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Première bougie pour le lac au fond de l’Halema’uma’u (Hawaii) // Halema’uma’u’s lake (Hawaii) is one year old

Le 25 juillet 2020 a marqué le premier anniversaire du petit lac qui est apparu ce même jour de 2019 au fond du cratère de l’Halema’uma’u, au sommet du Kilauea. Au cours des douze derniers mois, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a scruté cette surprenante étendue d’eau qui, après avoir été une petite mare est devenue un petit étang puis un véritable lac, le premier observé dans la caldeira du Kilauea depuis au moins 200 ans.
Le HVO observe et analyse attentivement ce lac en utilisant plusieurs méthodes. Des caméras classiques et thermiques suivent l’évolution de la couleur et de la température à la surface du lac. La couleur est changeante et la température de surface se situe généralement entre 70°C et 85°C. Les mesures effectuées au télémètre laser permettent de suivre l’évolution du niveau du lac qui s’élève régulièrement d’environ 75 centimètres chaque semaine. De plus, deux missions d’échantillonnage de l’eau ont été effectuées à l’aide d’un drone.

On observe de nombreux lacs de cratère sur les volcans de la planète, mais très peu d’entre eux se trouvent sur des volcans basaltiques comme le Kilauea. Le cratère de l’Halema’uma’u, qui s’est effondré lors de l’éruption de 2018, est si profond (environ 500 m) que le plancher se trouve en dessous de la nappe phréatique. En tant que tel, il offre au HVO une fenêtre unique sur une partie du volcan normalement invisible.
Les eaux souterraines n’ont pas rempli tout de suite le cratère de l’Halema’uma’u. C’est normal car il faut du temps pour que l’eau pénètre lentement à travers les pores et les fissures de la roche environnante, et aussi parce que la chaleur du volcan peut faire s’évaporer les eaux souterraines comme elle le fait avec les eaux de surface. Avec le temps, les eaux souterraines ont réussi à se frayer un chemin et le sous-sol s’est refroidi suffisamment pour que l’eau puisse rester à l’état liquide. De la sorte, l’eau peut maintenant s’infiltrer dans le cratère qui continuera à se remplir jusqu’à ce qu’un point d’équilibre soit atteint.
Pendant les premiers mois, l’origine de cette eau est restée un mystère. Les scientifiques du HVO ne savaient pas si elle provenait des eaux souterraines, elles-mêmes alimentées par les précipitations, ou si elle provenait de la condensation de la vapeur d’eau émise par le         magma. La réponse a été apportée par les missions d’échantillonnage à l’aide du drone. L’analyse des isotopes a indiqué que l’eau était d’origine météorique, et provenait donc des précipitations. Alors qu’une petite quantité de pluie tombe directement dans le cratère de l’Halema’uma’u, la majeure partie de l’eau provient des eaux souterraines (des précipitations qui ont percolé à travers le sol) qui s’infiltrent jusqu’au niveau où la nappe phréatique rencontre le cratère.
Avec le temps, les minéraux et les gaz volcaniques se dissolvent dans l’eau et la chimie du lac évolue. Au début, lorsque le lac s’est formé, l’eau était de couleur bleu-vert clair, une couleur que l’on peut encore voir dans certaines zones du lac où l’apport d’eau est le plus important. La surface du lac montre aujourd’hui surtout des nuances d’orange et de marron, probablement en raison des minéraux sulfatés dissous qui sont riches en fer. L’eau n’est pas brassée uniformément et des poches de couleurs, de chimie et de température différentes circulent à l’intérieur du lac.
En plus d’être rare en raison de son existence même, ce lac montre la particularité d’avoir une faible acidité, avec un pH d’environ 4,0, tandis que la plupart des lacs volcaniques sont soit fortement acides (comme le Kawah Ijen en Indonésie, dont le pH est voisin de 0), soit fortement alcalins. A titre de comparaison, le jus d’orange est également légèrement acide avec un pH de 3,5. Il se peut que l’acidité de l’eau soit modérée à ce stade précoce du développement du lac et qu’elle augmentera par la suite.
Au bout d’une année d’existence, le lac couvre désormais une superficie de plus de 2,5 hectares et atteint une profondeur de plus de 40 m.
Source: USGS / HVO.

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July 25th, 2020 was the first anniversary of the water pond that appeared on that same day of 2019 at the bottom of Halema‘uma‘u at the summit of Kilauea Volcano. Over the past twelve months, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has watched this surprising body of water grow from a tiny pond into a real lake, the first ever observed within the Kilauea caldera in at least 200 years.

HVO closely monitors the lake using a variety of methods. Visual and thermal cameras track the lake’s surface colour and temperature. Colour is variable and the lake surface temperature is hot, usually between 70°C and 85°C. Laser rangefinder measurements track the surface level, which has risen steadily by about 75 centimetres each week. Moreover, two water-sampling missions have been flown using unoccupied aircraft systems.

Crater lakes occur at volcanoes around the world, but very few of those crater lakes occur at basaltic volcanoes like Kilauea. Halema‘uma‘u, which collapsed and deepened during Kilauea’s 2018 eruption, is so deep (about 500 m) that the bottom is actually below the local water table, providing HVO with a unique window into a realm that is normally hidden from direct view.

Groundwater did not rush in and fill the crater immediately because it takes time for water to squeeze through the pores and cracks of the surrounding rock, and because volcanic heat can evaporate groundwater just as it does surface water. With time, the surrounding groundwater slowly squeezed through the voids, and the subsurface cooled enough for water to be able to remain in liquid form and accumulate within this newly exposed subaerial space. Water will continue to flow into the crater, and the lake will continue to get deeper until a point of equilibrium is reached.

For the first few months, the source of the water was not known. HVO scientists did not know whether it came from groundwater, in turn, fed by rainfall, orif it came from the condensation of water vapour released directly from magma. Thee answer was brought by the water sampling missions. Analysis of the isotopes in the water indicated that it was meteoric in origin, meaning that it originally came from rainfall. While a small amount of rain falls directly into the crater, most of the water is coming from groundwater (that started off as rainfall that percolated into the ground) seeping in where the water table intersects the crater.

With time, minerals and volcanic gases dissolve into the water and the lake’s chemistry changes. When the lake first formed it was light blue-green in colour, a colour that is still seen in parts of the lake where there is a higher influx. The surface water is mostly shades of orange and brown now, likely due to dissolved iron-rich sulfate minerals. The water within the lake is not uniformly mixed, and cells of water with different colours, chemistry and temperature are seen to circulate.

Besides being uncommon because of its very existence, this lake is unique in that it is only mildly acidic, with a pH of about 4.0, while most volcanic lakes are either strongly acidic or strongly alkaline. For reference, orange juice is also mildly acidic with a pH of 3.5. The water’s acidity is likely to be moderated at this early stage of development, and it may become more acidic in the future.

Following a year of steady growth, the lake now covers an area of more than 2.5 hectares and reaches a depth of more than 40 m.

Source: USGS / HVO.

Graphique montrant l’évolution du niveau de l’eau dans le lac au cours de l’année écoulée. Les mesures par télémètre laser ont été effectuées 2 à 3 fois par semaine. Les photos permettent de comparer le lac entre le 27 août 2019, alors qu’il avait une profondeur d’environ 7 mètres, et le 7 juillet 2020, jour où il présentait une profondeur d’environ 40 mètres. (Source: USGS).

La surveillance du volcan Taal (Philippines) // The monitoring of Taal Volcano (Philippines)

Comme je l’ai écrit précédemment, l’éruption du Taal est moins intense depuis quelques jours, mais ce n’est peut-être pas une bonne nouvelle. Les scientifiques surveillent la situation à distance, à l’aide d’instruments au sol et à bord de satellites, pour essayer de comprendre ce qui pourrait se passer dans les prochains jours.
L’image radar ci-dessous révèle que le lac qui se trouvait autrefois au cœur même de Volcano Island a maintenant presque complètement disparu. C’est l’interaction entre l’eau du lac et le magma qui a provoqué l’épisode explosif observé en début d’éruption. La ligne pointillée montre l’étendue du lac avant le début de l’éruption. La ligne continue montre le niveau du lac au moment de l’acquisition de l’image (16 janvier 2020 à 06h37 GMT).
Le lac Taal, beaucoup plus vaste, qui entoure l’édifice central n’a pas évolué. D’autres satellites analysent la déformation du sol autour du volcan. Cette technique interférométrique permet aux scientifiques de mieux comprendre comment le magma se déplace sous le volcan et ce que cela pourrait signifier pour l’activité future.
Les autorités philippines ont du mal à empêcher certaines personnes évacuées d’essayer de rentrer chez elles pour récupérer leurs biens et contrôler le bétail.
Les images satellites (voir ci-dessous) révèlent la quantité de cendre tombée sur la zone autour du volcan.
Source: BBC News.

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As I put it before, the eruption of Taal Volcano has been less intense in the past few days, but this may not be good news. Scientists are monitoring the situation remotely, using ground and space instrumentation, to try to gauge what might happen next.

The data provided by the radar image below data reveals how the inner lake that once filled the very heart of the Taal Volcano Island has now almost completely disappeared. It was the interaction between this water and magma that drove the early explosive behaviour. The dashed line shows the extent of the lake before the onset of the eruption. The solid line traces the waterline at the time of the image acquisition (January 16th, 2020 at 06:37 GMT).

The much wider Lake Taal that surrounds the central edifice of the volcano remains in place.

Other radar satellites are looking at how the ground is deforming around the volcano. This interferometric technique can help scientists understand how magma is shifting below the volcano and what that might mean for future activity.

Philippine authorities have been struggling to keep some evacuated residents from trying to return to their homes to gather possessions and to check on livestock.

Satellite pictures (see below) reveal how much ash has fallen over the area around the volcano.

Source: BBC News.

Cet interférogramme du Taal montre la déformation du sol. Chaque frange de couleur correspond à un déplacement du sol de 2,8 cm. (Source : ESA)

 La photo de gauche montre le Taal en juillet 2019 ; celle de droite le volcan aujourd’hui (Source : CNES)

Un drone dans le cratère du Kawah Ijen (Indonésie) // A UAS inside the crater of Kawah Ijen (Indonesia)

On peut lire dans mon livre « Killer Volcanoes » que le Kawah Ijen, volcan situé à l’extrémité E de l’île de Java, est de plus en plus médiatisé. Il est vrai que son lac d’acide et l’exploitation du soufre sur les berges sont extrêmement spectaculaires. D’une profondeur de plus de 200 mètres, le lac contient entre 32 et 36 millions de mètres cubes d’acide sulfurique et chlorhydrique d’une température moyenne d’une quarantaine de degrés et d’un pH de 0,2 !

Les gaz comme le dioxyde de soufre, particulièrement agressifs et nocifs, qui s’échappent du cratère et du lac n’empêchent pas l’exploitation du soufre. On le voit sortir sous forme liquide à partir des fumerolles qui percent la paroi inférieure du cratère. Il est guidé dans son écoulement par des tuyaux qui canalisent le liquide rouge dont la température atteint 120°C et prend une belle couleur jaune citron en se refroidissant.

L’exploitation de ce soufre se fait à mains nues, dans des conditions qui défient l’entendement. Elle n’est pas sans danger. En 1976, une cinquantaine de personnes on été surprises au fond du cratère par une énorme bulle de dioxyde de soufre jaillie du lac. Un mineur raconte qu’il a vu un de ses camarades s’évanouir, puis un autre, sans trop comprendre pourquoi. En tout, onze porteurs sont morts par asphyxie.

Le 21 mars 2018, le Kawah Ijen a de nouveau laissé échapper un nuage de gaz toxiques qui a blessé une trentaine de personnes. 24 d’entre elles ont sû être hospitalisées. Les habitants de trois villages proches du cratère ont été évacués.

Au fil des jours, le Kawah Ijen  tue aussi à petit feu les mineurs en rongeant peu à peu leur système pulmonaire. Il tue insidieusement les villageois qui habitent au pied du volcan. Le trop-plein du lac devient une petite rivière qui irrigue ensuite les cultures, de riz et de canne à sucre en particulier. Cette eau d’un pH de 3 à 4,5 et trop riche en fluorure est nocive pour la santé. On a remarqué que les populations autour du Kawah Ijen avaient les dents plus noires qu’ailleurs en Indonésie à cause de l’eau rejetée par le volcan.

Le site web The Watchers nous apprend que le cinéaste espagnol Andres Aguilera Morillas a fait voler un drone à l’intérieur du cratère du Kawah Ijen. En cliquant sur le lien ci-dessous, vous verrez un bref extrait de la vidéo, avec l’appareil en train de suivre l’une des ravines qui tranchent le flanc du volcan. Il pénètre également dans un nuage de gaz avant d’atteindre la surface du lac. Etant moi-même aéromodéliste, je me dis qu’il y a intérêt à soigneusement protéger l’électronique à l’intérieur du drone pour éviter que celui-ci tombe en panne et finisse sa course dans le lac d’acide…

https://youtu.be/c85o-lPpMEA

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One can read in my book « Killer Volcanoes » that Kawah Ijen, a volcano located in the eastern part of the island of Java, is more and more publicized. It is true that its acid lake and the exploitation of sulphur on the banks are extremely spectacular. At a depth of more than 200 metres, the lake contains between 32 and 36 million cubic metres of sulphuric and hydrochloric acid with an average temperature of forty degrees and a pH of 0.2 !
Gases such as sulfur dioxide, which are particularly aggressive and harmful, that escape from the crater and the lake do not prevent the exploitation of sulphur. It is seen coming out in liquid form from the fumaroles which pierce the lower wall of the crater. It is guided in its flow by pipes that channel the red liquid whose temperature reaches 120°C and takes a beautiful lemon yellow colour while cooling.
The exploitation of this sulphur is done with bare hands, in extreme conditions. It is not safe. In 1976, about fifty people were surprised at the bottom of the crater by a huge SO2 bubble thet exploded at the lake surface. A miner reports that he saw one of his comrades faint, then another, without really understanding why. In all, eleven men died from asphyxiation.
On March 21st, 2018, Kawah Ijen again let out a cloud of toxic gas that injured thirty people. 24 of them were admitted to hospital. Residents of three villages near the crater had ro be evacuated.
Over the days, Kawah Ijen also slowly kills the miners by biting their lung system. It kills insidiously the villagers who live close to the volcano. The overflow of the lake becomes a small river which then irrigates rice and sugar cane fields. This water with a pH of 3 to 4.5 and too rich in fluoride is harmful to health. It was noted that people around Kawah Ijen had darker teeth than elsewhere in Indonesia because of the water released from the volcano.

The Watchers website tells us that Spanish filmmaker Andres Aguilera Morillas has flown an Unmanned Aircraft System (UAS) inside the crater of Kawah Ijen. By clicking on the link below, you will see a brief excerpt from the video, with the camera travelling down one of the ravines that slice the side of the volcano. It also enters a cloud of gas before reaching the surface of the lake. Being myself a drone pilot, I think one should carefully protect the electronics inside the drone to avoid a breakdown and seeing it fall into the acid lake…

https://youtu.be/c85o-lPpMEA

Photos: C. Grandpey

 

Nouvelles de Mayotte (Archipel des Comores) // News of Mayotte (Comoro Islands)

L’éruption du volcan sous-marin à l’est de Mayotte se poursuit. Les scientifiques craignent qu’elle contamine le lac Dziani sur Petite Terre.
Bien que moins intense qu’au cours des derniers mois, l’activité sismique continue et se concentre entre 5 et 15 km de Petite Terre, à des profondeurs de 25 à 47 km. Cependant, cette sismicité reste stable avec un nombre élevé d’événements. On enregistre en moyenne 38 secousses par jour. Depuis le début de la crise, les stations GPS ont enregistré un déplacement de l’île de Mayotte vers l’est de 190 à 210 mm, ainsi qu’un affaissement de 80 à 160 mm, principalement vers l’est.
Le volcan est situé à une cinquantaine de kilomètres à l’est de Petite-Terre, à une profondeur de 3 500 mètres. Le diamètre actuel de son sommet est d’environ 800 mètres, avec une base de 4 à 5 km de diamètre.
Selon les scientifiques du BRGM, le nouveau volcan pourrait affecter le lac Dziani, un maar volcanique sur Petite Terre. En effet, l’impact dû au processus d’affaissement est susceptible de provoquer des fissures et une infiltration d’eau. Le lac est connu pour sa belle couleur verte due à la présence de la spiruline, une biomasse de cyanobactéries.
Il faut garder à l’esprit que l’éruption du volcan sous-marin a commencé en mai 2018, alors que la sismicité était intense à Mayotte et inquiétait fortement la population. Ce n’est quà la fin du mois de février 2019 que les autorités françaises ont décidé de mettre sur pied plusieurs missions d’observation (voir mes précédents articles sur le volcan), avec des résultats attendus d’ici 6 mois. Le volcan sous-marin a finalement été découvert en mai 2019, soit un an après le début de la crise sismique.
Source: BRGM, The Watchers.

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The eruption of the submarine volcano east of Mayotte continues. Scientists fear it might contaminate Petite Terre’s Lake Dziani.

Although less intense than during the past months, seismic activity continues and is centered at 5 to 15 km from Petite Terre at depths of 25 to 47 km. However, it remains stationary with a high number of events. The average seismic activity is 38 per day. Since the start of the crisis, GPS stations have recorded a displacement towards the east part of the island by 190 to 210 mm, together with a subsidence of 80 to 160 mm, mainly to the east.

The volcano is located 50 km (31 miles) east of the Petite-Terre island at a depth of 3 500 m (11 482 feet). Its current diameter is about 800 metres, with a base of 4 to 5 km in diameter.

According to the French BRGM scientists, the new volcano might affect the maar Lake Dziani on Petite Terre. Indeed, the impact due to subsidence may cause cracks and infiltration of waters. The lake is known for its green because of Spirulina, a biomass of cyanobacteria.

One should keep in mind the the eruption of the submarine volcano started in May 2018 when seismicity was intense in Mayotte and deeply worried the population. However, it was not before late February 2019 that French authorities launched several observation missions (see my previous posts about the volcano), with results expected within 6 months. The submarine volcano was finally discovered in May 2019, one year after the beginning of the seismic crisis.

Source : BRGM, The Watchers.

Vue de Petite Terre et de l’emplacement du volcan sous-marin. (Source : Mission MAYOBS)