pas quand. Ce peut être demain, le mois prochain ou dans quelques millions d’années. Aucun endroit sur Terre n’est à l’abri d’un séisme destructeur.
Les scientifiques du HVO expliquent sur leur site web qu’il y aura un séisme à Hawaii demain, mais ils ne savent pas quelle sera son intensité. Néanmoins, les sismologues locaux peuvent anticiper certaines magnitudes avec une fiabilité correcte. Il est presque certain qu’un tremblement de terre de M 1.0 sera enregistré demain à Hawaii, car un tel événement est fréquent et fait partie de l’activité volcanique habituelle. Il sera détecté par les équipements de surveillance, mais avec une magnitude aussi faible, il ne sera pas ressenti par la population qui ne s’inquiètera donc pas.
Le problème est que les séismes les plus puissants, donc les plus destructeurs sont beaucoup plus difficiles à prévoir. L’examen des événements enregistrés au cours des 200 dernières années à Hawaii permet de connaître les endroits où des secousses importantes et destructrices se sont produites dans le passé, mais il n’y a aucun moyen de prévoir de manière fiable quand elles se produiront de nouveau.

Si la prévision sismique reste à un niveau très bas, voire nul, la prévention reste possible et la préparation aux tremblements de terre peut se faire à n’importe quel moment. Nous n’avons pas besoin d’attendre la prévision du « Big One » pour nous préparer à un séisme destructeur.
Une façon de s’y préparer est de participer à un exercice de prévention. Ces exercices sont très fréquents au Japon, mais ils ont également lieu dans certains endroits aux États-Unis. Ainsi, en 2019, plus de 42 000 personnes dans l’État d’Hawaii ont participé à un exercice annuel de préparation aux tremblements de terre. Il s’agit du «Great Hawai’i ShakeOut». Le ShakeOut Day, journée internationale de préparation aux séismes, dont fait partie le «Great Hawai’i ShakeOut», a toujours lieu le troisième jeudi d’octobre. À cette occasion, le HVO invite la population hawaiienne à participer à l’opération « Drop, Cover, and Hold on. » Les participants sont invités à s’inscrire sur le site web « ShakeOut.»
«Drop» signifie s’accroupir sur le sol; «Cover» signifie se mettre à l’abri sous une table ou un bureau ; «Hold on» suppose de maintenir cette position tant que le danger est présent. Ce triptyque permet d’éviter d’être renversé ou blessé lors d’un séisme dans la plupart des situations – mais pas toutes – à l’intérieur d’un bâtiment. Le site web « ShakeOut » fournit plus de détails concernant d’autres situations: à l’extérieur, à l’école ou au travail, à la plage ou au volant d’une voiture.
S’il est important de savoir quels gestes adopter pendant un séisme, il est également important de savoir ce qu’il faut faire avant et après un tel événement. Par exemple, on peut réduire considérablement les dégâts causés par un tremblement de terre avec quelques astuces simples, comme utiliser de la gomme adhésive ou des bandes Velcro pour sécuriser les objets avant qu’un séisme se produise.
Après le tremblement de terre, il y a d’autres risques à prendre en compte, tels que des lignes électriques endommagées et la possibilité d’un tsunami.
La réponse à ces questions et à d’autres se trouve sur le site http://shakeout.org/hawaii.

Source: USGS / HVO.

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In a recent article, USGS confirms that major earthquakes cannot be predicted. Seismologists know that there will be a magnitude-6 earthquake this week, buth they just don’t know where. Probabilistically, at least one M 6 earthquake will happen on Earth on any given week. In the same way, there will be an M 7 earthquake in Alaska, but we just don’t know when. It could be tomorrow, next month, or in the next few million years, but no location on Earth is exempt from a damaging earthquake.

HVO scientists explain on their website that there will be an earthquake in Hawaii tomorrow, bu they just don’t know how big. However, local seismologists can get some magnitudes generally right. It is nearly sure that an M 1.0 earthquake will be recorded in Hawai‘i tomorrow because this is part of the usual volcanic activity.  The event will not be detected by anything other than sensitive monitoring equipment, so the prediction is not publicly relevant.

The problem is that the timing of larger, damaging earthquakes is much harder to narrow down. Looking at the record of earthquakes over the past 200 years in Hawai‘i helps to understand where large, damaging earthquakes have occurred in the past, but there is no way to reliably predict when damaging earthquakes will happen.

While the prediction of earthquakes remains at a very low level, prevention remains possible and earthquake preparedness can happen at any time. We do not need the predictions of a “big one” to actually be ready for a damaging earthquake.

One way to train oneself to be ready for a damaging earthquake is to participate in an earthquake drill. Such drills are very frequent in Japan, but also occur in some places in the U.S. In 2019, over 42,000 individuals in the State of Hawai‘i participated in an annual earthquake preparedness drill, called “The Great Hawai‘i ShakeOut.” International ShakeOut day, which “The Great Hawai‘i ShakeOut” is a part of, is always the third Thursday of October. On this occasion, HVO invites everyone in Hawai’i to “Drop, Cover, and Hold on!”

The participants in the drill are invited to register on the ShakeOut website .

During “The Great Hawai‘i ShakeOut,” the public is encouraged to practice “Drop, Cover, and Hold on!” as part of the earthquake drill. ‘Drop’ means crouching onto the ground; ‘Cover’ means putting oneself under a table or a desk; ‘Hold on’ mens staying in this position as long as the danger is present. “Drop, Cover, and Hold on!” will help reduce the risk of being knocked down or injured during an earthquake for most indoor situations, but not all. The ShakeOut website provides more detailed earthquake safety actions for other situations: outdoors, at school or work, at the beach, or while driving a car.

While knowing what to do during an earthquake is important, it is also important to know what should be done before and after an earthquake. For instance, one can greatly reduce earthquake damage with a few simple life hacks, by using putty or Velcro strips to secure items before an earthquake happens.

After an earthquake passes, there are other hazards that should be considered, such as damaged utility lines and the potential for a tsunami being generated.

The answer to these and other questions can be found at http://shakeout.org/hawaii.

Source : USGS / HVO.

La prévention sismique à Vancouver (Canada)