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Les zones de rift du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s rift zones (Hawaii)

De nombreuses éruptions, que ce soit sur le Mauna Loa ou le Kilauea, se produisent dans des zones de rift, autrement dit de fractures à la surface du sol. C’est ce qui s’est passé en 2018 lorsque la lave est sortie dans la zone de rift est (East Rift Zone – ERZ) du Kilauea.
Ce volcan possède deux zones de rift. La zone de rift Est est longue ; elle s’étire sur une cinquantaine de kilomètres sur terre et environ 70 km sous le niveau de la mer. La zone de rift Sud-Ouest, qui est historiquement moins active, mesure environ 35 km de long et seule une petite partie se prolonge dans l’océan.

Les zones de rift sont des zones de faiblesse du volcan qui se forment dès le début de sa formation, probablement en raison de l’étirement de l’édifice au fur et à mesure de sa mise en place. Les zones de rift permettent au magma de migrer plus facilement depuis la région de stockage au sommet. Ce sont les éruptions successives des zones de rift qui mettent en place les flancs du volcan.
Les jeunes volcans hawaïens ont généralement deux ou trois zones de rift, selon qu’ils s’édifient ou non contre un volcan à proximité immédiate. Dans le cas du Kilauea, il n’y a que deux zones de rift, car le volcan s’appuie contre le flanc sud-est du Mauna Loa. Les deux zones de rift du Kilauea sont presque parallèles aux zones de rift du Mauna Loa, ce qui confirme l’appui du Kilauea contre son voisin. Les zones de rift séparent le flanc nord – relativement stable – du flanc sud qui est  plus mobile. Lorsque le magma pénètre dans la zone de rift, le flanc nord reste stable contre le Mauna Loa au nord tandis que le flanc sud du Kilauea est poussé vers le sud pour recevoir le nouveau magma.
À mesure que la pression augmente dans le système d’alimentation magmatique au sommet, des intrusions se produisent souvent dans la zone de rift, comme ce fut le cas en 2018 dans la partie inférieure de la zone de rift est, la Lower East Rift Zone (LERZ). Les intrusions s’accompagnent généralement d’une hausse de la sismicité lorsque le magma fracture le sol le long de son trajet. Les séismes ont leurs hypocentres à des profondeurs d’environ 2 à 4 km sous la surface et les périodes de forte sismicité peuvent durer plusieurs heures, voire plusieurs jours, en fonction de la progression de l’intrusion. En plus de la sismicité, on observe aussi des déformations du sol lors d’une intrusion magmatique dans une zone de rift. L’inflation au-dessus de l’intrusion est mesurée par des tiltmètres et des stations GPS qui révèlent un mouvement à la fois vertical et latéral au fur et à mesure que les stations s’éloignent de la zone de rift en phase d’inflation.
Tandis que le magma s’élève des profondeurs et se fraye un chemin à travers la roche, la fracturation se traduit à la surface du sol par de nombreuses fissures parallèles au-dessus de l’intrusion. Ces fissures continuent de s’élargir sous la pression du magma. Si l’intrusion atteint la surface, une ou plusieurs fissures vont s’ouvrir et laisser échapper la lave. Des rideaux de fontaines de lave et/ou des phénomènes de spatter apparaissent lorsque la lave jaillit des fissures. Lorsqu’une fissure évolue, on passe généralement d’une éruption linéaire à une éruption à partir d’une ou plusieurs bouches. Cela peut entraîner une augmentation de la pression dans le système éruptif, avec intensification des fontaines de lave.
Les fontaines de lave sont provoquées par la formation rapide de bulles de gaz lorsque le magma monte à de faibles profondeurs ; elles éclatent ensuite et projettent la lave sous pression vers la surface. Les bulles se forment parce que la pression à faible profondeur est suffisamment basse pour permettre au gaz dissous dans le magma de s’échapper, un peu comme des bulles qui se forment lorsqu’on ouvre une bouteille d’eau gazeuse. En plus des coulées, les fontaines qui jaillissent des fissures peuvent entraîner des accumulations de projections près de la bouche éruptive, ce qui donne naissance à des formations linéaires ou coniques. Les spatter cones que l’on rencontre souvent le long des zones de rift du Kilauea se forment de préférence lorsque l’activité éruptive persiste.

Quand l’éruption se termine, le magma de l’intrusion qui n’a pas atteint la surface redescend à l’intérieur de la zone de rift où il peut demeurer en fusion pendant des décennies. C’est ainsi qu’une lave de composition chimique semblable à celle de l’éruption de 1955 a été émise au cours de la première semaine de l’éruption de 2018 dans la Lower East Rift Zone, ce qui laisse supposer que la lave sortie des premières fissures était un magma résiduel de l’éruption de 1955.

Cela montre que les zones de rift jouent un rôle essentiel dans l’acheminement du magma dans l’édifice volcanique, mais elles peuvent aussi stocker du magma susceptible d’alimenter de futures éruptions.
Source: USGS / HVO.

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Many eruptions on both Mauna Loa and Kilauea occur alon rift zones . This is what happened in 2018 when lava eruped along Kilauea’s East Rift Zone.

Kilauea has two rift zones. The East Rift Zone is longer, with about 50 kilometres on land, plus approximately 70 kilometres below sea level. The Southwest Rift Zone, which is historically less active, is about 35 kilometres long with only a small portion underwater.

Rift zones are areas of weakness in the volcano which form early in its lifetime, likely due to spreading of the volcano as it settles. Volcanic rift zones provide the easiest pathways for magma to travel underground from the summit storage region, with successive eruptions from the rift zones building up the volcano’s flanks.

The youngest Hawaiian volcanoes typically have two or three rift zones depending on whether they are built up against a neighbouring volcano. In the case of Kilauea, there are only two rift zones because the volcano is buttressed against the southeastern slope of Mauna Loa. Kilauea’s two rift zones are nearly parallel to Mauna Loa’s rift zones reflecting this buttressing and the rift zones separate the relatively stable northern flank from the more mobile southern flank of the volcano. When magma intrudes into the rift, the northern flank remains stable against Mauna Loa to the north, and Kilauea’s southern flank is forced southward to accommodate the additional magma.

As pressure builds within the summit magma plumbing system, rift zone intrusions, like the 2018 intrusion into the lower East Rift Zone (LERZ), can occur. Intrusions are typically accompanied by increasing numbers of earthquakes as the magma fractures the ground along its path. The earthquakes are concentrated at depths of about 2 to 4 kilometres below the ground surface, and periods of increased seismicity can last several hours to days as the intrusion progresses. In addition to seismicity, ground deformation also occurs during a rift zone intrusion. Inflation above the intrusion is measured by tilt and GPS stations showing upward and outward motion as the stations move away from the swelling rift zone.

As the magma ascends and forces its way through the rock, fracturing is mirrored on the ground surface with many parallel cracks above the intrusion. These cracks continue to widen as the rift is forced open. If the intrusion reaches the surface, one or more fissures will open and erupt lava. Long curtains of lava fountains or spatter form as the lava erupts through cracks in the ground. As a fissure evolves, it typically transitions from erupting along a line to focusing at a single or several vents. This in turn can cause increased pressurization within the erupting system resulting in higher lava fountains.

Lava fountains are driven by the rapid formation of gas bubbles as magma rises to shallow depths, which then burst to create the pressurized lava at the surface. The bubbles form because pressure at shallow depths is low enough for the gas dissolved within the magma to escape, like bubbles forming when you open a carbonated drink. Beside lava flows, fissure fountains can produce spatter build-up adjacent to the vent in linear or conical formations. Spatter cones which are common along Kilauea’s rift zones, are likely to build when eruptive activity persists.

When an eruption ends, the intrusion’s un-erupted magma drains back into the rift zone where it can remain molten for decades. In fact, lava with a chemical composition similar to the 1955 eruption was produced during the first week of the 2018 LERZ eruption, suggesting that the early fissures were supplied by stored magma. This illustrates that rift zones are not only essential for the transportation of magma within the volcano, but are also storing magma that could feed future eruptions.

Source : USGS / HVO.

Zone de rift Est du Kilauea

Zone de rift Sud-Ouest du Kilauea

(Photos: C. Grandpey)

Stromboli (suite) // Stromboli (continued)

Voici une excellente vidéo (lien ci-dessous) réalisée sur le Stromboli à l’aide d’un drone le 12 juillet 2019, pour le compte du Laboratoire de Géophysique Expérimentale (LGS) – Département des Sciences de la Terre – Université de Florence. Les prises de vues permettent de se rendre compte des changements subis par la zone éruptive active suite au paroxysme du 3 juillet.

On peut constater que la morphologie de la terrasse cratérique s’est modifiée et qu’elle s’est agrandie d’environ 120-150 mètres environ dans sa partie sud-ouest. En outre, on note la disparition de la lèvre de la terrasse cratérique, que ce soit au niveau de la Sciara del Fuoco, du secteur NE et celui du SO. Cette absence de rebord favorise les débordements de lave parfaitement visibles sur cette vidéo. Quand le film a été réalisé, le volcan avait retrouvé une activité strombolienne soutenue qui se poursuit à l’heure actuelle, en particulier dans la partie centre-sud de la terrasse cratérique. Les explosions se produisent avec quelques minutes d’intervalle. Les projections atteignent souvent 80-100 mètres de hauteur, avec des retombées de matériaux sur la terrasse cratérique. Sur l’excellente webcam Skyline, on aperçoit parfois des blocs qui roulent sur la pente NE de la Sciara del Fuoco. Toutefois, aucune projection n’atteint le Pizzo, lieu habituel d’observation avec les guides. Le sentier d’accès reste fermé jusqu’à nouvel ordre car il a été fortement endommagé par la lave émise par la dernière éruption.  https://www.youtube.com/watch?v=lGXM3cxd92U&feature=share&fbclid=IwAR0F1GnNlfqMGQvwmiVX4MUGJmcDhFfXdolBeedeHly5aLydlieXjLszgaQ

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Here is a great video (link below) shoton Stromboli using a drone on July 12th, 2019, on behalf of the Laboratory of Experimental Geophysics (LGS) – Department of Earth Sciences – University of Florence. The shots allow to see the changes undergone by the active eruptive zone following the paroxysm of July 3rd.
One can see that the morphology of the crater terrace has changed and that it has grown about 120-150 metres in its southwestern part. In addition, we note the disappearance of the rim of the crater terrace, whether at the Sciara del Fuoco, the NE sector and the SO sector. This lack of edge makes it possible for lava to overflow. When the video was shot, the volcano was going through a sustained Strombolian activity that continues today, especially in the south-central part of the crater terrace. Explosions occur with a few minutes apart. The projections often reach 80-100 metres in height, with fallout of materials on the crater terrace. On the excellent Skyline webcam, one can sometimes see blocks that roll on the NE slope of the Sciara del Fuoco. However, no projection reaches the Pizzo, the usual observation site with the guides. The access trail remains closed until further notice as it was heavily damaged by lava from the last eruption. https://www.youtube.com/watch?v=lGXM3cxd92U&feature=share&fbclid=IwAR0F1GnNlfqMGQvwmiVX4MUGJmcDhFfXdolBeedeHly5aLydlieXjLszgaQ

Des nouvelles du volcan sous-marin de Mayotte // Some news of Mayotte’s submarine volcano

Une activité sismique affecte l’île de Mayotte depuis le début du mois de mai 2018. Depuis le mois de juillet  2018, l’activité sismique a diminué mais une sismicité persiste, avec des événements parfois ressentis par la population. Les données fournies par les stations GPS installées sur l’île de Mayotte indiquent toujours depuis le mois de juillet 2018 un déplacement d’ensemble vers l’est (d’environ 20 cm depuis juillet 2018) et une subsidence d’environ 7-15 cm selon les sites au cours de cette même période.

Une première campagne de mesures océanographiques (MAYOBS 1) à bord du Marion Dufresne du 2 au 18 mai 2019 a permis une découverte majeure avec la naissance d’un nouveau volcan sous-marin à l’Est de Mayotte. Une deuxième campagne (MAYOBS 2) a été organisée du 11 au 17 juin 2019. Le but de cette nouvelle mission était de poursuivre les acquisitions de données suite aux récentes découvertes de la précédente, en procédant notamment à une nouvelle récupération et au redéploiement des sismomètres de fond de mer, à une nouvelle bathymétrie et à la mesure de la réflectivité sur les zones cartographiées au cours de MAYOBS 1, dans le but de détecter de possibles évolutions des reliefs sous-marins.

L’analyse de données sismiques réalisée à bord confirme une localisation toujours relativement profonde des séismes (entre 25 et 50km de profondeur), avec un essaim principal à environ 10 km à l’est de Petite-Terre. Les levés bathymétriques réalisés au-dessus du nouveau volcan ont montré que sa taille n’avait pas évolué depuis la campagne MAYOBS 1. En outre, au sud de ce volcan, un nouveau relief a été identifié. Cette nouvelle zone d’activité volcanique s’étend sur une surface couvrant 8,71 km², et sa hauteur varie de 25 à 75 mètres. Ce vaste épanchement représente un volume de 0,2 km3, suffisant pour recouvrir une ville de la taille de Paris d’une couche de 2 mètres de matière en fusion. Il ne figurait pas sur les relevés qui avaient été effectués quatre semaines auparavant ; cela implique qu’il soit apparu entre-temps, et cela donne une idée de l’ampleur du phénomène volcanique, qui focalise aujourd’hui l’attention des chercheurs.

Que ce soit sur la zone de l’essaim principal ou du volcan, les nouveaux levés ont confirmé la présence de panaches visibles dans les colonnes d’eau mais n’atteignant pas la surface.

Source : OVPF, IPGP.

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Seismic activity has affected the island of Mayotte since the beginning of May 2018. Since July 2018, this seismic activity has decreased but still persists, with events sometimes felt by the population. The data provided by the GPS stations installed on the island of Mayotte have indicated since July 2018 a total displacement to the east (about 20 cm since July 2018) and a subsidence of about 7-15 cm according to the sites during this same period.
A first campaign of oceanographic measurements (MAYOBS 1) aboard the Marion Dufresne from May 2nd  to 18th, 2019, led to a major discovery with the birth of a new submarine volcano east of Mayotte. A second campaign (MAYOBS 2) was organized from June 11th to 17th, 2019. The purpose of this new mission was to continue the data acquisition following the recent discoveries of the previous one, including the recovery and the redeployment of seismometers on the seabed, a new bathymetry and the measurement of the reflectivity on the areas mapped during MAYOBS 1, in order to detect possible evolutions of the submarine reliefs.
The analysis of seismic data carried on board confirms the relatively deep location of earthquakes (between 25 and 50 km deep), with a main swarm about 10km east of Petite-Terre. The bathymetric surveys carried out above the new volcano have shown that its size has not changed since the MAYOBS 1 campaign. In addition, south of this volcano, a new relief has been identified. This new area of ​​volcanic activity extends over 8.71 km², and its height varies from 25 to 75 metres. This large effusion represents a volume of 0.2 km3, sufficient to cover a city the size of Paris with a layer of 2 metres of molten material. This area was not on the surveys that had been done four weeks ago; this implies that it has appeared in the meantime, and this gives an idea of ​​the magnitude of the volcanic phenomenon, which is now attracting the attention of researchers.
Whether in the area of ​​the main swarm or the volcano, the new surveys confirmed the presence of plumes visible in the water columns but not reaching the surface.
Source: OVPF, IPGP.

Des drones sur le Kilauea (Hawaii) pendant l’éruption de 2018 // Drones on Kilauea Volcano (Hawaii) during the 2018 eruption

Cela fait des décennies que des hélicoptères et des avions véhiculent les volcanologues du HVO, ce qui leur a permis de bonnes observations visuelles et thermiques, d’entretenir les équipement sur le terrain et d’effectuer des mesures géophysiques et géochimiques. L’éruption du Kilauea en 2018 a été l’occasion d’adopter une nouvelle technologie aéroportée – les drones, aussi appelés UAS (Unmanned Aircraft Systems en américain) – pour mieux surveiller l’évolution de l’éruption.
Auparavant, l’Université d’Hawaii à Hilo avait utilisé des drones pour cartographier la coulée de lave de Pāhoa en 2014. D’autres organismes externes ont également effectué de courtes campagnes à l’aide de drones au sommet du Kilauea et sur le Pu’uO’o avec l’autorisation du Parc National des Volcans d’Hawaii*. Toutefois, avant l’éruption de 2018, l’USGS n’avait pas utilisé de drones pour surveiller une éruption à Hawaii.
La dernière éruption du Kilauea fut donc l’occasion pour l’USGS d’utiliser des drones pour la première fois. Pendant la majeure partie de l’événement, les scientifiques équipés de drones ont travaillé 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, parfois en plusieurs équipes afin d’effectuer des mesures simultanément au sommet et sur la Lower East Rift Zone (LERZ). La fonction de base des drones lors de l’éruption de 2018 a été de fournir des images et des vidéos en continu. Cela a permis d’observer des phénomènes éruptifs inaccessibles à cause de leur dangerosité. D’un point de vue pratique, les images fournies par les drones ont également permis une meilleure connaissance de la situation et de définir les mesures à prendre en conséquence. Les drones ont permis d’identifier les secteurs où de nouvelles émissions de lave se produisaient ou étaient susceptibles de se produire. Dans un cas, un drone de l’USGS a contribué à l’évacuation d’un habitant de Puna menacé par une coulée de lave qui se rapprochait dangereusement de sa maison.
Certains drones ont été équipées de caméras thermiques. Leurs images ont été utilisées pour créer des cartes détaillées des coulées de lave. L’imagerie thermique a également été utilisée pour identifier les parties les plus chaudes et les plus actives du champ d’écoulement. Cela fut particulièrement utile lorsque les images à l’oeil nu ne permettaient pas de différencier suffisamment les coulées légèrement plus anciennes des plus récentes.
Parmi les autres applications techniques des images fournies par les drones, on notera la création de modèles numériques de hauteur de lave (DEM) et la mesure de la vitesse de la lave dans les chenaux. En utilisant des images pour déterminer la hauteur de la lave nouvellement écoulée, les nouveaux relevés DEM ont pu être comparés aux DEM précédant l’éruption pour calculer le volume de la lave émis. Au sommet du Kilauea, les DEM ont permis au HVO d’effectuer des mesures de la caldeira en phase d’effondrement et de déterminer l’ampleur de cet effondrement. Le long de la zone de rift, les vidéos réalisées au-dessus de chenaux où la lave s’écoulait rapidement ont permis de calculer la quantité et la vitesse de la lave au sortir des fissures.
Au-delà des possibilités offertes au niveau des images, l’éruption de 2018 a permis pour la première fois à l’USGS d’installer des capteurs de gaz sur des drones à Hawaii. Les fractures étaient trop dangereuses pour une approche à pied pour mesurer la chimie des gaz. En revanche, un capteur multi-gaz monté sur un drone a permis de déterminer la chimie des panaches éruptifs. De même, au sommet, en raison d’effondrements et des risques d’explosion, les mesures de gaz au sol dans la caldeira du Kilauea n’étaient pas possibles. Les mesures effectuées à l’aide de drones étaient la seule méthode fiable pour mesurer l’emplacement, la composition chimique et la quantité de gaz volcaniques émis au sommet.
Source: USGS / HVO.

* Il est bon de rappeler ici que l’utilisation de drones est formellement interdite aux touristes à l’intérieur des parcs nationaux aux Etats Unis. L’infraction à la loi entraîne une forte amende et la confiscation de l’appareil. C’est ce qui est arrivé à un visiteur de la terrasse du Jaggar Museum il ya deux ans, pour ne pas avoir tenu compte des injonctions des rangers.

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Helicopters and other aircraft have transported HVO volcanologists for decades, giving them access for visual and thermal observations, equipment maintenance, and other geophysical and geochemical measurements. The 2018 eruption of Kīiauea presented an opportunity to adopt a new airborne technology – Unmanned Aircraft Systems (UAS or drones) – to better monitor the eruption.
Previously, the University of Hawaii at Hilo used UAS to map the 2014 Pāhoa lava flow. Other external collaborators have also previously flown short campaigns at Kilauea’s summit and at Pu’uO’o with permission of Hawaiii Volcanoes National Park. But before the 2018 eruption, the USGS itself had not employed UAS to monitor an eruption in Hawaii.
In 2018, however, UAS teams were mobilized for the Kilauea eruption response. Through most of the activity, UAS crews worked 24/7, sometimes splitting into multiple teams so that measurements could be made at both the summit and Lower East Rift Zone (LERZ) simultaneously. The most basic capability of the UAS during the 2018 eruption was simple video imaging and streaming. This allowed for documentation of eruptive features that would not otherwise have been accessible for study due to hazardous conditions. In a more practical sense, UAS imaging also offered better situational awareness for the eruption response. UAS images helped identify where new lava breakouts were happening or were likely to occur. In one instance, a USGS UAS helped with the evacuation of a Puna resident as a lava flow quickly approached.
Some of the UAS were outfitted with thermal cameras, which provided images that were used to create detailed maps of the lava flows. Thermal imagery was also used to identify the hottest, most active portions of the flow field, which was particularly useful when visible images were not able to differentiate between slightly older and slightly newer flows.
More technical applications of UAS-based imaging included the creation of digital elevation models (DEMs) and measurements of lava flow speeds within channels. By using imagery to determine the height of newly emplaced lava, the new DEMs could be compared to pre-eruption DEMs to calculate the volume of lava erupted. At Kilauea’s summit, DEMs helped HVO assess the new landscape of the collapsing caldera and determine just how much collapse was occurring. Along the rift zone, videos taken above fast-flowing lava channels helped with calculations of how much and how quickly lava was erupting from the fissures.
Beyond the UAS imaging opportunities, the 2018 eruption was the first time that the USGS mounted gas sensors on UAS in Hawaii. The fissures were too dangerous to approach on foot to measure the gas chemistry, but a multi-gas sensor mounted on a UAS helped determine the chemistry of the eruptive plumes. Likewise, at the summit, with collapse events and potential explosion hazards, ground-based gas measurements within Kilauea caldera were not possible. UAS-based measurements were the only safe method for measuring the location, chemistry, and amount of volcanic gas released at the summit.
Source: USGS / HVO.

Volcanologues de l’USGS préparant un drone (Crédit photo: USGS)