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Du nouveau sur le Kilauea (Hawaii)? // Something new on Kilauea (Hawaii)?

Le HVO vient de m’envoyer un message indiquant qu’un essaim sismique a commencé sous la partie sud de la caldeira du Kilauea dans la soirée du 23 août 2021 et se poursuit le 24 août au matin avec une séquence d’événements particulièrement forte enregistrée vers 1h30 (heure locale). L’apparition de l’essaim sismique a coïncidé avec un changement dans la déformation du sol au niveau de la zone sommitale du Kilauea. Ce changement peut correspondre au mouvement superficiel du magma sous la partie sud de la caldeira.
En conséquence, le HVO a fait passerle niveau d’alerte volcanique de Advisory à Watch (Vigilance) et la couleur de l’alerte aérienne de Jaune à Orange.

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HVO has just sent me amessage indicating that a seismic swarm began beneath the south part of the Kīlauea caldera on the evening of August 23rd, 2021 and is continuing in the early morning of August 24th with a particularly strong sequence of earthquakes that occurred at about 1:30 a.m., (local time). The onset of the swarm coincided with a change in ground deformation in Kilauea’s summit region. This change may indicate the shallow movement of magma beneath the south part of the Kīlauea caldera.
As a consequence, HVO has raised the volcano alert leve from Advisory to Watch and the aviation colour code from Yellow to Orange.

Vers un prochain réveil du Kilauea? (Photo: C. Grandpey)

Kilauea (Hawaii): les empreintes de l’éruption de 1790 // The footprints of the 1790 eruption

La dernière rubrique « Volcano Watch » publiée par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii est consacrée à un événement qui s’est produit sur le Kilauea en 1790. Selon le HVO, il « a probablement tué à lui seul plus de personnes que toute autre éruption dans ce qui est maintenant les États-Unis. » Plusieurs centaines d’hommes, de femmes et d’enfants ont péri lors d’explosions au sommet du Kilauea.
La tragédie s’est apparemment produite le long d’un sentier traversant le flanc nord-ouest du Kilauea près de Namakanipaio, au moment où une déferlante de vapeur très chaude et de roches a balayé le sol à grande vitesse. Des cendres volcaniques humides sont tombées juste avant la déferlante mortelle et plusieurs centaines de personnes ont laissé des empreintes de pas dans cette cendre.

Il n’existe aucune relation contemporaine de cet événement. De brefs écrits rédigés dans les années 1820 ont été suivis en 1843 par une description beaucoup plus longue basée sur des souvenirs d’anciens collectés par des étudiants de l’école Lahainaluna. Ces récits ont, depuis cette date, été l’objet de nombreuses questions et ont été sujets à de multiples interprétations.
Une étude de terrain a été réalisée il y a plusieurs années et les résultats ont été publiés en 2015. Cette étude a identifié la plupart des dépôts laissés par l’éruption de 1790 et interprété les différents types d’explosions responsables des dépôts. Des incertitudes subsistent, mais l’étude dans son ensemble concorde assez bien avec les premiers récits et répond à certaines des questions les plus importantes.
Trois explosions ont eu lieu à quelques heures, voire quelques minutes d’intervalle, et il semble qu’elles aient été précédées de plusieurs jours d’explosions plus petites.

La première des trois explosions majeures a projeté des cendres humides qui ont été transportées vers le sud-ouest par les alizés. Ces cendres contiennent aujourd’hui les empreintes de pas, principalement de femmes et d’enfants, qui se trouvaient dans la zone au sud-ouest du sommet. Environ la moitié des empreintes de pas sont orientées vers le sommet. Les cendres étaient encore humides lorsque les deux explosions suivantes se sont produites.

L’explosion suivante fut la plus importante. Elle a émis une colonne de cendres qui s’est élevée à 12 – 15 km au-dessus du volcan. Les cendres ont atteint le jet-stream qui les a entraînées vers le sud-est au moins jusqu’à Kaimu, à plus de 30 km de distance. Autour du sommet, les matériaux émis par l’éruption se présentent sous forme de sable et de gravier et sont beaucoup plus grossiers que les cendres.

La troisième explosion a déclenché la déferlante mortelle qui a balayé le flanc ouest de la zone sommitale. Cette explosion était peut-être une phase tardive de l’explosion précédente car la colonne éruptive très dense s’est effondrée sous son propre poids. Tout de suite après avoir touché le sol, les débris à haute température ont dévalé la pente et piégé les gens sur le sentier. La mort a probablement été rapide, mais certaines victimes ont eu le temps de s’accrocher les unes aux autres pour éviter d’être emportées par la déferlante.

Pendant des années, les géologues ont supposé que la vaporisation des eaux souterraines avait déclenché les explosions, mais cette interprétation manque de preuves irréfutables. La nature humide de la cendre émise par la première explosion confirme cette idée. Une autre possibilité est que les gaz issus du magma aient été brièvement piégés sous terre, mis sous pression avant d’exploser. Un tel processus a provoqué une explosion mineure dans l’Halema’uma’u en 2008. Là encore, les preuves manquent pour confirmer cette hypothèse.

Les dépôts laissés par les explosions se composent principalement de roches solides arrachées à la paroi du conduit éruptif. Aucune pierre ponce ou cendre vitreuse bien vacuolée n’a été trouvée. Le verre relativement dense forme quelques petits morceaux et adhère à certains gros blocs. Un verre aussi dense indique la présence de magma, mais ce dernier avait probablement déjà perdu une partie de son gaz avant l’éruption.
De nombreux géologues pensent qu’une partie de la caldeira s’est effondrée en 1790, mais les travaux sur le terrain n’ont révélé aucune véritable preuve de l’effondrement. C’est une interprétation plausible, mais qui demande à être démontrée.

Certains géologues pensent qu’une coulée de lave dans la partie basse du district de Puna a été émise en 1790, mais c’est une interprétation, pas une observation. Si la coulée a bien été émise en 1790, alors, par analogie avec l’éruption de 2018, on pourrait émettre l’hypothèse qu’elle provient de la vidange du réservoir magmatique sommital, ce qui aurait provoqué l’effondrement du sommet et déclenché des éruptions explosives.
Les hypothèses mentionnées ci-dessus montrent qu’il reste beaucoup à faire pour comprendre l’éruption la plus meurtrière du Kilauea. La principale leçon de l’événement de 1790 est que de puissantes explosions peuvent se produire à nouveau sur le volcan.
Source : USGS/HVO. .

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The latest « Volcano Watch » released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) is dedicated to an event that occured on Kilauea in 1790. It « probably killed more people than any other eruption in what is now the United States. »Several hundred men, women, and children perished during explosions at the summit of the volcano.

The deaths apparently occurred along a trail crossing the northwest flank of Kilauea near Namakanipaio, when a surge of hot steam and rocks swept across the ground at high speed. Wet volcanic ash fell just before the lethal surge, and several hundred people left footprints in the ash.

No contemporary accounts exist. Brief summaries written in the 1820s were supplanted in 1843 by a much longer description based on memories of old-timers that were assembled by students at Lahainaluna School. These accounts have posed many volcanic questions subject to multiple interpretations ever since.

A field study to understand better the tragic events was made several years ago, and the results were published in 2015. This study identified most of the deposits left by the 1790 eruption and interpreted the kinds of explosions responsible for the deposits. Uncertainties remain, but the general picture mostly agrees with the sketchy early accounts and answers some of the important questions.

Three main explosions took place within hours, perhaps minutes, of each other, though they were apparently preceded by several days of smaller explosions. The first main explosion ejected wet ash that was transported southwestward by the trade wind. This ash deposit now contains the footprints of mainly women and children who were mostly in the area southwest of the summit. About half of the footprints point back toward the summit. The ash remained wet when the following two explosions occurred.

The next explosion was the largest. Its column of ash rose 12–15 km above the volcano. The ash rose high into the jet stream and spread southeastward at least to Kaimu, more than 30 km away. Around the summit, the erupted material is of sand and gravel size, much coarser than the ash.

The third explosion produced the lethal surge that sped across the summit’s western flank. This explosion may actually be a late stage of the preceding explosion, as the towering eruption column collapsed under its own weight. The falling hot debris hit the ground and surged downslope, trapping people on the trail. Death was probably quick, but not before some victims grabbed onto one another to keep from being blown away by the hurricane-force surge.

For years geologists assumed that groundwater heated to steam triggered the explosions, but this interpretation lacks definitive evidence. The wet nature of the first explosive ash supports this idea. Another possibility is that gas leaving magma was trapped underground briefly, pressurizing and finally bursting out. Such a process drove a small explosion in Halemaʻumaʻu in 2008. But again, definitive evidence is missing.

The explosive deposits consist mostly of solid rocks broken from the wall of the eruptive conduit. No pumice or bubble-rich glassy ash has been found. Relatively dense glass forms a few small chunks and sticks to the sides of some large blocks. Such dense glass indicates the presence of magma, but it was not bubbling and so may have already lost some of its gas before eruption.

Many geologists assume that part of the caldera collapsed in 1790, but field work has found no clear evidence for collapse. It is a reasonable interpretation, but it cannot be demonstrated yet.

Some geologists assign an age of 1790 to a lava flow in lower Puna, but that is an interpretation, not an observation. If the flow were indeed erupted in 1790, then, by analogy with the 2018 eruption, one could hypothesize that its eruption drained the summit magma reservoir, causing the summit to collapse and triggering explosive eruptions.

The above mentioned hypotheses show that there is a long way to go to understand completely Kilauea’s most lethal eruption. The main lesson is that large explosions can happen again on the volcano.

Source : USGS / HVO.

Empreintes laissées dans la cendre lors de l’éruption de 1790 (Crédit photo : D. Swanson / USGS)

Le poids des volcans hawaiiens // The weight of Hawaiian volcanoes

L’État d’Hawaii est l’un des endroits les plus exposés aux séismes aux États-Unis. Contrairement à d’autres Etats comme la Californie où les secousses sont liées au mouvement des plaques tectoniques, la sismicité à Hawaii est à mettre directement en relation avec les volcans.

La sismicité à Hawaii est due à trois causes principales : 1) le mouvement du magma sous les volcans actifs ; 2) le glissement des flancs des volcans le long de la zone entre l’ancienne croûte océanique et les volcans sus-jacents ; 3) la flexion de la croûte terrestre et du manteau supérieur sous le poids des volcans.

Un séisme de M 5.2 lié à la troisième cause s’est produit le 5 juillet 2021 à 5 km au large de la côte nord de Big Island, à 27 kilomètres sous le niveau de la mer. Deux jours plus tard, un événement de M 4.2 a été enregistré sur le côté ouest de la Grande Ile. Les deux séismes étaient probablement liés aux contraintes exercées par le poids énorme des volcans– en particulier le Mauna Loa et le Mauna Kea – sur la croûte et le manteau.

Les contraintes générées par le poids des volcans sont faciles à comprendre. Au fur et à mesure que les volcans hawaiiens entrent en éruption et prennent du volume, ils ajoutent de plus en plus de poids à la surface de la Terre. Cela provoque un fléchissement de la plaque Pacifique, un peu comme le poids des livres fait fléchir une étagère. Un certain poids peut simplement faire fléchir l’étagère, mais un excès de poids peut provoquer sa rupture. Une telle rupture peut se produire si les plaques tectoniques plient et n’arrivent plus à supporter le poids qui les surmonte.

Les séismes causés par ce phénomène peuvent être assez importants ; certains peuvent avoir une magnitude supérieure à M 6.0. Parmi les séismes de flexion de plaque tectonique à Hawaï, on notera le séisme de M 6,8 à Lanai le 19 février 1871, un événement de M 6,8 à Maui le 22 janvier 1938 ou un séisme de M 5,2 à Oahu le 28 juin 1948. Ces séismes sont profonds, généralement entre 25 et 40 km, dans le manteau supérieur sous les volcans et la croûte océanique.

Pour analyser ces séismes, les scientifiques du HVO utilisent généralement les données GPS qui permettent de calculer comment un point spécifique à la surface de la Terre se déplace dans le temps. Le HVO exploite un réseau de plus de 65 stations GPS sur l’île d’Hawaii. Elles permettent de surveiller et suivre des mouvements extrêmement faibles à la surface de la Terre, y compris certains déplacements liés à la contrainte de flexion des plaques.

Pour améliorer la compréhension scientifique de la flexion des plaques dans l’archipel hawaiien, 7 nouveaux sites GPS sont en cours d’équipement sur les îles d’Hawaï, Molokai et Lanai. Ces nouveaux sites ont été choisis dans le but d’analyser les mouvements associés à la flexion des plaques, mais aussi pour se rendre compte si certains mouvements résultent de la flexion des plaques ou de la dynamique de systèmes magmatiques profonds sous les volcans.

Source : USGS/HVO.

On notera que cette flexion de l’écorce terrestre sous le poids des volcans est l’inverse du rebond isostatique observé dans les régions où la fonte des glaciers fait chuter leur masse et entraîne un soulèvement de l’écorce terrestre, comme en Islande, par exemple.

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The State of Hawaii is one of the most seismically active locations in the United States. Unlike some other earthquake-prone places in the US, like California, where the earthquakes are related to tectonic plates sliding past each other, seismicity in Hawaii is related to volcanoes.

There are three main causes for earthquakes in Hawaii are: 1) the movement of magma under active volcanoes; 2) the sliding of volcanoes’ flanks along the surface that separates the ancient oceanic crust and overlying volcanoes; 3) the bending or flexing of the Earth’s crust and upper mantle in response to the weight of the overlying volcanoes.

An M 5.2 earthquake related to the third cause occurred on July 5th, 2021 5 km off the north shore of Big Island at 27 kilometres below sea level. Two days later, an M 4.2 event occurred on the west side of the Island of Hawaii. Both earthquakes were likely related to stress caused by the enormous weight of the Hawaiian volcanoes – especially Mauna Loa and Mauna Kea – on the underlying crust and mantle.

The stress caused by the weight of the volcanoes is easy to understand. As Hawaiian volcanoes erupt and grow, they add more and more weight to the Earth’s surface. This causes the Pacific Plate to flex downward, much like the bending caused by heaving books on an overloaded bookshelf. Some weight may just make the shelf bow, but a lot of weight may cause the shelf to start to splinter or break. Those breaks are similar to what happens in tectonic plates if they bend too. Earthquakes caused by this flexure can be quite large ; some can be greater than M 6.0.

Some additional past Hawaiian flexure earthquakes include the M 6.8 Lanai earthquake on February 19th, 1871, an M 6.8 event in Maui on January 22nd, 1938, or an M 5.2 quake in Oahu on June 28th, 1948.

These earthquakes are deep, typically 25–40 km, within the uppermost mantle underneath volcanoes and oceanic crust. To measure these quakes, HVO scientists typically use GPS data. GPS instruments allow to calculate how a specific point on the Earth’s surface moves throughout time. HVO operates a network of over 65 GPS stations on the Island of Hawaii. They are used to monitor and track extremely small movements at the Earth’s surface, including some displacements related to plate flexure stress.

To improve the scientific understanding of plate bending in the Hawaiian Islands, 7 new GPS sites are being equipped on the islands of Hawaii, Molokai, and Lanai. These new sites are strategically placed to capture movement associated with plate bending and to test whether certain motions result from ongoing plate bending or from the dynamics of very deep magmatic systems beneath the volcanoes.

Source : USGS / HVO.

It should be noted that this bending of the Earth’s crust under the weight of volcanoes is the reverse of the isostatic rebound observed in regions where the melting of glaciers causes their mass to drop and the Earth’s crust to rise, as in Iceland, for instance.

Le Mauna Loa (à gauche) et le Mauna Kea (à droite) exercent un pression considérable sur l’écorce terrestre (Photo : C. Grandpey)

Activité sismique sur le Lo’ihi (Hawaii) // Seismic activity at Lo’ihi (Hawaii)

Un séisme de M 4.0 a été enregistré sous le Lō’ihi le 2 juin 2021 à 18h44. L’USGS indique que l’épicentre se trouvait à environ 41 km au sud-est de Nā’ālehu, sous le volcan sous-marin, à une profondeur de 11 km. Le séisme ne semble pas avoir eu d’effet sur le Kīlauea ou le Mauna Loa et aucun dégât significatif n’a été signalé.

Le Loihi est un volcan actif dont le sommet se trouve à environ 975 mètres sous la surface du Pacifique. La zone sommitale possède trois cratères et les scientifiques pensent que la chambre magmatique est peu profonde, juste sous la surface.

Le Loihi est rarement visité et aucune éruption n’a été observée, mais les chercheurs pensent que le volcan est le théâtre d’événements éruptifs explosifs et effusifs.

Des séismes sont enregistrés sur le Loihi depuis des décennies. Au cours de l’été 1996, il y a eu plus de 4 000 secousses, dont 300 supérieures à M 3.0 et 95 supérieures à M 4.0.

En 2020, l’USGS a signalé plus de 100 séismes sur le Loihi à la mi-mai. L’activité sismique a pu correspondre à une brève éruption ou au mouvement du magma à l’intérieur du volcan.

Il n’y a pas d’instruments de surveillance installés sur le volcan et les mesures sont effectuées à partir de stations sur la Grande Ile.

Il est probable que le Loihi percera un jour la surface de l’océan et deviendra une nouvelle île. Les scientifiques ne savent combien de temps cela prendra et dépend de l’activité éruptive. Ils pensent que cela pourrait se produire dans environ 200 000 ans. Prévision gratuite et sans le moindre risque !

Source : USGS/HVO.

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An M 4.0 earthquake located beneath the Lō‘ihi seamount occurred on June 2nd, 2021 at 6:44 p.m. USGS indicates the event was centered about 41 km southeast of Nā’ālehu, under Lō‘ihi seamount at a depth of 11 km. The earthquake had no apparent effect on Kīlauea or Mauna Loa volcanoes and no significant damage was reported.

Loihi is an active volcano with its summit about 975 metres below the surface of the Pacific. The summit area has three craters and scientists believe it has a shallow magma chamber just beneath the surface.

An eruption of the rarely visited volcano has never been observed, but researchers believe Loihi has explosive and effusive eruptive events.

Earthquakes have been recorded at Loihi for decades. In the summer of 1996, there were more than 4,000 earthquakes at the seamount, 300 of which were larger than M 3.0 and 95 larger than M 4.0.

Last year, USGS reported more than 100 earthquakes at Loihi in the middle of May. The earthquake activity could have represented a brief eruption or the movement of magma inside the volcano.

There are no monitoring instruments on the deep-water volcano and measurements are taken from stations on the Big Island.

Loihi is likely to one day break the surface of the ocean and become a new island. Scientists cannot predict how long that would take because it depends on the rate of eruption, but they say it could happen in about 200,000 years.

Source : USGS / HVO.

Source : USGS / HVO