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Kilauea (Hawaii / Etats Unis): Baisse de l’activité et du niveau d’alerte

drapeau francaisL’activité a connu une baisse significative en amont de Pahoa au cours des dernières semaines et le HVO a donc décidé d’abaisser le niveau d’alerte à “Simple vigilance”.

L’éruption se poursuit malgré tout sur l’East Rift Zone et dans le cratère de l’Halema’uma’u où la lave se trouve à un niveau assez haut (30 – 40 mètres sous la lèvre). Les coulées de lave qui ont menacé un temps Pahoa sont devenues inactives. La lave ne s’écoule plus que dans une zone située à environ 6 km en aval du sommet du Pu’uO’o. Les coulées avancent lentement et recouvrent les anciennes, en particulier en bordure de la coulée du 27 juin et de celle de Kahauale’a. Le HVO a calculé que si la trajectoire et le débit de cette lave n’évoluent pas, il lui faudrait plusieurs mois pour arriver à un kilomètre des zones construites.

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drapeau anglaisActivity upslope of Pahoa has decreased over the past weeks and HVO has just downgraded the volcano alert level for Kilauea from Warning to Watch.

The eruption of lava continues at both the Pu’uO’o vent on the East Rift Zone and in Halema’uma’u crater. However, in recent weeks, the lava flows nearest to the town of Pahoa became inactive. Presently, the only active surface lava occurs in areas 6 km from Pu’uO’o. Lava from these breakouts is moving slowly atop earlier flows and along the margin of the June 27th and the Kahauale’a flow fields. Based on the rate and trajectory of these active flows, it would take at least months before lava could come within one kilometre of homes or infrastructure.

Kilauea map

Source:  HVO.

Les sources magmatiques du Kilauea (Hawaii) // The magma sources of Kilauea (Hawaii)

drapeau francaisSelon une nouvelle étude incluant l’analyse de traceurs chimiques des 50 dernières années d’écoulement de la lave, les éruptions du Kilauea sont alimentées par deux petits réservoirs magmatiques. L’étude indique également que le Kilauea possède une source d’alimentation plus profonde ; en effet, ces petits réservoirs magmatiques superficiels n’ont pas pu émettre à eux seuls l’énorme quantité de lave que le volcan a déversé depuis 1983.
On estime que les deux chambres magmatiques représentent un volume de moins d’un demi kilomètre cube de magma. Depuis le début de l’éruption actuelle en 1983, le Kilauea a vomi environ huit fois ce volume, avec quelque 4 kilomètres cubes de lave
Les auteurs de l’étude sont parvenus à localiser les chambres magmatiques en analysant les isotopes de plomb dans la lave du Kilauea. Les isotopes, qui sont des atomes de plomb avec des nombres différents de neutrons, retracent l’histoire de la lave depuis les profondeurs jusqu’au moment où elle sort à la surface de la Terre. Le Kilauea est un volcan avec deux rapports isotopiques de plomb très distincts dans les laves qui sortent à son sommet. Les laves avec les rapports isotopiques de plomb les plus élevés proviennent du cratère de l’Halema’uma’u alors que les laves avec des rapports plus faibles ont été émises près de la lèvre de la caldeira du Kilauea.
Ces isotopes de plomb distincts laissent supposer qu’il existe deux sources magmatiques sous le sommet du Kilauea. La source la plus profonde des éruptions – qui est aussi celle des éruptions de tous les volcans d’Hawaï – est le panache mantellique sous la croûte océanique ; il représente la clé de voûte de la théorie du «point chaud».
Les analyses chimiques correspondent aux mesures géophysiques et elles ont identifié des chambres magmatiques sous le sommet du Kilauea aux mêmes endroits. Un réservoir se trouve à moins de 2 km sous le cratère de l’Halema’uma’u, là où un lac de lave est apparu en 2008. L’autre réservoir est légèrement plus profond et plus volumineux ; il se trouve à environ 2 – 4 km sous la lèvre sud de la caldeira.
Les mesures géophysiques révèlent que les chambres magmatiques sont un peu plus volumineuses que celles indiquées par les traceurs chimiques. Cela pourrait signifier qu’elles contiennent une plus grande quantité de matière en fusion que l’indiquent les analyses chimiques.
L’étude a été publiée en mars 2015 dans la revue Earth and Planetary Science Letters.
Source: Live Science.

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drapeau anglaisAccording to a new study including the analysis of chemical tracers from the last 50 years of lava flows, Kilauea’s eruptions are fed by two small magma reservoirs. The study also suggests that Kilauea also taps a deeper source, because the shallower magma chambers are too tiny to account for all of the lava that has been emitted since 1983.

It has been estimated that the size of both magma chambers adds up to less than half a cubic kilometre of magma. Since the current eruption started in 1983, Kilauea has belched about eight times that amount of molten rock, or some 4 cubic kilometres of lava

The authors of the study located the underground magma chambers by analyzing lead isotopes in Kilauea’s lava rock. The isotopes, which are atoms of lead with different numbers of neutrons, trace the lava’s history as it travelled underground before erupting. Kilauea is a single volcano with two very distinct lead isotope ratios in its summit lavas. Lavas with higher lead isotope ratios come from Halema’uma’u Crater whereas lavas with lower ratios erupted near the caldera rim

The different lead isotopes suggest there are two magma sources beneath Kilauea’s summit.

The deeper source for Kilauea’s eruptions, as with all of Hawaii’s volcanoes, is a mantle plume beneath the oceanic crust which is the key explanation to the “hot spot” theory.

The chemistry matches up with geophysical surveys of the volcano, which have identified magma chambers under Kilauea’s summit in the same spots. One reservoir sits less than 2 km beneath Halema’uma’u Crater, where the lava lake emerged in 2008. The other reservoir is slightly deeper and larger, and rests about 2 to 4 km under the caldera’s south rim.

Separate geophysical measurements suggest the magma chambers are somewhat larger than indicated by the chemical tracing. This could mean there is more molten rock than the chemical analyses indicate.

The study was published in March 2015 in the journal Earth and Planetary Science Letters.

Source: Live Science

Kilauea source

Source:  Aaron Pietruzska / USGS.

L’interférométrie radar au service des volcans // InSAR and volcanoes

drapeau francaisAvec les progrès scientifiques, de nouvelles technologies sont utilisées pour essayer de comprendre le comportement des volcans. L’une des plus populaires est l’interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR). Elle est applicable à de multiples domaines comme l’évolution des glaciers, un domaine très sensible avec le réchauffement climatique. Le radar enregistre deux images ou plus de la même région à des moments différents. En comparant les images, il est alors possible de détecter tous les changements susceptibles de s’être produits dans l’intervalle. L’interférométrie peut être réalisée par un seul satellite ou par deux satellites évoluant en tandem sur la même orbite.

Une enseignante du Département des Sciences de La Terre et de l’Institut de Cyberscience de l’Université de Pennsylvanie (Penn State) étudie le Kilauea (Hawaii) depuis plusieurs années et elle est sur le point de commencer une nouvelle étude en utilisant l’InSAR.

Le Kilauea est en éruption depuis 32 ans et il y a donc une grande quantité de magma qui monte des profondeurs. Il sera intéressant d’étudier quelles sont les différentes sources magmatiques ainsi que les relations qui peuvent exister entre elles.

L’un des éléments clés pour répondre à cette question se trouve dans les déformations qui se produisent à la surface du volcan. En effet, les déformations en surface sont forcément provoquées par des mouvements en profondeur.

Pour commencer son étude, l’universitaire pennsylvanienne va rassembler les données satellitaires qui se trouvent dans les archives. Elle va examiner les déformations de surface qui ont précédé et suivi un événement naturel (séisme ou éruption) sur le Kilauea. Elle utilisera ensuite ces données pour créer deux images : une avant l’événement naturel et une après. Ainsi, elle pourra voir dans quelle mesure l’événement naturel a modifié la surface du sol. Il est possible de combiner les deux images pour créer un interférogramme, autrement dit une image InSAR beaucoup plus globale de la situation. Cette image utilise la couleur pour traduire les mouvements du sol, comme on peut le voir dans l’image au bas du texte.

Les images InSar peuvent être créées à partir de deux images, mais la chercheuse a également recours à une approche multi séries baptisée Multi-Temporal (MT) InSAR quand un nombre suffisant d’images radar est disponible. Cette approche qui bénéficie d’images multiples est plus précise, mais elle requiert beaucoup plus de données et aussi une puissance informatique plus importante.

Après avoir créé les images InSAR, la scientifique pourra commencer à les utiliser pour prévoir le comportement en profondeur du Kilauea. Elle utilisera également une technique appelée modélisation inverse pour étudier la ou les causes des déformations.

Les mouvements du magma ne sont pas le seul facteur susceptible d’affecter le comportement du Kilauea. Le flanc sud du volcan a tendance à avancer, peut-être à cause du système d’alimentation et de l’activité du volcan. Même si le flanc sud avance vers l’océan à raison de 6 à 10 centimètres par an, il faut savoir que des séismes ont entraîné dans le passé des déplacements encore plus importants et même déclenché des tsunamis.

Des technologies comme l’InSAR sont très intéressantes car elles permettent de faire des recherches sans avoir  l’obligation d’être sur le terrain.

Source: Penn State

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drapeau anglaisWith scientific progress, new technologies are being used to try and understand the behaviour of volcanoes. One of the most popular is called Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) which is applicable to multiple domains like the glaciers which are very sensitive to global warming. The radar records two images or more of the same region at the different moments. By comparing the images, it is then possible to detect all the changes susceptible to have occurred in the meantime. InSAR can performed by a single satellite or by two satellites evolving in tandem on the same orbit.

An assistant professor in the Department of Geosciences and the Institute for CyberScience at the Pennsylvania State University (Penn State) has been studying Kilauea volcano for several years and is getting ready to start a new project using InSAR.

The volcano has been erupting for 32 years, so obviously there’s a lot of magma coming from below and it would be interesting to know where all these magma sources are and how they relate to each other. One of the keys to answering this question is found in the deformations happening on the surface of Kilauea. Indeed, a change of deformation on the volcano’s exterior implies something that causes the change much deeper below the surface.

To begin the process, the Pennsylvanian researcher gathers satellite data from archived databases. She looks for information about changes in elevation from before and after a natural hazard event – an eruption or earthquake, for example. She then uses this data to create two images: one from before the natural event and one from after. This shows how the event changed the ground’s surface. The two pictures can then be combined to create a single, much more comprehensive InSAR image called an interferogram, which uses colour to represent movement. (see example with the image below)

While InSAR images can certainly be created from two images, she also uses a time-series approach called Multi-Temporal (MT)-InSAR when enough radar images are available. This technique uses multiple images instead of two. This approach is much more accurate, but it also requires much more data and computing power

After creating the InSAR images, the researcher can begin to use them to predict what might be happening underneath Kilauea. She uses an approach called inverse modeling to estimate what caused the deformation.

Magma processes aren’t the only things that could be affecting Kilauea’s behaviour. The southern flank of the volcano is moving away from the island, and this could also be influencing the volcano’s magma plumbing system and activity. Although the flank is slipping seaward at an average speed of 6 to 10 centimetres a year, earthquakes in the past have caused more drastic movement and have even generated tsunamis.

Remote-sensing technologies like InSAR are important because they allow researchers to do important research without physically being on location.

Source: Penn State.

INSAR-blog

Interférogramme InSAR couvrant la période du 5 mai au 20 juin 2007. Elle montre les déformations du sol provoquées par le séisme du 24 mai 2007 sur le Kilauea.  (Source:  Penn State)

Le lac de lave dans l’Halema’uma’u (Hawaii): 7 ans déjà // The Halema’uma’u lava lake (Hawaii): 7th anniversary already!

drapeau francaisAujourd’hui 19 Mars 2015 marque le 7ème anniversaire de l’ouverture de la bouche éruptive à l’intérieur du cratère de l’Halema’uma’u, au sommet du Kilauea. (Voir mes notes du 21 au 25 mai 2014 expliquant l’historique de l’Halema’uma’u)
L’éruption sommitale que l’on peut observer actuellement a commencé le 19 mars 2008, après plusieurs mois pendant lesquels on a observé une intensification des émissions de gaz et de l’activité sismique, ainsi qu’une augmentation des dépôts de soufre (voir photo ci-dessous). Ce jour-là, une petite explosion a ouvert un nouveau cratère (baptisé « Overlook Crater », car il est situé juste au-dessous de l’ancien point d’observation du cratère) dans la paroi sud de l’Halema’uma’u.
En 2008-2009, la lave n’a été aperçue que ponctuellement au fond de ce nouveau cratère car elle était souvent masquée par d’épais panaches de gaz.
En Février 2010, le niveau de la lave s’est élevé dans l’Overlook Crater et a donné naissance à au lac qui existe toujours aujourd’hui.
Lorsque l’Overlook Crater s’est ouvert, il avait environ 35 mètres de diamètrealors qu’aujourd’hui, il mesure 220 mètres sur 170. Cet agrandissement est le résultat de fréquents effondrements des parois du cratère, avec des chutes de  roches directement dans le lac de lave, ce qui déclenche des explosions avec, parfois, des projections jusque sur l’ancienne plateforme d’observation. L’interdiction d’accès à cet endroit est donc parfaitement justifiée. .
Contrairement à l’éruption de l’East Rift Zone où la lave avance sur les pentes du Kilauea, l’éruption sommitale émet principalement du gaz, avec une petite quantité de cendres et de cheveux de Pélé. À ce jour, la lave n’a pas débordé de l’Overlook Crater, même si son niveau s’est parfois situé à une vingtaine de mètres seulement sous la lèvre de la bouche éruptive. . La plupart du temps, on observe des variations de niveau pendant lesquelles la lave monte puis redescend, tout en étant entraînée par la convection magmatique.
Ce confinement dans le cratère abaisse le risque posé par la lave proprement dite. Malgré tout, l’éruption sommitale génère un autre type de danger dont la portée est beaucoup plus lointaine que n’importe quelle coulée. En effet, les émissions de gaz continues entraînent une pollution de l’air, communément appelée « vog », qui affecte les habitations et les terres agricoles dans les zones sous le vent, parfois même dans tout l’archipel hawaiien. Le vog irrite les voies respiratoires ; il peut causer de la toux, des maux de gorge et des maux de tête. Il peut aggraver les symptômes chez les personnes souffrant de maladies pré-existantes, comme l’asthme et certaines affections pulmonaires. L’agriculture, en particulier dans le district de Ka’u sur la Grand Ile, a été durement été touchée par le vog qui a endommagé les cultures, corrodé les clôtures et d’autres infrastructures de métal.
La grande taille du lac de lave dans l’Halema’uma’u induit également l’émission de grandes quantités de chaleur. Une étude récente par des chercheurs de l’Université d’Hawaï a utilisé des images thermiques fournies par les satellites pour calculer la production de chaleur par un certain nombre de volcans actifs de la planète au cours des 15 dernières années. Au final, le Kilauea – en comptant le sommet et l’East Rift Zone – occupe la tête du classement.
On ne sait pas combien de temps durera l’éruption sommitale du Kilauea, mais les dernières observations ne montrent aucun signe de ralentissement ou d’accélération. Dans l’ensemble, l’éruption montre un degré remarquable de stabilité. Le cratère de l’Halema’uma’u a hébergé un lac de lave quasi permanent pendant au moins un siècle (les premiers témoignages écrits remontent au début des années 1800) dans les années 1900, ce qui montre bien la possibilité d’éruptions de longue durée au sommet du Kilauea.
Source: HVO.

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drapeau anglaisToday March 19th 2015 marks the 7th anniversary of the eruptive vent within Halema’uma’u Crater at the summit of Kilauea volcano. (See my notes of 21-25 May 2014 explaining the history of Halema’uma’u).

The ongoing summit eruption began on March 19th 2008, after several months of increasing seismic tremor and gas emissions and new sulphur deposits (see photo below). A small explosion opened a new crater (referred to as the “Overlook crater”, because it is located immediately below the former National Park visitor overlook) on the south wall of Halema’uma’u Crater.

During 2008–2009, lava was only occasionally seen deep within this crater and was often masked by thick volcanic fume.

In February 2010, lava rose within the Overlook crater and established a large lava lake that has persisted to today.

When the Overlook crater first opened, it was about 35 metres wide, but today, it is 170 metres by 220 metres in size. This enlargement is the result of frequent collapses of the crater walls, some of which have dropped rocks directly into the lava lake, triggering small explosions with projections sometimes as far as the ancient overlook platform, which justifies the interdiction to go there.

Unlike the East Rift Zone eruption which sends lava flows out onto the slopes of Kilauea, the summit eruption emits primarily gas, along with a tiny amount of ash and Pele’s hair. To date, the lava within the summit vent has not flowed out of the Overlook crater. Instead, lava rises and then sinks back into the magmatic system, driven by magmatic convection.

This containment within the crater lowers the risk posed by the lava itself, but the summit eruption creates a different kind of hazard that has a much farther reach than any lava flow. Indeed, the continuous gas emissions create volcanic air pollution, commonly called “vog,” which affects communities and agriculture in downwind areas, sometimes statewide. Vog is a respiratory irritant that can cause coughing, sore throats, and headaches. It can aggravate symptoms in people with pre-existing ailments, such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease. The agricultural industry, particularly in the Ka’u District on the Island of Hawaii, has been hit hard by vog, which has damaged crops and corroded fences and other metal infrastructure.

The expansive size of the lava lake in Halema’uma’u also translates to copious amounts of emitted heat. A recent study by University of Hawaii researchers used satellite thermal images to calculate heat output from many of the Earth’s active volcanoes over the past 15 years, and Kilauea – counting the summit and East Rift Zone eruptions together – was at the top of the list.

It’s not clear how long Kilauea’s summit eruption will last, but recent monitoring indicators show no signs of it slowing down, or speeding up. Overall, the eruption has been characterized by a remarkable degree of steadiness. Halema’uma’u Crater hosted a nearly continuous lava lake for at least 100 years (the first written accounts are from the early 1800s) through the early 1900s, a testament to the potential for long-lasting eruptions at the summit of Kilauea.

Source : HVO.

Halemaumau-juillet-2007

Le cratère de l’Halema’uma’u quelques semaines avant l’ouverture de la bouche éruptive.

Halemaumau-blog-2

L’Overlook Crater vu depuis la terrasse du Jaggar Museum.

(Photos:  C.  Grandpey)