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Séismes sur le Mauna Loa (Hawaii)

Un séisme de M 5,1 a été enregistré sur le Mauna Loa (Hawaï) le 14 octobre 2022. C’est le plus puissant d’une série d’événements qui ont été enregistrés sur le volcan qui se trouve actuellement dans une situation d' »activité élevée ». De plus petites répliques ont suivi le séisme principal.
La série a commencé avec une secousse de magnitude M 4,6 quelques secondes avant celle de M 5,1. La première a été localisée légèrement au large et au sud de la ville de Pahala. L’épicentre de l’événement de M 5,1 se trouvait juste au sud de Pahala sous une route.
Il n’a pas été fait état de dégâts importants ou de blessures. Il y a eu quelques dégâts mineurs à Pahala, notamment des tuiles tombées d’un bâtiment.
L’USGS indique que les répliques peuvent se poursuivre pendant plusieurs jours, voire plusieurs semaines, et peuvent être suffisamment importantes pour être ressenties par la population.
Le Mauna Loa n’est pas en éruption et il n’y a aucun signe annonçant une éruption imminente pour le moment. Le HVO explique que « cette séquence sismique semble être liée à des réajustements le long du flanc sud-est du Mauna Loa. À plusieurs reprises, de puissants séismes ont précédé les éruptions passées du Mauna Loa, bien qu’ils aient été généralement plus puissants que les derniers événements. On ne sait pas à l’heure actuelle si la dernière séquence sismique est directement liée à l’activité volcanique observée en ce moment sur le Mauna Loa. »
Les derniers séismes n’ont pas été suivis d’une alerte tsunami à Hawaï.
La surveillance de l’activité sismique et volcanique sur le Mauna Loa est importante car les éruptions peuvent démarrer soudainement, avec l’émission de coulées de lave très fluides qui peuvent se déplacer à grande vitesse sur les flancs du volcan. La lave peut atteindre rapidement les zones habitées et couper la Highway 11 qui fait le tour de la grande île d’Hawaï. Des sirènes ont été installées pour alerter la population.

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An M 5.1 earthquake was recorded on Mauna Loa (Hawaii) on October 14th, 2022. It was the strongest of a series of events that struck the volcano which is in a “state of heightened unrest. »

Smaller aftershocks followed the main quake.

The series started with an M 4.6 magnitude earthquake seconds before the larger one. The first one was slightly offshore and south of the town of Pahala, followed by the larger event just south of Pahala beneath a highway.

There were no immediate reports of major damage or injuries. There was some minor damage in Pahala, including tiles that fell in a building.

USGS says that the aftershocks could continue for several days to possibly weeks and may be large enough to be felt by the population.

Mauna Loa is not erupting and there are no signs of an imminent eruption at this time. HVO explains that “this sequence of earthquakes appears to be related to readjustments along the southeast flank of Mauna Loa volcano. On several occasions large earthquakes have preceded past eruptions of Mauna Loa, though these have typically been larger than today’s earthquakes. It is not known at this time if this sequence of earthquakes is directly related to the ongoing unrest on Mauna Loa.”

Following the earthquakes, there was no tsunami threat to Hawaii.

Monitoring seismic and volcanic activity on Mauna Loa is important as eruptions can start suddenly, with the emission of very fluid lava flows that can travel at high speed on the flanks of the volcano. They can rapidly reach populated areas and cross Highway 11 that circles Hawaii Big Island. Sirens have been set up to warn residents of the danger.

Photo: C. Grandpey

La géodésie sur les volcans // Volcano geodesy

Plusieurs paramètres sont à prendre en compte pour analyser le comportement des volcans et tenter de prévoir les éruptions : sismicité, température et composition des gaz, déformation du sol… Ce dernier paramètre est le domaine de la géodésie qui consiste à mesurer la déformation et l’évolution de la surface de la Terre. Un article récemment publié par le Hawaiian Volcano Observatory (HVO) nous donne plus de détails sur cette technologie.
Les principales données géodésiques actuellement utilisées par les scientifiques du HVO pour mesurer la déformation de surface sur le Kilauea sont fournies par les images GNSS (système global de navigation par satellite, qui comprend le GPS), l’inclinaison du sol (tilt en anglais) et l’interférométrie radar (InSAR).

Sur le Kilauea, le réseau de surveillance géodésique comprend plus de 70 stations GNSS et 15 inclinomètres qui enregistrent et transmettent des données en continu. Ces instruments nécessitent une maintenance; de plus, ils doivent être réactualisés périodiquement en raison de leur âge et doivent être remplacés s’ils sont détruits par l’activité volcanique comme en 2018.
A l’heure actuelle à Hawaii, le travail des scientifiques se focalise sur la reconstruction et l’amélioration du réseau géodésique afin de mieux détecter les risques liés à l’activité volcanique. Une partie du travail consiste à remplacer les instruments obsolètes et à améliorer le fonctionnement des instruments de surveillance en temps quasi réel dans des zones les plus sensibles du sommet du Kilauea et des zones de rift. Le rôle de ces instruments est de pouvoir détecter rapidement les mouvements du magma.
En 2018, des coulées de lave ont détruit 3 stations GNSS dans la Lower East Rift Zone (LERZ). Trois autres stations GNSS ont été détruites lors de l’effondrement de la caldeira sommitale du Kilauea. De nouvelles stations GNSS ont été rapidement déployées à proximité pour permettre une surveillance continue pendant la crise éruptive de 2018. Ces stations déployées rapidement comprennent des antennes GNSS montées sur trépied et qui appartiennent à la configuration utilisée pour les situations temporaires d’une durée de plusieurs jours à plusieurs semaines.
Bon nombre de ces sites où des antennes ont été installées rapidement ont été supprimés après 2018. Cependant, environ 13 d’entre eux sont toujours utilisés pour la surveillance en cas d’urgence et restent sur des trépieds temporaires. Ces sites seront modernisés et de nouveaux sites seront également mis en place pour remplacer ceux détruits en 2018.
Le HVO a déployé 3 nouvelles stations GNSS à fonctionnement semi-continu suite à l’éruption du Kilauea en décembre 2020. Ces stations ont permis aux scientifiques d’avoir une vue plus complète du retour du magma vers le sommet.
De même, le HVO a déployé un équipement GNSS à réponse rapide sur 2 repères préexistants lors de l’intrusion magmatique au niveau de la caldeira sud du Kilauea en août 2021. Cela a permis aux scientifiques de suivre la migration du magma depuis la caldeira vers le sud.
Dans l’article, l’Observatoire explique que le réseau géodésique permet aux scientifiques de surveiller les déformations du sol sur les volcans, de réagir face aux éruptions et de mieux comprendre le stockage et le mouvement du magma sous terre.
Source : USGS, HVO.

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Several parameters need to be taken into account to analyse the behaviour of volcanoes and try to predict eruptions: seismicity, gas temperature and composition, ground deformation… This last parameter is the domain of geodesy which is the study of measuring and understanding how the Earth’s surface deforms and changes. As article recently published by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) gives us more details about this technology.

The main geodetic datasets currently used by HVO scientists to measure surface deformation on Kilauea Volcano are GNSS (global navigation satellite system, which includes GPS), tilt, and satellite radar (InSAR) imagery.

On Kilauea, geodetic monitoring network includes over 70 GNSS stations and 15 tiltmeters that continuously record and transmit data. These instruments require routine maintenance, must be upgraded periodically due to age, and must be replaced if destroyed by volcanic activity such as in 2018.

Current upgrades focus on rebuilding and improving HVO’s geodetic network in order to better detect and respond to volcanic hazards related to Hawaiian Volcanoes. Some of the network upgrades include replacing out-of-date instruments and improving the network of near real-time monitoring instruments at critical areas on Kilauea’s summit and rift zones to support early detection of magma movement.

In 2018, lava flows destroyed 3 GNSS stations in the lower East Rift Zone. Another 3 GNSS stations were destroyed in the caldera collapses at Kilauea’s summit. New GNSS stations were rapidly deployed at nearby locations to allow for continued monitoring during the 2018 crisis. These rapidly deployed stations included GNSS antennas mounted on surveys tripods, which is a set-up used for temporary deployments that last several days to weeks.

Many of these rapidly deployed sites were removed after 2018. However, approximately 13 of them are still being used for emergency monitoring and remain on temporary tripods. These sites will be upgraded and new sites will also be installed to replace those destroyed in 2018.

HVO has deployed 3 new semi-continuous GNSS stations in response to the December 2020 Kilauea eruption. These stations gave scientists a more complete view of magma returning to the summit.

Similarly, HVO deployed rapid-response GNSS equipment at 2 pre-existing benchmarks during the Kilauea south caldera intrusion event in August 2021, allowing scientists to track the migration of magma from the south caldera to farther south.

In the article, the Observatory explains that the geodetic network ensures that scientists can monitor changes in the shape of volcanoes, respond to eruptions, and understand magma storage and movement underground.

Source: USGS, HVO.

Station géodésique GNSS sur le plancher de la caldeira du Kilauea (Crédit photo : HVO)

Exemple d’interférogramme InSAR du Kilauea pendant l’éruption de 2018 (Source: NASA / Université de Liverpool).

Quelques nouvelles du Mauna Loa (Hawaii) // Some news of Mauna Loa (Hawaii)

Culminant à 4 169 mètres d’altitude, le Mauna Loa est le plus haut volcan du monde. La montagne s’élève à 17 kilomètres au-dessus de sa base qui s’enfonce dans le fond de l’océan. La superficie de sa partie émergée, 5 271 km2, représente plus de la moitié de la surface de la Grand Ile d’Hawaii.
Le Mauna Loa n’a pas connu d’éruption depuis 38 ans après s’être manifesté presque tous les sept ans au début du 20ème siècle. La dernière éruption a eu lieu entre le 25 mars et le 15 avril 1984. Cependant, le Mauna Loa s’agite parfois dans son sommeil et il nous rappelle qu’il se réveillera un jour et entrera de nouveau en éruption.
Les scientifiques de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (le HVO) ont observé le début d’un essaim sismique sur le Mauna Loa dans la soirée du 2 août 2022; il a duré jusqu’aux premières heures du 3 août. Sur une période d’environ 10 heures, 90 événements ont été localisés sous la région sommitale du volcan. De nombreux autres séismes ont été détectés, mais ils étaient de trop faible intensité pour être localisés avec précision. Le nombre total de séismes au cours de l’essaim a culminé à plus de 200 par heure.
Tandis que l’essaim se produisait, les scientifiques du HVO ont essayé de comprendre où se trouvait sa source et si l’activité était en train de migrer. Les séismes ont été localisés à environ 3 km sous le sommet du Mauna Loa. Ils ne se déplaçaient pas horizontalement ou verticalement au fil du temps. Le fait que la sismicité ne se rapprochait pas de la surface était le signe qu’il n’y avait pas d’ascension du magma et qu’une éruption était donc peu probable.
Des essaims similaires se sont produits sous le sommet du Mauna Loa dans le passé. Au printemps 2021, un essaim sous le sommet a inclus un millier d’événements sur une période de sept semaines avec une pointe de 40 secousses par jour.
Un autre paramètre intéressant concerne la déformation de l’édifice volcanique. Un inclinomètre installé dans la partie nord de Moku’āweoweo – la caldeira sommitale du Mauna Loa – a montré une légère inflation d’environ 1,5 microradians. Ce n’est que la deuxième fois depuis l’installation d’inclinomètres électroniques en 1999 qu’un instrument au sommet du Mauna Loa montre un mouvement du sol associé à une activité volcanique. La première fois, c’était pendant l’activité du printemps 2021.
Le réservoir magmatique du Mauna Loa se recharge lentement depuis des décennies. En observant l’évolution de l’activité au cours des 18 derniers mois, les scientifiques du HVO se demandent ce qu’elle indique sur les processus en cours au sein du Mauna Loa. Les changements observés au niveau la déformation du sol tendent à montrer des processus moins profonds que par le passé sur le Mauna Loa.
L’activité sismique et la déformation du sol sont revenues aux niveaux qui ont précédé l’événement d’août 2022 et les scientifiques du HVO affirment qu’une éruption n’est pas imminente.
Source : USGS, HVO.

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Culminating at 4,169 meters above sea level, Mauna Loa is the highest volcano in the world. It rises 17 kilometers above its base, which sinks into the ocean floor, and the area of its emerged part, 5,271 km2, represents more than half of the surface of Hawaii Big Island.

Mauna Loa has not erupted in 38 years after erupting nearly every seven years in the early 20th century. The last eruption was between March 25th and April 15th, 1984. However, Mauna Loa occasionally stirs in its slumber and reminds us that it will someday awake and erupt again.

Most recently, scientists at the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) observed the start of a seismic swarm on Mauna Loa in the evening of August 2nd, 2022, until the early hours of August 3rd. Over a period of about 10 hours, 90 earthquakes were located beneath Mauna Loa’s summit region, and many more earthquakes were detected, but they were too small to precisely locate. The total number of earthquakes peaked at over 200 per hour.

As the swarm was happening, HVO scientists tried to understand where the earthquakes were located, and whether the activity was migrating.

The earthquakes occurred around 3 km below the surface of Mauna Loa’s summit and their locations did not shift horizontally or vertically to another region or depth over time. The observation that the earthquakes did not get shallower was a comforting indicator that the swarm was unlikely to be from magma rapidly ascending into an eruption.

Similar swarms have happened beneath Mauna Loa’s summit in the past. During the Spring of 2021, an earthquake swarm beneath Mauna Loa’s summit produced about a thousand events over a span of seven weeks with a peak rate of 40 earthquakes per day.

Another interesting parameterwas a change in the deformation of the volcanic edifice. A tiltmeter on the north side of Moku‘āweoweo – Mauna Loa’s summit caldera – showed a change of about 1.5 microradians. This reflected a tiny inflation of Mauna Loa.

This is only the second time since electronic tiltmeters were installed in 1999 that a tiltmeter at Mauna Loa’s summit has shown ground movement associated with volcanic activity. The first time was during the Spring 2021 activity.

Mauna Loa’s magma storage system has been slowly recharging for decades and these new observations over the past 18 months lead HVO scientists to ask what these observations indicate about processes occurring within Mauna Loa. The changes observed in ground deformation reinforce an interpretation that shallower processes than in the past are occurring on Mauna Loa.

Both earthquake activity and ground deformation have returned to previous levels following the August 2022 event and HVO scientists say an eruption is not imminent.

Source: USGS, HVO.

Le Mauna Loa et la Mauna Kea, deux géants à Hawaii (Source: Wikipedia)

Mauna Loa, le parfait volcan bouclier

Caldeira sommitale du Mauna Loa (Photos: C. Grandpey)

L’éruption de 1200 du Hualalai (Hawaii) // The 1200 Hualalai eruption (Hawaii)

Le Mauna Loa et le Kilauea sont les volcans les plus actifs de l’île d’Hawaï. Cependant, il ne faudrait pas oublier le Hualalai qui est le troisième volcan le plus actif de l’île. Il domine les zones densément peuplées de Kailua-Kona et de la côte centrale de Kona.
Le Hualalai entre en éruption beaucoup moins souvent que ses voisins. Les éruptions sont séparées par des siècles, plutôt que des années ou des décennies, comme c’est le cas pour le Mauna Loa et la Kilauea. L’activité la plus récente du Hualalai est un essaim sismique en 1929, qui correspondait probablement à une intrusion magmatique dans le volcan. La dernière éruption s’est produite en 1800-1801 (voir ma note du 22 mars 2018). Les coulées de lave de 1800 à 1801 ont recouvert presque toute la zone correspondant aujourd’hui à l’aéroport international de Kona. Les prochaines éruptions de Hualalai pourraient donc constituer une menace directe pour Kailua-Kona et les localités environnantes.

Avant celle de 1800-1801, une éruption – récente à l’échelle géologique – du Hualalai a été celle de Wahapele. Elle a probablement eu lieu entre 1200 et 1400 après JC. On ne sait pas combien de temps a duré l’événement, mais si l’on se réfère à des éruptions similaires à Hawaii, il a probablement duré quelques semaines à quelques mois, mais probablement pas plus de quelques années.
La source de cette éruption était le cratère Wahapele, une bouche sur le flanc sud du Hualalai à 1 540 mètres d’altitude (voir la carte ci-dessous). L’éruption a commencé avec l’édification du cône de projections (spatter cone) de Wahapele. Il a atteint environ 700 mètres de diamètre avec une pente faible. Au cours de cette première phase, le volcan a émis quelques courtes coulées de lave a’a et pahoehoe.
L’éruption est ensuite devenue violente. Une partie du cône s’est effondrée. Cependant, contrairement à ce qui s’est passé pour le Pu’uO’o en 2018, l’effondrement du Wahapele a débouché sur une éruption phréatique, donc explosive. On ne sait pas combien de temps cette phase éruptive a duré, peut-être quelques jours ou plus. Une éruption similaire du Kilauea en 1924 a duré 18 jours. Ce que l’on sait, c’est que les fragments de roche éjectés au cours de cette phase ont couvert au moins 10 kilomètres carrés. Certains blocs mesuraient une cinquantaine de centimètres de diamètre. Des matériaux à grains plus fins ont également été émis par le volcan. La couche de dépôts avait par endroits une épaisseur de 3 mètres.
Après la phase explosive de l’éruption, un cône plus petit s’est formé dans le cône de la première phase. Ce nouveau cône mesurait environ 400 mètres de diamètre. Dans le même temps, une importante coulée de lave a’a s’est dirigée vers l’ouest, atteignant l’océan à environ 16 kilomètres de distance. À son point le plus large, la coulée mesurait un peu moins de 5 kilomètres de diamètre. Des plongées effectuées dans les années 1980 ont révélé que la coulée a avancé sur environ 2 kilomètres dans l’océan.
Sur terre, la zone occupée par la bouche éruptive et les coulées de lave de l’éruption du Wahapele occupe un peu plus de surface que l’éruption dans la Lower East Rift Zone du Kīlauea en 2018. C’est la troisième plus grande coulée émise par le Hualālai en termes de superficie.
Comparée au Kilauea et au Mauna Loa, l’activité volcanique du Hualalai demande une surveillance différente. En effet, la chambre magmatique du Hualalai se trouve à 20-30 km sous la surface. Elle est donc environ 10 fois plus profonde que les chambres magmatiques du Kilauea ou du Mauna Loa. Des chambres magmatiques aussi profondes provoquent rarement des déformations de surface. Il se pourrait donc qu’une éruption du Hualalai se produise sans beaucoup de signes avant-coureurs, comme un essaim sismique déclenché par l’ascension du magma vers la surface. L’éruption de 1800-01 montre que le magma peut se déplacer de la profondeur vers la surface en moins d’une journée. Bien qu’il s’agisse du pire scénario, il est bon de se tenir prêt à une telle éventualité. Pour le moment, le HVO n’enregistre aucun signe d’activité sur le Hualalai, mais l’Observatoire conseille aux habitants de s’abonner au Volcano Notification Service – service d’information volcanique – pour se tenir informés.
Source : HVO, USGS.

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Mauna Loa and Kilauea are the most active volcanoes on he Island of Hawaii. However, one should not forget Hualalai which is the island’s third-most active volcano. It underlies the most populated areas of Kailua-Kona and the central Kona coast.

Hualalai erupts much less often than its neighbours, with centuries rather than years or decades separating eruptions. The most recent documented activity was an earthquake swarm in 1929, which likely corresponded to an intrusion of magma into the volcano. Its most recent eruption occurred in 1800-01 (see my post of 22 March 2018). The erupted lava flows from 1800-01 underlie almost the entire Ellison Onizuka Kona International Airport. Future eruptions from Hualālai might pose a direct threat to Kailua-Kona and the surrounding communities.

Taking into account the geological timescale, nother recent Hualalai eruption was the Wahapele eruption, which likely occurred sometime between 1200 and 1400 AD. We do not know how long the event lasted, but based on similar eruptions in Hawaii, it probably lasted a few weeks to months, but probably not more than a few years.

The source of this eruption was Wahapele crater, a vent on the south flank of Hualalai at 1,540 meters elevation (see map below). The eruption started with the building of the Wahapele spatter cone. It grew to be about 700 meters across with a shallow slope. During this first phase there were a few short lava flows, both a’a and pahoehoe.

The eruption then turned violent. Part of the cone collapsed. However, unlike what happened at Pu’uO’o in 2018, the collapse at Wahapele led to an explosive phreatic eruption. It is unclear how long this phase of the eruption lasted ; it could have been a few days or longer. A similar eruption at Kilauea in 1924 lasted 18 days. What we do know is that rock fragments ejected during this phase covered at least 10 square kilometers. Some of the rock chunks were half a meter across. Finer grained material was also produced, and in places these deposits reached a thickness of 3 meters.

After the explosive phase of the eruption, a smaller cone was formed within the cone of the first phase. This new cone was about 400 meters across. At the same time, a large a’a flow headed west, reaching the ocean about 16 kilometers away. At its widest point, the flow was just under 5 kilometers across. Submersible dives in the 1980s suggest that this flow continued for about 2 kilometers into the ocean.

On land, the vent area and lava flows from the Wahapele eruption cover slightly more than Kīlauea’s 2018 Lower East Rift Zone eruption. It is the third largest known flowfor Hualālai in terms of area covered by the lava.

Compared to Kilauea and Mauna Loa, Hualalai poses a different challenge for monitoring volcanic activity. Hualalai’s magma chamber sits 20-30 km beneath the surface, about 10 times deeper than the magma chambers of Kilauea or Mauna Loa. Magma chambers this deep rarely cause surface deformation, so there might not be much warning prior to an eruption, like a seismic swarm triggered by magma moving to the surface. Evidence from the 1800-01 eruption suggests that magma can move from depth to the surface in less than a day. While this is a worst case scenario, it is good to be prepared. For the time being, HVO does not see any indication of volcanic unrest at Hualalai, but the Observatory encourages residents to subscribe to the Volcano Notification Service to stay informed.

Source : HVO, USGS.

Schéma montrant l’éruption du Hualalai en 1200 (Source: USGS)

En rouge l’éruption de 1200-1400 et en orage l’éruption de 1800-1801 (Source: USGS: HVO)

Le long de la route qui conduit au sommet du Hualalai (Photos: C. Grandpey)