Mesure de la hauteur des fontaines de lave // Measuring the height of lava fountains

L’un des derniers épisodes de la série « Volcano Watch » publié par l’Observatoire des volcans d’Hawaii – le HVO – est consacré aux fontaines de lave et à la mesure de leur hauteur.
En raison de la pression accumulée par les gaz, le début d’une éruption est souvent la période la plus dynamique et la plus spectaculaire. L’une des premières missions des géologues est de mesurer la hauteur des fontaines de lave et la dimension des bouches éruptives pour essayer d’évaluer l’énergie émise par l’éruption.
Lors des deux dernières éruptions sommitales du Kilauea, les fontaines de lave les plus hautes se sont produites au début de ces événements. Cependant, lors de l’éruption de 2018, les géologues ont dû attendre près d’un mois avant de pouvoir observer la plus haute fontaine car le volcan a d’abord émis un magma plus ancien et plus froid, donc moins propice aux fontaines de lave qui supposent une lave à haute température. .
La mesure de la hauteur d’une fontaine de lave pendant une éruption peut être effectuée avec quelques instruments simples et une trigonométrie de base.
Tout d’abord, les géologues mesurent les angles vers le haut et le bas de la fontaine. Cela peut sembler simple mais peut devenir délicat lorsque la base est difficilement visible ou lorsque le sommet de la fontaine est mal défini.
On entend par ‘sommet de la fontaine de lave’ la limite supérieure de la colonne telle que la voit un oeil humain. C’est le point où la plus grande partie de la lave cesse de monter avant de retomber au sol. Il ne faut pas prendre en compte les particules les plus hautes soulevées par le panache de gaz et qui montent jusqu’à plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de mètres au-dessus de la colonne de lave.
La base de la fontaine est facile à déterminer dès le début d’une éruption : c’est le point où la lave jaillit du sol. Même si les géologues arrivent rapidement sur le site éruptif, il est rare d’être présent au moment précis où s’ouvre une fracture, de sorte que la base peut déjà être cachée par des projections de lave et/ou des cendres qui se sont accumulées autour de la bouche active.
Pour effectuer les mesures d’angle, on a besoin d’un inclinomètre à main, d’un télémètre (laser ou optique) ou d’une application accessible sur son smartphone. Pour plus de facilité dans les calculs, les géologues du HVO mesurent toujours l’angle entre la hauteur de l’oeil et le haut de la fontaine, puis un deuxième angle entre la hauteur de l’oeil et le bas de la fontaine. De cette façon, peu importe où on se trouve par rapport à la fontaine
Il est important de tenir l’instrument de mesure au niveau des yeux et de ne pas le déplacer vers le haut ou vers le bas entre les deux mesures. C’est un peu comme si on utilisait un trépied.
Ensuite, les angles mesurés sont notés et les géologues utilisent la trigonométrie pour calculer les distances verticales pour chaque angle – autrement dit les hauteurs partielles pour chaque segment. La dernière partie du calcul consiste à additionner les deux hauteurs.
Pour connaître la distance jusqu’à la fontaine de lave, les géologues du HVO utilisent un télémètre laser précis qui mesure non seulement la distance, mais aussi l’angle, fait le calcul, puis indique la hauteur verticale.
Certaines applications pour smartphones peuvent calculer la distance si on connaît la hauteur d’un élément qui se trouve à proximité immédiate de la fontaine. Si les visiteurs du Parc National des Volcans d’Hawaii éprouvent le désir de mesurer les fontaines de lave, ils peuvent le faire depuis la nouvelle plateforme d’observation de Keanakākoʻi qui offre une vue sur le cratère. S’ils ont la chance de voir des fontaines de lave, ils peuvent les mesurer, ou ils peuvent simplement estimer la hauteur en sachant que le cône de projection (spatter cone) mesure environ 20 à 25 m de hauteur.
Source : USGS/HVO.

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One of the last episodes of the series « Volcano Watch » released by the Hawaiian Volcano Observatory is dedicated to lava fountains and the measuring of their height.

Because of the accumulated pressure of the gases, the onset of an eruption is frequently the most dynamic and vigorous period. One of the geologists’ first mission is to measure the height of lava fountains and other vent dimensions to help assess how energetic the eruption is.

In both recent summit eruptions of Kilauea Volcano, the highest fountaining occurred at the start of the eruptions. However, during the 2018 event, geologists had to wait nearly a month to observe the highest fountaining which took place nearly a month into the eruption due to the primary magma pushing out older, cooler magma.

Measuring the height of a lava fountain during an eruption can be accomplished with a few simple instruments and some basic trigonometry.

First, geologists measure the angles to the top and bottom of the fountain. This may seem simple, but it can get tricky when the base becomes obscured or when the top of the fountain has an indistinct boundary.

The top of the lava fountain is defined as the upper boundary of the optically dense column. This is where the vast majority of the lava stops rising and falls back to the ground. This is not to be confused with the highest visible particles, which could be lifted up by the gas plume several tens to hundreds of meters above the lava column.

The base is easy to determine right at the start of an eruption: it is where lava is erupting from the ground. Even though geologists arrive quickly, it is rare to be present exactly when a fissure opens, so the base might already be hidden as lava, spatter, and cinder accumulates around the vent area.

To make the angle measurements, you need either a hand-held inclinometer, compass, rangefinder (laser or optical), or even a handy app on your phone. To make the math easy, HVO geologists always measure the angle from their eye-height to the top of the fountain and then a second angle from their eye-height to the bottom of the fountain. This way no matter where you are in relation to the fountain

It is important to hold the instrument at eye level and not move the instrument up or down between the two measurements, as if you were usuing a tripod.

Second, these measured angles can then be taken and geologists use trigonometry to calculate the vertical distances for each angle — partial heights for each segment. The final part of the calculation is to add these two heights together.

To know the distance to the lava fountain, HVO geologists use an accurate laser range finder that not only measures the distance, but also the angle, does the math, and then reports back the vertical height.

Some smart phone apps can calculate the distance if you know the height of something immediately adjacent to the fountain. If visitors to Hawaii Volcanoes National Park are anxious to measure lava fountains, they can do it from the new Keanakākoʻi viewing area which allows a view into the crater. If they are lucky enough to see lava fountains, they can measure them, or they can simply estimate the height knowing that the spatter cone is about 20–25 m high.

Source: USGS / HVO.

 

En 1959, au cours de l’éruption du Kilauea Iki, les fontaines de lave ont atteint 580 mètres de hauteur (Crédit photo: USGS)

Les « pauses » dans les éruptions du Kilauea (Hawaii) // « Pauses » in the Kilauea eruptions (Hawaii)

Dans une note publiée le 1er juin 2021, j’expliquais que l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (le HVO) jouait sur les mots et refusait d’admettre que l’éruption du Kilauea était terminée, bien qu’aucune activité n’ait été observée depuis le 27 mai 2021. Les dernières mises à jour de l’observatoire indiquent que « le Kilauea n’est plus en éruption. Aucune activité de surface n’a été observée. »

Dans un nouvel article, le HVO nous informe qu' »une fenêtre de trois mois est nécessaire pour définir une « pause » dans une éruption. Cela signifie que nous devrons attendre encore 90 jours (jusqu’au 24 août 2021) pour voir si le HVO admet enfin que l’éruption est terminée… ce dont je ne suis pas sûr !!

Le HVO explique que lorsqu’un intervalle d’activité dure plus de 90 jours, il se transforme généralement (mais pas toujours) en une période de « repos volcanique » beaucoup plus longue qui peut durer plusieurs années, voire plusieurs millénaires. Toute nouvelle activité éruptive devient alors « la prochaine éruption ».

En examinant l’histoire éruptive du Kilauea depuis 1823, la fenêtre d’inactivité de 90 jours a toujours été observée, à une exception près. Une pause d’une durée de trois mois et demi s’est produite lors de l’éruption du Mauna Ulu de 1969 à 1974.

Par la suite, les pauses les plus longues sur le Kilauea ont été enregistrées au cours des trois premières années (1983-1986) de l’éruption du Pu’uO’o, période pendant laquelle 48 séquences éruptives ont été séparées par des pauses qui ont duré de plusieurs jours à plusieurs mois.

L’éruption du Kilauea Iki en 1959 a également connu des pauses de plusieurs heures à plusieurs jours entre les épisodes de fontaine de lave.

Toutes les autres « pauses » pendant les éruptions du Kilauea ont été suivies d’une reprise d’activité un mois ou moins plus tard.

Après une fenêtre d’inactivité de 90 jours lors de l’éruption de 2018, le HVO a décrété que l’éruption était terminée. Le Kilauea est ensuite entré dans une période de repos de 27 mois qui s’est terminée avec l’éruption sommitale dans le cratère de l’Halema’uma’u le 20 décembre 2020.

Source : USGS/HVO.

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In a post published on June 1st, 2021, I explained that the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) was playing with the words and refused to admit that the Kilauea eruption was over, although no activity had been observed since May 27th, 2021. The observatory’s latest updates indicate that “Kilauea Volcano is no longer erupting. No surface activity has been observed.”

In a new article, HVO informs us that “a three-month-long window is useful in defining an eruption “pause,” so that we’ll have to wait 90 days (until August 24th, 2021) to see if HVO finally admits the eruption is over…of which I am not sure!!

Next, HVO explains that when a gap in activity lasts for longer than 90 days, it typically (but not always) becomes a much longer period of volcanic rest and can stretch from years to millennia. Any new eruptive activity thus becomes “the next eruption.”

Reviewing Kilauea’s recorded history since 1823, the 90-day window of inactivity mostly holds true with one exception. A pause lasting 3.5 months occurred during the Mauna Ulu eruption of 1969–74.

The next longest pauses on Kilauea were recorded during the first three years (1983-1986) of the Pu’uO’o eruption where 48, short-lived high-fountain eruptions were separated by variable pauses that lasted days to months.

The Kīlauea Iki eruption in 1959 also had pauses lasting hours to several days between lava fountain episodes.

All other well-documented mid-eruption “pauses” during Kilauea eruptions resumed in a month or less. After a 90-day-window in the 2018 eruption, HVO determined that the eruption was over. Kilauea then entered a 2.25-year-long period of rest that ended with the summit eruption in Halema’uma’u crater that began December 20th, 2020.

Source: USGS / HVO.

Photo : C. Grandpey

Volcanisme lunaire // Lunar volcanism

Alors qu’il était en orbite autour de la Lune en 1971, l’équipage d’Apollo 15 a photographié une étrange structure géologique, une dépression en forme de D d’environ trois kilomètres de long et 1,5 kilomètre de large, qui continue à fasciner les scientifiques. Certains pensent que ladite structure, connue sous le nom de Ina, est la preuve d’une éruption volcanique qui aurait eu lieu au cours des 100 millions d’années écoulées, soit un milliard d’années après la dernière grande activité volcanique sur la Lune.
Toutefois, de nouvelles recherches effectuées par des géologues de l’Université Brown à Providence (Rhode Island) indiquent que Ina n’est pas si jeune. L’étude, publiée dans la revue Geology, conclut que cette structure géologique a été façonnée par une éruption il y a environ 3,5 milliards d’années ; autrement dit, elle aurait le même âge que les dépôts volcaniques sombres que l’on peut voir au premier plan sur la photo ci-dessous. En fait, c’est le type particulier de lave émis par Ina qui donne une idée fausse de son âge.
Ina se trouve près du sommet d’un monticule de roche basaltique, raison pour laquelle de nombreux scientifiques ont conclu qu’il s’agissait probablement de la caldeira d’un ancien volcan lunaire. Alors que les flancs du volcan semblent vieux de plusieurs milliards d’années, la caldeira proprement dite semble beaucoup plus jeune. Un signe de cette possible jeunesse est sa couleur beaucoup plus claire comparée celle  des environs. Cette teinte plus claire révèle que Ina n’a pas eu le temps d’accumuler beaucoup de régolite, la couche de roche friable et de poussière qui s’accumule à la surface au fil du temps.
Une autre caractéristique qui montre que Ina pourrait être jeune réside dans les quelque 80 monticules qui dominent la caldeira. Ces monticules semblent avoir beaucoup moins de cratères d’impact que la zone environnante. Au fil du temps, on s’attend à ce qu’une surface accumule des cratères de différentes tailles à un rythme relativement constant. En 2014, une équipe de chercheurs a comptabilisé les cratères sur les monticules d’Ina et conclu qu’ils avaient très probablement été formés par la lave au cours des derniers 50 à 100 millions d’années.
Les chercheurs ont examiné des volcans sur Terre qui pourraient être semblables à Ina. Ina présente l’aspect d’un pit crater sur un volcan bouclier, comme le Kilauea Iki qui est entré en éruption en 1959 à Hawaii. En se solidifiant, la lave de cette éruption a créé une couche de roche fortement poreuse à l’intérieur du cratère, avec des bulles souterraines pouvant atteindre un mètre de diamètre et un espace vide jusqu’à 60 centimètres de profondeur. Cette surface poreuse a été créée par la nature de la lave émise dans la dernière phase de l’éruption. Au fur et à mesure que l’alimentation magmatique commençait à diminuer, la lave apparaissait sous forme d’écume ou de mousse, un mélange de lave et de gaz. Lorsque cette mousse a refroidi et s’est solidifiée, elle a créé une surface très poreuse. Les chercheurs pensent que, de la même façon, une éruption sur Ina a produit de la lave sous forme de mousse. En raison de la faible gravité et de l’atmosphère quasiment absente sur la Lune, la mousse était probablement encore plus fluide que sur Terre, donnant naissance à la grande porosité observée sur Ina. C’est cette porosité élevée de la surface qui fausse les estimations de date pour Ina. Elle dissimule l’accumulation de régolite et fausse le comptage des cratères. Des expériences en laboratoire utilisant un canon à projectiles à grande vitesse ont montré que les impacts sur des cibles poreuses créent des cratères beaucoup plus petits. La porosité extrême d’Ina explique la petite taille de ses cratères et il se pourrait que beaucoup de cratères ne soient plus visibles du tout. Cette constatation modifie considérablement l’estimation de l’âge de Ina au seul vu du nombre de cratères. Les chercheurs estiment que la surface poreuse réduit d’un facteur trois la taille des cratères sur les monticules de Ina. En tenant compte de cette relation d’échelle, l’équipe de chercheurs a obtenu un âge d’environ 3,5 milliards d’années pour les monticules d’Ina. Cela correspond à l’âge de surface du bouclier volcanique qui entoure Ina et place son activité dans la fourchette de temps du volcanisme généralement observé sur la Lune.
Source: Science Daily.

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While orbiting the Moon in 1971, the crew of Apollo 15 photographed a strange geological feature, a D-shaped depression about three kilometres long and 1.5 kilometres wide, that has fascinated planetary scientists ever since. Some have suggested that the feature, known as Ina, is evidence of a volcanic eruption within the past 100 million years, a billion years or so after most volcanic activity on the Moon is thought to have ceased.

However, new research led by geologists of Brown University in Providence (Rhode Island) suggests that Ina is not so young. The analysis, published in the journal Geology, concludes that the feature was actually formed by an eruption around 3.5 billion years ago, around the same age as the dark volcanic deposits we see on the Moon’s nearside. It is the peculiar type of lava that erupted from Ina that helps hide its age.

Ina sits near the summit of a mound of basaltic rock, leading many scientists to conclude that it was likely the caldera of an ancient lunar volcano. While the flanks of the volcano look billions of years old, the Ina caldera itself looks much younger. One sign of youth is its bright appearance relative to its surroundings. The brightness suggests Ina has not had time to accumulate as much regolith, the layer of loose rock and dust that builds up on the surface over time.

Another feature that shows that Ina might be young is the 80 or so mounds which dominate the landscape within the caldera. The mounds appear to have far fewer impact craters on them compared to the surrounding area, another sign of relative youth. Over time, it is expected that a surface should accumulate craters of various sizes at fairly constant rates. In 2014, a team of researchers did a careful crater-count on Ina’s mounds and concluded that they must have been formed by lava that erupted to the surface within the last 50 to 100 million years.

The researchers looked at well-studied volcanoes on Earth that might be similar to Ina. Ina appears to be a pit crater on a shield volcano similar to Kilauea in Hawaii. Kilauea has a pit crater similar to Ina – Kilauea Iki – which erupted in 1959. As lava from that eruption solidified, it created a highly porous rock layer inside the pit, with underground vesicles as large as one metre in diameter and surface void space as deep as 60 centimetres. That porous surface is created by the nature of the lava erupted in the late stages of events like this one. As the subsurface lava supply starts to diminish, it erupts as « magmatic foam » — a bubbly mixture of lava and gas. When that foam cools and solidifies, it forms the highly porous surface. The researchers suggest that an Ina eruption would have also produced magmatic foam. And because of the Moon’s decreased gravity and nearly absent atmosphere, the lunar foam would have been even fluffier than on Earth, so it is expected that the structures within Ina are even more porous than on Earth. It is the high porosity of those surfaces that throws off date estimates for Ina, both by hiding the buildup of regolith and by throwing off crater counts. Laboratory experiments using a high-speed projectile cannon have shown that impacts into porous targets make much smaller craters. Because of Ina’s extreme porosity, its craters are much smaller than they would normally be, and many craters might not be visible at all. That could drastically alter the age estimate derived from crater counts. The researchers estimate that the porous surface would reduce by a factor of three the size of craters on Ina’s mounds. Taking that scaling relationship into account, the team gets a revised age for the Ina mounds of about 3.5 billion year old. That’s similar to the surface age of the volcanic shield that surrounds Ina, and places the Ina activity within the timeframe of common volcanism on the Moon.

Source: Science Daily.

Vue de Ina, la structure géologique lunaire qui intrigue les géologues

(Crédit photo : NASA)

 

Hawaii (Etats Unis): La Grande Ile // Hawaii Big Island

drapeau-francaisLes volcanologues et volcanophiles qui se rendent sur la Grande Ile d’Hawaii sont attirés par le Kilauea qui est en éruption depuis le 3 janvier 1983. C’est ici que l’on peut observer les plus belles fontaines de lave, les plus beaux lacs de lave et les plus belles coulées. Certes, le spectacle est séduisant sur l’Etna ou le Stromboli, mais l’échelle n’est pas la même. Sur la Grande Ile, les champs de lave sont gigantesques car les coulées sont capables de parcourir plusieurs dizaines de kilomètres.

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Aussi beau que soit le spectacle de la lave, il serait dommage de limiter un séjour à Hawaii au seul Kilauea. Le Parc des Volcans recèle d’autres sites dignes d’intérêt. Personnellement, j’aime beaucoup me balader dans le cratère du Kilauea Iki dont les fontaines de lave détiennent le record de hauteur à Hawaii avec des jets de 580 mètres le 16 décembre 1959.

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Il est aussi intéressant de pénétrer dans un tunnel de lave. Le Thurston Lava Tube permet aux touristes de découvrir très facilement ce lieu insolite. Le tunnel le plus spectaculaire est certainement le Kazumura, avec une soixantaine de kilomètres de longueur, le record du monde dans sa catégorie. Il est sur une propriété privée et sa visite requiert une autorisation.

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Avant de quitter le Parc des Volcans, on pourra faire une randonnée jusqu’aux pétroglyphes de Pu’u Loa, la « colline de la longue vie », où plus de 20 000 dessins ont été gravés dans la lave, ce qui confère à ce lieu un caractère sacré pour les Hawaiiens.

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Après avoir quitté le Parc des Volcans, on peut grimper sur les deux plus hauts sommets d’Hawai : Le Mauna Loa et le Mauna Kea. Leur ascension est longue mais ne présente pas de difficultés techniques. Ils culminent à 4200 mètres d’altitude et il faut donc ménager ses efforts si on ne veut pas être vite essoufflé. Avec un peu de chance et de diplomatie, on peut entrer dans un observatoire. En cas d’échec de la tentative, le paysage à lui seul vaut le déplacement.

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Ceux qui aiment la baignade, le snorkelling et les plages ensoleillées opteront pour la côte ouest de la Grande Ile, dominée par le volcan Hualalai qui ne dort que d’un oeil.

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Ne pas oublier que le café de Kona a une réputation mondiale et la visite d’une plantation (avec dégustation, bien sûr) permet d’agrémenter un séjour à Hawaii.

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Photos: C. Grandpey

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drapeau-anglaisAll those who visit Hawaii Big Island, whether they are professional volcanologists or not, are attracted to Kilauea which has been erupting since January 3rd, 1983. It is on this volcano that we observe the greatest lava fountains, the most beautiful lava lakes and the longest lava flowsl. Even though the show is great on Mt Etna or Stromboli, the scale on the Big Island is not the same. Lava fields are enormous because the flows are capable of traveling several tens of kilometers.
As nice as the spectacle of lava can be, it would be a shame to limit a stay in Hawaii to Kilauea alone. The Park offers other attractions. Personally, I love to walk in the crater of Kilauea Iki whose lava fountains reached 580 meters on 16 December 1959.
It is also interesting to enter a lava tube. The Thurston Lava Tube allows tourists to discover this unusual place with no effort. The most dramatic tunnel is definitely Kazumura with sixty kilometers in length, the world record in its class. It is on private property, and the visit requires a permit.
Leaving the Hawaiian Volcanoes National Park, one can climb the two highest peaks of Hawaii: Mauna Loa and Mauna Kea. Their ascent is long but presents no technical difficulties. At 4,200 meters a.s.l., we must spare our efforts if we do not want to be out of breath. With a little luck and diplomacy, one can enter an observatory. In case of failure of the attempt, the scenery alone is worth the trip.
Those who enjoy swimming, snorkelling and sunny beaches will opt for the west coast of the Big Island, dominated by the Hualalai volcano which is dormant and not extinct.
Do not forget that Kona coffee has a worldwide reputation and a visit to a plantation (with tasting, of course) makes a stay in Hawaii even more pleasant.