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Processus de refroidissement de la lave sur le Kilauea (Hawaii) // Lava cooling process on Kilauea Volcano (Hawaii)

Le dernier article « Volcano Watch » du HVO aborde le thème du refroidissement des coulées de lave, son déroulement et sa durée. C’est un aspect du volcanisme que j’ai étudié il y a quelques années sur la Grande Ile d’Hawaii pour le compte de l’Observatoire et du Parc des Volcans d’Hawaii. Vous trouverez un résumé de mon travail sous l’entête de ce blog: « Processus de refroidissement de la lave sur le Kilauea« .
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/

L’article du HVO présente de nombreuses similitudes avec ma propre étude qui fournit des détails supplémentaires sur la composition de la lave.

Maintenant que l’éruption de 2018 du Kilauea est terminée, on peut se demander combien de temps il faudra aux dernières coulées de lave pour se refroidir et se solidifier complètement. La réponse n’est pas aisée car différents facteurs sont à prendre en compte pour évaluer le processus de refroidissement de la lave. La température de lave émise pendant l’éruption de 2018 a atteint environ 1140°C. Lorsque la température de surface d’une coulée est inférieure à environ 1000°C, elle se solidifie, mais l’intérieur reste très chaud.
Le facteur le plus important pour déterminer la vitesse à laquelle la lave refroidit est l’épaisseur de la coulée. D’autres facteurs incluent la perte de chaleur en surface (contact avec l’atmosphère) et en profondeur (contact avec le sol). La température de l’air, les précipitations et le vent contribuent également à la perte de chaleur de surface d’une coulée. Le contact entre une coulée de lave, l’air ambiant et la surface du sol favorise le durcissement rapide de la partie supérieure et inférieure de la coulée. C’est ce qui explique la présence d’une croûte argentée à la surface des coulées de lave pahoehoe et le cliquetis que l’on peut entendre sur les coulées de lave a’a. Lorsque la croûte se refroidit et s’épaissit, elle retient la chaleur à l’intérieur de la coulée car la lave est un bon isolant.
Une fois que la croûte s’est formée, la coulée continue à perdre de la chaleur par radiation et par conduction, phénomène facilité par le vent et la pluie. Lorsque l’eau de pluie pénètre dans les fissures à la surface de la coulée et rencontre la chaleur de l’intérieur, elle produit de la vapeur qui forme les panaches blancs souvent observés au-dessus des coulées actives ou qui l’ont été récemment. Cette vapeur peut persister pendant des décennies, longtemps après la solidification de la lave, en fonction de l’épaisseur de la coulée et de la température à l’intérieur.
Une étude du refroidissement de la surface des coulées de lave pahoehoe émises lors de l’éruption du Kupaianaha en 1990 a servi de référence pour estimer le temps de solidification des coulées dans la Lower East Rift Zone (LERZ) en 2018. Dans la mesure où l’équation ne porte que sur le refroidissement de la croûte supérieure de la coulée de lave, on suppose que l’épaisseur de la croûte à la base de la coulée correspond à 70% de la croûte supérieure. Les mesures effectuées sur le  Kupaianaha l’ont été sur des coulées pahoehoe de faible épaisseur, alors que la plus grande partie de la lave émise en 2018 dans la LERZ était de type a’a. Malgré tout, comme l’intérieur de chaque type coulée (pahoehoe ou a’a) est censé refroidir à la même vitesse, le HVO estime sue l’on peut s’appuyer sur la vitesse de refroidissement de 1990 pour estimer celle de 2018.
Des analyses préliminaires effectuées suite à l’éruption de 2018 montrent que l’épaisseur moyenne des coulées dans la LERZ est d’environ 10 à 15 mètres. Sur la base du calcul de la vitesse de refroidissement, on peut déduire qu’il pourrait s’écouler entre 8 mois et un an et demi pour que des coulées présentant une telle épaisseur se solidifient. Le refroidissement et la solidification de coulées d’une épaisseur de 20 à 30 mètres pourraient prendre entre deux ans et demi et six ans. D’autres coulées de la LERZ, d’une épaisseur pouvant atteindre 55 mètres, mettront probablement une vingtaine d’années pour refroidir et se solidifier complètement.
Étant donné que l’épaisseur de la coulée, la vitesse du vent, les précipitations, la température de l’air ambiant et du sol et d’autres facteurs influent sur la vitesse de refroidissement de la lave, il existe une marge d’incertitude sur la durée pendant laquelle l’intérieur d’une coulée reste liquide. Ainsi, après l’éruption du Kilauea Iki en 1959, il a fallu environ 35 ans au lac de lave d’une profondeur d’environ 135 mètres pour se solidifier complètement. Il n’est pas impossible que la lave soit encore incandescence en profondeur. C’est la raison pour laquelle, les jours de pluie, on peut voir la vapeur monter du plancher du cratère du Kilauea Iki, ainsi que du plancher de la caldeira du Kilauea.
Source: USGS / HVO.

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HVO’s latest « Volcano Watch » article is about the cooling of lava flows, how it happens and how long it takes. This is an aspect of volcanism I studied a few years ago on Hawaii Big Island on behalf of the Observatory and the National park. You will find an abstract of my work beneath the title of this blog: “Processus de refroidissement de la lave sur le Kilauea”.

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/

The HVO article holds many similarities with my own study which provided more details about lava composition.

Since the end of the 2018 eruption on Kilauea, questions have surfaced concerning how long it will take for the new lava flows to solidify. This is a difficult question to answer, because the initial eruptive temperatures along with many different factors can influence the rate of cooling. Eruptive lava temperatures of the 2018 eruption reached a maximum of approximately 1140°C. When the surface of the flow cools below about 1000°C, it solidifies, but the interior is still very hot.

The most influential factor determining how fast lava cools is the thickness of the flow. Other factors include heat loss from both the top (to the atmosphere) and bottom of a flow (into the ground). Contributing to heat loss at the flow’s surface are air temperature, rainfall, and wind. The initial contact between a lava flow, the air above it, and ground surface below it, quickly hardens the outer crust (top and bottom) of the flow. This can be seen in the silvery crust that forms on active pahoehoe flows and the rubbly clinker that surrounds active a’a flows. As the crust cools and thickens, it retains heat within the flow’s interior. This is because the crust is a good insulator, meaning it poorly conducts heat.

After the initial formation of crust, the flow continues to lose heat through radiation and conduction, facilitated by wind and rain. As rain water percolates into cracks in the flow’s surface and encounters the hot interior, it produces steam, forming the white plumes often seen over active or recently active flows. This steaming can persist for decades, long after the lava has solidified, depending on the thickness of the flow and the temperature of its interior.

Based on a study of crustal cooling of pahoehoe lava flows erupted from the Kupaianaha vent in 1990, one can estimate the solidification time for the 2018 LERZ flows. Because the equation only looks at cooling of the lava flow’s upper crust, the basal crust thickness is assumed to equal 70 percent of the upper crust. The Kalapana measurements were made on thin pahoehoe flows, but most of the 2018 Lower east Rift Zone (LERZ) lava is a’a. But, because the core of each flow type should cool at similar rates, one can base the 2018 cooling rates on the 1990 study.

Preliminary analyses of the 2018 LERZ eruption flow thicknesses, suggest that the average flow thickness is around 10–15 metres. Based on the cooling rate calculation, it could take between 8 months and one and a half years for flows of these thicknesses to solidify. Solidification of flows ranging 20–30 metres thick could take about 2.5 – 6 years. The thickest LERZ flows on land, which are approximately 55 metres thick, may take 20 years to reach a completely solid state.

Because flow thickness, wind speeds, rainfall amounts, air and ground temperatures, and other factors all affect lava cooling rates, there is a range of uncertainty on how long the interior of a flow remains liquid. For example, after the 1959 Kilauea Iki eruption, the approximately 135-metre-deep lava lake took about 35 years to completely solidify. Lava may still be incandescent in depth. This is why, on rainy days, you can see steam rising from the Kilauea Iki crater floor, as well as the Kilauea caldera floor.

Source : USGS / HVO.

Coulée de lave a’a pendant l’éruption 2018 du Kilauea (Photo: USGS / HVO)

Coulée de lave pahoehoe sur le Kilauea (Photo: C. Grandpey)

Prélèvemet d’échantillons de lave pour analyse en laboratoire

(Photo: Ch. Grandpey)

Hawaii: Carte des coulées de lave dans l’East Rift Zone du Kilauea // Map of the lava flows in Kilauea’s East Rift Zone

L’éruption du Kilauea est terminée depuis près de sept mois maintenant. Les coulées de lave émises par les fractures 1 à 24 en 2018 ont recouvert une superficie d’environ 35 kilomètres carrés et ajouté environ 360 hectares de nouvelles terres à la Grande Ile d’Hawaii. L’épaisseur de la lave varie selon les zones. La plus grande épaisseur sur la terre ferme, au niveau de la Fracture 22, est d’environ 54 mètres et la plus grande épaisseur dans le delta de lave qui s’est formé sur la côte est de 275 mètres. Les géologues de l’USGS sont en train d’élaborer une carte avec différentes couleurs en fonction de l’épaisseur de la lave. Une première ébauche de la carte est visible ci-dessous. Vous obtiendrez une carte en meilleure résolution avec ce lien :

http://bigislandnow.com/wp-content/uploads/2019/02/usgsmap221.jpg

Une carte définitive sera publiée lorsque toutes les données auront été collectées et analysées.

Les bouches éruptives le long de la ligne de fractures dans et à proximité des Leilani Estates émettent encore un peu de vapeur, mais il n’y a plus de lave active dans le secteur. En conséquence, la vie reprend progressivement. Il y a un mois, une nouvelle route a été ouverte à partir du «Y» de la Highway132 et à travers la coulée de lave jusqu’à la centrale géothermique PGV. À présent, certains propriétaires de terrains et de maisons situées à proximité du champ de lave commencent à ouvrir des voies d’accès.
Source: Big Island Now.

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The eruption of Kilauea has been over for nearly seven months now. Lava flows erupted from fissures 1-24 in 2018 buried an area of about 35 square kilometres and added about 360 hectares of new land to the island. The thickness of the lava varies across the flow field. The greatest thickness on land, at fissure 22, is approximately 54 metres, and the greatest thickness in the lava delta is 275 metres. A preliminary map with different colours according to the thickness of the lava flows is being worked out by USGS geologists. You will get a higher resolution map by clicking on this link:

http://bigislandnow.com/wp-content/uploads/2019/02/usgsmap221.jpg

A final map will be released when all remote sensing data have been collected and processed.

Vents along the line of fissures in and near Leilani Estates are still lightly steaming today, but there is no active lava anywhere. As a consequence, life is starting again progressively in the area. A month ago, a new road was been completed from the “Y” on Highway 132 across the new lava channel to the PGV Geothermal Plant. Now, some property and home owners in and near the flow field have begun bulldozing their own access roads.

Source:Big Island Now.

Source: USGS

Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion)

L’éruption du Piton de la Fournaise poursuit son petit bonhomme de chemin. La stabilité du tremor montre qu’elle devrait se poursuivre encore quelque temps, même si l’activité éruptive n’est pas très intense. Sur les dernières 36 heures, les débits de surface fluctuaient entre seulement 2,5 et 13 mètres cubes par seconde. En conséquence, le front de coulée ne progresse pas ou très peu depuis le 21 février. L’édifice volcanique ne se déforme plus.

Source : OVPF.

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The eruption of Piton de la Fournaise continues in a stable way. The stability of the tremor shows that it is likely to continue for some time, even if eruptive activity is not very intense. Over the last 36 hours, the lava output fluctuated between only 2.5 and 13 cubic metres per second. As a result, the lava flow front has no longer moved forward, or very little, since February 21st. No deformation of the volcanic edifice has been observed.
Source: OVPF.

Source: OVPF

Volcans du monde // Volcanoes around the world

Voici quelques nouvelles de volcans à travers le monde:

Comme je l’ai écrit précédemment, un regain d’activité a été observé sur le Poás (Costa Rica), avec des panaches de gaz et de cendres s’élevant jusqu’à 1 km au-dessus du cratère. Il est fait état de retombées de cendre dans les zones sous le vent. Pour des raisons de sécurité, le parc national a été fermé au public.
Source: OVSICORI.

Depuis le début du mois de janvier, des émissions de cendres ont été observées de façon intermittente, principalement au niveau du Cratère Nord-Est de l’Etna (Sicile) et plus sporadiquement de la Bocca Nuova, ce qui a entraîné la fermeture temporaire de l’aéroport de Catane (voir mes précédentes notes sur ce volcan). Les premières analyses de la cendre ont montré qu’elle ne contenait pas de matériaux juvéniles.
Source: INGV.

Selon le VSI, un bref événement explosif a été enregistré sur l’ Anak Krakatau (Indonésie) le 14 février 2019, bien que les conditions météorologiques aient empêché une bonne observation de l’événement. Au cours des jours suivants, des panaches de gaz et de vapeurse sont élevés à une cinquantaine de mètres au-dessus du volcan dont le sommet s’élève maintenant à 155 mètres au-dessus du niveau de la mer. Le niveau d’alerte reste à 3 (sur une échelle de 1 à 4) . Il est demandé aux habitants et aux visiteurs de rester en dehors de la zone de danger de rayon de 5 km du cratère. Cependant, il semble que certaines agences de voyages aient organisé des excursions et aient débarquésur le volcan.

Des émissions de vapeur et de gaz sont toujours observées sur le Popocatépetl (Mexique). Une activité strombolienne a parfois lieu dans le cratère, avec des matériaux incandescents éjectés jusqu’à 1,5 km sur les flancs du volcan. Le CENAPRED indique qu’un nouveau dôme de lave de 200 mètres de diamètre s’est formé dans le cratère. Il pourrait être la cause d’explosions beaucoup plus violentes. Le niveau d’alerte reste à la couleur Jaune, Phase 2.
Source: CENAPRED.

Le Merapi (Indonésie) est toujours très actif. Le BPPTKG a enregistré six coulées pyroclastiques dans la seule matinée du 18 février 2019. Elles ont parcouru une distance maximale d’un kilomètre vers la rivière Gendol. . Les séismes déclenchés par les avalanches ont duré de 12 à 92 secondes.
Le volume du dôme de lave sommital reste relativement stable par rapport aux semaines précédentes, avec un volume de 461 000 mètres cubes et une croissance de 1300 mètres cubes par jour.
Il est demandé aux habitants d’éviter toute activité dans un rayon de trois kilomètres du sommet du Merapi.
Source: Antara News.

La reprise de l’activité éruptive le 19 février 2019 au Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) se poursuit. Après une baisse de son intensité, le tremor éruptif s’est stabilisé. Aucune déformation significative n’a été observée sur la zone sommitale. Les coulées de lave progressent de manière discontinue. Le front de coulée principal a franchi la rupture de pente des Grandes Pentes.

Source : OVPF.

La situation éruptive est stable sur le Sabancaya (Pérou). On observe actuellement une vingtaine d’explosions par jour. Elles génèrent des panaches de cendre qui montent jusqu’à 3000 mètres de hauteur. Aucune déformation significative de l’édifice volcanique n’a été observée.

Source : INGEMMET, IGP.

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Here is some news from volcanoes around the world.

As I put it before, new activity has been observed at Poás (Costa Rica), with gas and ash plumes rising as high as 1 km, with ashfall in downwind areas. For safety reasons, the National Park was closed to the public.
Source: OVSICORI.

Since the beginning of January ash emissions have intermittently been rising mainly from Mount Etna’s Northeast Crater (NEC) and more sporadically from Bocca Nuova, forcing the temporary closure of Catania Airport (see my previous posts about this volcano). Preliminary assessments of some of the ash deposits showed they contained no juvenile material.
Source: INGV.

According to VSI, a brief explosive event at Anak Krakatau (Indonesia) was recorded on 14 February, 2019 though weather conditions prevented clear views of the event. During the next days, diffuse white plumes rose 50 meres above the summit which now rises 155 metres above sea level. The alert level remains at 3 (on a scale of 1-4), and residents are warned to remain outside of the 5-km radius hazard zone from the crater. However, it seems some travel agencies have organised trips and landed on the volcano.

Steam-and-gas emissions are still observed at Popocatépetl (Mexico). Strombolian activity occasionally occurs within the crater, with incandescent material being ejected as far as 1.5 km onto the flanks. Ashfall has been reported in downwind areas. CENAPRED indicates that a new lava dome about 200 metres in diameter has formed within the crater, which might trigger more violent explosions. The Alert Level remains at Yellow, Phase Two.
Source: CENAPRED.

Mount Merapi (Indonesia) is still quite active,. The Geological Disaster Research and Technology Development Center (BPPTKG) recorded six pyroclastic flows in the sole morning of February 18th, 2019. They travelled a maximum distance of one kilometre towards the River Gendol. Earthquakes triggered by the avalanches had durations ranging from 12 to 92 seconds. The volume of the summit lava dome was still relatively stable as compared with the data taken a week before when its volume reached 461,000 cubic metres, with a growth rate of 1,300 cubic metres per day. Residents are urged to avoid all activities within a three-kilometre radius from Mount Merapi`s peak.
Source: Antara News.

The resumption of eruptive activity on February 19th, 2019 at Piton de la Fournaise (Reunion Island) continues. After a drop in intensity, the eruptive tremor has stabilized. No significant deformation has been observed in the summit area. Lava flows progress in a discontinuous way. The main lava front has crossed the slope break of the Great Slopes.
Source: OVPF.

The eruptive situation is stable on Sabancaya (Peru). There are currently about twenty explosions per day. They generate ash plumes that rise up to 3000 metres above the crater. No significant deformation of the volcanic edifice has been observed.
Source: INGEMMET, IGP.

Situation éruptive du Sabancaya (Source: INGEMMET, IGP)