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Hawaii : l’effondrement sommital du Kilauea en 1916 // Hawaii : Kilauea’s summit collapse in 1916

Le 23 juin 2018 à 16h32 (heure locale) après environ 17 heures de forte sismicité, une explosion accompagnée d’un impressionnant effondrement s’est produite dans le cratère de l’Halema’uma’u au sommet du Kīlauea. L’énergie libérée par l’événement était équivalente à un séisme de magnitude M 5,3.
Bien que spectaculaire, cet événement n’est pas unique. Un effondrement similaire avait déjà eu lieu entre le 5 et le 7 juin 1916. Selon les témoins, il s’agit de l’un des événements les plus spectaculaires jamais observés sur le Kilauea.
Une décennie avant l’événement de 1916, un lac de lave permanent était réapparu dans l’Halema’uma’u depuis un effondrement qui avait eu lieu en 1894. L’activité relativement stable du lac s’est poursuivie jusqu’au 5 juin 1916. Ce jour-là, le niveau du lac a chuté de 12 mètres par rapport à la veille où sa surface se trouvait à 91 mètres sous la lèvre du cratère. De 8h30 à 15h le 5 juin, le niveau de lave a encore chuté de 61 mètres.
En se retirant, la lave a laissé une profonde cavité dans l’Halemaʻumaʻu, avec autour une banquette formée par les débordements antérieurs du lac contre les parois du cratère. Au fur et à mesure que la vidange du lac de lave s’est poursuivie, des morceaux de la banquette ont commencé à basculer dans ce qui restait du lac. Ces effondrements ont généré des nuages ​​de poussière marron.
Les effondrements n’ont pas vraiment affecté la solidité des parois extérieures du cratère, de sorte que le personnel du HVO a pu observer le spectacle. On peut lire dans le bulletin hebdomadaire émis par le HVO à l’époque : « Les effondrements des parois intérieures du cratère du côté sud devenaient fréquents et spectaculaires car la banquette édifiée par les débordements récents, était rouge à l’intérieur; elle se brisait ou s’émiettait comme des morceaux de fromage à pâte dure. Parfois, cette matière s’écoulait somme du sucre d’orge. »
Ces effondrements ont finalement eu raison de la totalité de la banquette autour du lac de lave. Lorsque ces grosses masses de roche ont basculé dans le lac, sa surface a été parcourue de vagues qui ont frappé les berges sur plusieurs mètres de hauteur. Cela a également généré des mouvements de convection à l’intérieur du lac de lave.
Le niveau de la lave avait chuté de 40 mètres supplémentaires à midi le 6 juin 1916. Par la suite, les effondrements ont considérablement ralenti et le dernier nuage de poussière provoqué par un effondrement a été observé vers 11 heures le 7 juin. La lave a commencé à remplir le cratère dans les jours qui ont suivi, faisant disparaître la plupart des preuves de l’effondrement de 1916.
Les scientifiques du HVO ont tenté de comprendre ce qui avait provoqué la vidange rapide du lac de lave dans l’Halema’uma’u au début du mois de juin 1916. Les données géophysiques relatives aux décennies précédentes avaient montré qu’une dépressurisation importante au sommet était généralement associée à une intrusion ou à une éruption ailleurs sur le volcan, par exemple le long des zones de rift. L’effondrement sommital de 2018 et l’éruption dans la Lower East Rift Zone constituent un exemple de ce processus.
Le HVO ne disposait pas d’un vaste réseau de surveillance géophysique en 1916, mais un sismomètre près du sommet du Kilauea a enregistré une augmentation de la sismicité lointaine lors de l’effondrement. Une analyse tend à montrer que ces séismes se sont peut-être produits le long de l’une des zones de rift suite à la migration du magma depuis le lac de lave sommital comme cela s’est produit quelques années plus tard au moment de l’effondrement majeur de l’Halemaʻumaʻu en 1924.
Source : USGS, HVO.

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On June 23rd, 2018 at 4:32 p.m. (local time) after approximately 17 hours of elevated seismicity, an impressive collapse explosion occurred in Halema’uma’u Crater at the summit of Kīlauea. The energy released by the event was equivalent to a magnitude 5.3 earthquake.

Although spectacular, this event was not unique. A series of collapse events had already taken place place between June 5th and 7th, 1916. Observers described it as one of the most spectacular occurrences they had ever witnessed at Kīlauea.

A decade before these events, a continuous lava lake re-appeared within Halemaʻumaʻu for the first time since a collapse in 1894. Relatively steady lake activity continued until June 5th, 1916. On that day, the level of the lava lake drpeed 12 meters compared to the day before, when its surface was 91 meters below the crater rim. From 8:30 a.m. to 3 p.m. on June 5th, the lava level dropped another 61 meters.

The receding lava formed an inner pit within Halemaʻumaʻu, surrounded by a bench of earlier lake overflows against the crater walls. As draining continued, sections of this bench began to topple into the dropping lake. These collapses sent billowing clouds of brown dust into the air.

Fortunately, the collapses did not seriously affect the integrity of the outer crater walls, allowing HVO staff to observe the entire spectacle. As described in HVO’s weekly bulletin at that time: “Falls from the south inner cliffs became frequent and spectacular, as the bench matter, made of recent overflows, was red hot within, and broke or crumbled like masses of hard cheese. Sometimes this material flowed in a sugary fashion.”

These collapses eventually consumed the entirely of the bench on all sides of the lava lake. When these great masses of rock toppled into the molten lake, the lava sloshed back and forth in waves that lapped up the margins by several meters vertically. This resulted in constantly changing circulation patterns within the lava lake.

The lava level had dropped another 40 meters by midday on June 6th, 1916. However, the rate and severity of the collapses dramatically slowed, and the last substantial dust cloud from a collapse was observed around 11 a.m. on June 7th. Lava began refilling the crater in the days that followed, eventually erasing most of the evidence of the 1916 collapse.

HVO scientists tried to understand what caused the Halemaʻumaʻu lava lake to drain so quickly in early June 1916. Geophysical monitoring in previous decades had shown that significant summit depressurization was typically associated with intrusion or eruption elsewhere on the volcano, such as along the rift zones. The 2018 summit collapse and lower East Rift Zone eruption stands as an example of this process.

Though HVO did not have an extensive geophysical monitoring network in 1916, a seismometer near the summit of Kilauea recorded an increased number of distant earthquakes during the collapse. Basic analysis suggested that they may have occurred along one of the rift zones, perhaps indicating magma transport from the summit lava lake, similar to the sequence of earthquakes that accompanied the major 1924 collapse of Halemaʻumaʻu.

Source: USGS, HVO.

 

Vue – depuis le côté sud – des parois de l’Halemaʻumaʻu lors de l’effondrement du cratère du 5 juin 1916. Le lac de lave est visible en bas à gauche tandis que les parois extérieures du cratère sont en haut. Dans le cratère, on peut voir la banquette de débordement qui marque le niveau de la lave avant que le lac commence à se vidanger. Une partie importante de la banquette s’est récemment effondrée; la ligne blanche en pointillé marque son ancienne position. (Source : USGS)

Panache généré par l’effondrement de l’Halema’uma’u en 2018 (Crédit photo: HVO)

Le cratère de l’Halema’uma’u après l’éruption de 2018 (Crédit photo: HVO)

La musique du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s music (Hawaii)

Différentes sortes de perturbations peuvent affecter le réservoir magmatique ou le lac de lave au sommet du Kilauea : arrivée de poches de gaz, effondrements des parois du cratère dans le lac de lave, etc. Lorsqu’un réservoir magmatique ou un lac de lave est perturbé, le fluide qu’il contient peut réagir de diverses manières. Dans un lac de lave, comme celui qui existait de 2008 à 2018 dans le cratère de l’Halema’uma’u, ces mouvements de fluides peuvent parfois être observés sous forme d’ondulations ou de clapotis à la surface du lac.
Il est possible de détecter des mouvements de magma en profondeur en utilisant des sismomètres pour mesurer les vibrations du sol. Toutefois, les signaux sismiques générés par le mouvement du magma sont souvent différents des autres types de signaux sismiques. Comparé aux séismes conventionnels, le magma en mouvement génère habituellement des vibrations relativement lentes au moment où le sol monte et descend pendant un laps de temps de plusieurs secondes ou dizaines de secondes.
Pendant des décennies, les scientifiques ont interprété ces signaux sismiques comme des preuves de migration ou d’accumulation du magma en profondeur, susceptibles d’annoncer une éruption imminente. Ces dernières années, toutefois, ils ont acquis de nouvelles méthodes pour interpréter ces signaux sismiques et pour résoudre les propriétés des systèmes magmatiques.
Un réservoir magmatique ou un lac de lave vibrent plus fortement à certaines fréquences – les fréquences de résonance – qui dépendent de la géométrie du réservoir magmatique ou du lac de lave, mais aussi des propriétés du magma ou de la lave qui s’y trouve, comme la température et la teneur en gaz. Ces vibrations ressemblent à la façon dont les notes de musique produites par un instrument comme une flûte de pan sont liées à la forme de l’instrument et aux propriétés de l’air qu’il contient.
Si un magma ou une lave est très fluide, une seule perturbation peut faire résonner le corps magmatique pendant des dizaines de minutes (voir figure ci-dessous).
Les variations dans les fréquences de résonance peuvent indiquer des changements dans la quantité de gaz contenue dans le magma ou la lave, facteur important pour comprendre son potentiel éruptif. De plus, des fluctuations dans la durée de résonance peuvent indiquer des changements dans la température du magma ou de la lave, ce qui indique aux scientifiques une possible arrivée de magma juvénile à haute température.
Une telle résonance a permis de déterminer la géométrie du système magmatique sommital peu profond du Kilauea. Les scientifiques ont constaté que le conduit reliant le réservoir sommital peu profond au lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u de 2008 à 2018 mesurait plus de 15 mètres de large. Cette résonance a également révélé la dynamique complexe du magma au cours de la dernière décennie, ce qui explique le niveau d’activité élevé du volcan Kilauea.
Source : HVO.
L’article ne précise pas si le Kilauea vibre ces jours-ci, mais l’activité dans le cratère de l’Halena’uma’u est relativement faible. La lave alterne apparitions et disparitions sur le plancher du cratère.

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Different types of disturbances may affect Kilauea’s summit magma reservoir or the lava lake : rising gas pockets, the fall of wall rocks into a lava lake, and so on. When a body of magma or lava is disturbed, the fluid in it can respond in a variety of ways. In a lava lake, such as the one that existed from 2008–2018 in Halema‘uma‘u crater, these fluid motions can sometimes be observed as ripples or sloshing of the surface.

One can also detect deeper magma motion by using seismometers to measure ground vibrations. The seismic signals generated by magma motion are often distinct from other types of seismic signals. Compared to normal earthquakes, magma motion usually produces relatively slow vibrations, where the ground rises and falls over several seconds or tens of seconds.

For decades scientists have been interpreting these seismic signals as evidence of underground magma migration or accumulation, which can be used to look for signs that might indicate an impending eruption. In recent years, scientists have been learning new methods to use these seismic signals to resolve properties of underground magma systems.

Magma or lava bodies vibrate most strongly at certain frequencies – resonant frequencies – that depend on the body’s geometry and the properties of the magma or lava it contains, such as temperature and gas content. This is similar to how the musical notes produced by an instrument like a pan flute depend on the instrument’s shape and the properties of the air in it.

If a magma or lava is very fluid, then a single perturbation can cause the magma body to resonate for tens of minutes (see figure below).

Changes in the resonance frequencies can indicate changes in the amount of gas contained within the magma or lava, which is important for understanding its eruptive potential. Additionally, changes in the resonance duration can indicate changes in the magma or lava temperature, which tells scientists if fresh hot magma is being brought up from deeper in the earth.

Such resonance has helped to reveal Kilauea’s shallow summit magma system geometry, for example suggesting that the conduit connecting its shallow summit magma reservoir with the overlying lava lake in Halema‘uma‘u from 2008–2018 was more than 15 meters wide. It has also revealed complex magma dynamics over the past decade which inform the restless nature of Kilauea Volcano.

Source : HVO.

The article does not specify whether Kilauea is vibrating these days, but activity within Halena’uma’u Crater is quite low, with lava appearing or disappearing on the crater floor.

Le graphique du haut montre le tracé d’un séisme classique peu profond, de magnitude M 2,0 enregistré en 2013 à quelques kilomètres au sud du sommet du Kilauea.

Le tracé du bas montre un enregistrement sismique, effectué en 2013, de la résonance du magma lors de l’impact produit par un rocher qui s’était détaché d’une paroi du cratère de l’Halema’uma’u. On notera les différentes échelles de temps; le séisme classique n’a duré qu’une vingtaine de secondes alors que chaque cycle d’oscillation du magma dans le graphique du bas a duré 40 secondes et les vibrations ont continué pendant plus de 20 minutes.

Le lac de lave du Kilauea (Hawaii) // The Kilauea lava lake (Hawaii)

Le dernier épisode de « Volcano Watch », un article hebdomadaire publié par l’U.S. Geological Survey (USGS) est consacré au comportement des lacs de lave au sommet du Kilauea.

Lorsque j’ai visité le volcan en août 2008, le cratère de l’Halema’uma’u (HMM) était recouvert d’une croûte de lave bien rigide. Le seul signe d’activité était une zone jaune causée par des dépôts de soufre dans la paroi SO du cratère.

Photos : C. Grandpey

En fait, c’est l’endroit où la lave a décidé d’émerger dans le cratère en septembre de cette même année. Une courte série d’explosions a précédé la formation d’un lac de lave qui s’est étendu régulièrement pour former ce qui a été baptisé l’Overlook Crater. La convection de la lave dans le lac a entraîné des émissions constantes de dioxyde de soufre (SO2) qui ont généré un brouillard volcanique, le vog à Hawaiʻi.

Photo : C. Grandpey

Le lac de lave a également produit une lueur visible en permanence la nuit dans toute la zone sommitale.

Photo : C. Grandpey

Lorsque la lave a commencé à être émisse par des fissures dans les Leilani Estates en 2018, le réservoir sommital du Kilauea a entamé une phase de déflation et le lac de lave s’est rapidement vidangé avant que le sommet commence à s’effondrer.

Source : HVO

L’un des aspects intéressants du lac de lave qui est resté en place entre 2008 et 2018 a été la relation étroite entre les variations du tilt – ou inclinaison du sommet – et le niveau de la surface du lac de lave.

Le lac de lave en 2016 (Crédit photo :  HVO)

Au fur et à mesure que la surface du lac s’élevait dans l’Overlook Crater, les inclinomètres du sommet enregistreraient une tendance inflationniste. Au fur et à mesure que la surface du lac de lave s’abaissait, les instruments enregistraient une tendance déflationniste. Les scientifiques du HVO ont conclu qu’il y avait une connexion ouverte entre le lac de lave et le réservoir magmatique peu profond sous le sommet (réservoir HMM). En conséquence, le lac a agi comme un baromètre, son niveau montant et descendant en relation directe avec les variations de pression dans le réservoir HMM. Ce comportement du lac de lave a permis de déterminer certaines quantités de magma contenues dans le réservoir HMM qui sont difficiles, voire impossibles, à déterminer sur d’autres volcans.

Exemples de variations du tilt en avril 2018 ‘Source : HVO)

Dans une publication de 2019, les scientifiques ont expliqué qu’en analysant la déformation du sommet et les variations de niveau de la lave au cours des premières phases d’effondrement du sommet du Kilauea en 2018, il a été possible d’affirmer que l’effondrement et l’éruption de 2018 avaient entraîné une diminution du volume du réservoir HMM de l’ordre de 20 %, et que la plus grande partie du magma restait présente dans le réservoir.

Le lac de lave présent actuellement dans le cratère de l’Halema’uma’u monte et descend également en suivant des variations inflationniste et déflationniste. Cela signifie que, dans une certaine mesure, il existe à nouveau une connexion ouverte avec le réservoir HMM. Cependant, certains cycles de déflation et d’inflation sont plus importants que d’autres; pendant ces épisodes, le niveau du lac de lave baisse et l’éruption s’arrête. L’éruption ne reprend pas et le niveau du lac ne remonte pas au moment où les inclinomètres montrent une tendance inflationniste. Il faut en général attendre que la phase d’inflation soit à peu près égale à l’épisode de déflation précédent.

Crédit photo : HVO

En observant ce comportement du lac de lave, les scientifiques du HVO savent à peu près à quel moment la pause de l’éruption sera terminée et à quel endroit la lave fera sa réapparition dans le cratère. L’écart de temps observé entre le retour de l’inflation sommitale et la reprise de l’éruption est également une indication que la connexion entre la surface et le réservoir HMM n’est pas toujours ouverte. Pendant que le sommet gonfle, la pression monte dans le réservoir, et ce n’est que lorsque l’éruption recommence que la pression est relâchée. Après cela, le système s’équilibre et se comporte à nouveau comme un système ouvert, comme il l’a fait en 2008-2018.
Il s’agit donc d’une différence intéressante et importante entre le lac de lave actuel et celui qui existait de 2008 à 2018. Cela offre la possibilité de mieux connaître les conditions nécessaires pour que le système passe de fermé à ouvert.
On observe globalement en ce moment une déflation lente du système magmatique sommital du Kilauea. Cela signifie que l’éruption ne s’intensifiera probablement pas. La lave ne fait que des apparitions éphémères dans le cratère.
Source : USGS/HVO.

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The latest episode of « Volcano Watch », a weekly article released by U.S. Geological Survey (USGS) is dedicated to the behaviour of lava lakes at the summit of Kilauea.

When I visited the volcano in August 2008, Halema’uma’u Crater (HMM) was covered with a solid crust of lava. The only sign of activity was a yellow area caused by sulphur deposits in the SW wall of the crater. (see photos above)

Actually, it was the place where lava decided to emerge in the crater in September of that year. A short series of explosions preceded the opening of a lava lake which grew steadily, forming what became known as the Overlook crater. Convection of lava within the lake provided a steady supply of sulphur dioxide (SO2), which was the main contributor to vog (volcanic smog) in Hawaiʻi. (see photo above)

It also provided a reliable glow against the night sky that was visible throughout the summit region. (see photo above).

When lava began erupting from fissures in Leilani Estates in 2018, Kilauea’s summit reservoir system began to deflate, and the lava lake quickly drained away before the summit began to collapse. ‘see photo above)

One of the interesting facets of the 2008–2018 lava lake era was the close association between summit tilt data and the surface level of the lava lake. As the lake surface would rise within the Overlook crater, summit tiltmeters would record inflationary tilt. As the lava lake surface withdrew, tiltmeters would record deflationary tilt. The interpretation was that there was a fully open connection between the lava lake and the shallow summit magma reservoir, referred to as the Halemaʻumaʻu (HMM) reservoir. As a result, the lake acted like a barometer, with its level moving up and down in direct proportion to pressure changes in the HMM reservoir. This unique behaviour made it possible to determine certain quantities for the HMM magma reservoir that are difficult or impossible to determine at other volcanoes.

In a 2019 publication, scientists showed that by tracking deformation and lava level changes during the opening stages of Kilauea’s 2018 summit collapses, it was possible to determine that the entire 2018 collapse and eruption decreased the HMM magma reservoir volume by a most likely amount of 20%, leaving the majority of the magma in place.

The current lava lake in Halemaʻumaʻu (see photo above) also rises and falls together with inflationary and deflationary tilt. This indicates that, to some extent, there is again an open connection to the shallow HMM magma chamber. However, some of the deflation and inflation cycles are larger than others, and during these episodes the lava lake level goes down and the eruption pauses. The eruption does not resume, and the lake level does not rise again at the same time as the tiltmeters show inflationary tilt, but instead waits until the amount of inflationary tilt is about equal to the amount of preceding deflationary tilt.

This behaviour of the lava lake gives HVO scientiststs a rough idea of when the eruption pause be over and active lava will return to the crater. The gap in time between the return of inflationary tilt and eruption renewal is also an indication that the connection between the surface and shallow HMM reservoir is not always open. While the summit is inflating, pressure is building in the reservoir, and it is not until the eruption starts again that the pressure is released. After this the system equilibrates and once again behaves as an open system, like it did in 2008–2018.

This is an interesting and important difference between the current lava lake and the lake that existed from 2008–2018 and presents the opportunity to learn more about the conditions under which the system might change from closed to open.

The current overall trend of Kilauea’s summit magma system is slow deflation. This means there are no signs right now that the eruption could get more vigorous.

Source: USGS / HVO.

Pas de lac de lave dans le cratère du Nyiragongo (RDC)? // No lava lake within the Nyiragongo crater (DRC)?

Au vu d’une vidéo diffusée sur YouTube le 5 janvier 2022, il semble que le lac de lave ne soit pas revenu dans le cratère du Nyiragongo (Réppublique Démocratique du Congo). Le survol du volcan montre un point d’incandescence au fond du gouffre, mais rien de vraiment spectaculaire. C’est une bonne nouvelle pour les habitants de Goma et des environs. En effet, on sait que c’est essentiellement la pression exercée par le lac de lave sur les parois du volcan qui tend à faire s’ouvrir des fractures par lesquelles s’échappent les torrents de lave dévastateurs.

L’Observatoire Volcanologique de Goma ne donne pas d’informations sur son site web concernant l’activité volcanique. .

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In view of a video posted on YouTube (see above) on January 5th, 2022, it seems that the lava lake has not returned to the crater of Nyiragongo (Democratic Republic of Congo). The flight over the volcano shows a point of incandescence at the bottom of the crater, but nothing really spectacular. This is good news for the people of Goma and the surrounding area. Indeed, we know that it is essentially the pressure exerted by the lava lake on the walls of the volcano that tends to open fissures through which the devastating torrents of lava escape.
The Goma Volcanological Observatory does not provide information on its website regarding volcanic activity. .