Le danger des gaz sur les volcans actifs // The danger of gases on active volcanoes

Selon INVOLCAN, le volcan Cumbre Vieja à La Palma a émis entre 6 000 et 9 000 tonnes de SO2 par jour au cours de la dernière éruption. Les gaz qui sont initialement dissous dans le magma se séparent du magma pendant l’éruption et sont libérés dans l’atmosphère à des températures et des vitesses élevées. Il ne faut pas oublier que les gaz sont le moteur des éruptions et leur étude est essentielle à la compréhension du dynamisme éruptif.
Les gaz peuvent également s’échapper de petites fissures dans l’édifice volcanique et dans la zone environnante. Les scientifiques surveillent attentivement ces fumerolles car certains gaz, comme le dioxyde de carbone, sont lourds et peuvent se déplacer à quelques centimètres au-dessus du sol avant de se disperser dans l’atmosphère.
Les gaz éjectés dans l’atmosphère peuvent provoquer des pluies acides en se condensant ou pendant un épisode pluvieux. Ils peuvent alors endommager les cultures mais aussi provoquer des maux de tête, des irritations de la peau et des yeux. Cela se produit essentiellement à proximité du volcan en éruption. Plus on s’en éloigne, plus les gaz se diluent dans l’atmosphère et deviennent beaucoup moins agressifs.
On a beaucoup parlé dans les médias du nuage de SO2 de l’éruption de La Palma. Il devait atteindre l’Espagne continentale puis la France, mais le risque de problèmes de santé ou de pluies acides dans ces pays est très faible. En effet, le nuage de SO2 dilué passe à environ 5 km au-dessus de nos têtes et la seule indication de sa présence sera un léger voile de brume dans le ciel.
La lave est encore loin de l’océan à La Palma. Le front de coulée le plus proche doit encore parcourir plus de deux kilomètres pour atteindre le littoral. Au début de l’éruption, certaines personnes s’inquiétaient de ce qui se passerait si la lave pénétrait dans la mer.
Ce phénomène s’est produit à plusieurs reprises à Hawaii et l’Observatoire des volcans d’Hawaii (le HVO) a mis en garde à plusieurs reprises les gens contre les dangers des entrées de lave dans l’océan. Malgré ces avertissements, les populations locales et les touristes se mettent souvent en danger en s’approchant trop près de l’entrée de lave dans l’océan.
Le panache blanc produit par l’interaction de la lave et de l’eau de mer peut sembler inoffensif, mais il ne l’est pas. Le contact brutal entre la lave très chaude (1100°C) et l’eau froide (25°C) génère une brume volcanique baptisé « laze » (abréviation de lava haze) par les Hawaiiens; il est composé de vapeur d’eau de mer condensée mêlée d’acide chlorhydrique et de minuscules éclats de verre volcanique.
Ce panache se forme lorsque la lave chaude porte l’eau de mer à ébullition jusqu’à vaporisation. Le processus génère une série de réactions chimiques qui entraînent la formation d’un nuage blanc que les visiteurs doivent éviter car il peut provoquer une irritation de la peau et des yeux, voire des difficultés respiratoires. De plus, les vagues de l’océan qui déferlent sur une entrée de lave active peuvent projeter de l’eau de mer bouillante loin à l’intérieur des terres, avec un risque de brûlure pour quiconque se trouverait sur son passage. S’approcher trop près d’une entrée de lave est risqué. Sur la base de décennies d’expérience, le HVO conseille aux touristes de rester à 400 m de l’endroit où la lave pénètre dans la mer.
La direction du vent doit elle aussi être prise en compte. Lorsque le vent vient de la mer, il entraîne le panache nocif vers l’intérieur des terres et il peut devenir un réel danger pour les visiteurs.
Jusqu’à présent, quatre décès sur le Kilauea ont été liés à des entrées de lave dans l’océan.
Source : HVO, INVOLCAN.

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According to INVOLCAN, the Cumbre Vieja volcano in La Palma has emitted between 6,000 and 9,000 tons of SO2 a day. The gases that are initially dissolved in magma separate from the magma during the eruption and are released into the atmosphere at high temperatures and speeds. One should not forget that the gases are the motor of the eruption.

The gases can also escape from small fissures in the volcanic edifice and in the surrounding area. Scientists carfully monitor these fumaroles as some gases, such as carbon dioxide are heavy and can create a cloud that moves just a few centimeters above the ground before boing dispersed in the atmosphere.

Gases ejected into the atmosphere can cause acid rain when they meet with condensation or the beginning of rainfall. They can damage crops but also cause headaches, skin and eye irritation. This happens in the vicinity of the erupting volcano. Farther away, the gases get diluted in the ambient air and become far less aggressive.

A lot has been said in the media about the SO2 cloud from the La Palma eruption. It was expected to reach continental Spain and then France, but the risk of health problems or acid rain in these countries is very low. Indeed, the diluted SO2 cloud travels about 5 km above our heads and the only indication that id exists would be a slight veil of mist in the sky.

Lava is still far from the ocean in La Palma. The nearest flow front still has to travel more than two kilometres to reach the coastline. In the early phase of the eruption, some people worried about what would happen if lava entered the sea.

This phenomenon occured several times in Hawaii and the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has repeatedly cautioned people about the hazards of ocean entries. However, local people and tourists often put themselves at risk by approaching the ocean entry too closely.

The white plume produced when lava enters the sea may look harmless, but it is not. The vigorous interaction between very hot (1100°C) lava and cold (25°C) water generates a voluminous white « laze » (short for lava haze) composed of condensed seawater steam laced with hydrochloric acid and tiny shards of volcanic glass.

This laze is formed as hot lava boils seawater to dryness. The process leads to a series of chemical reactions that result in the formation of a billowing white cloud that visitors should avoid as it can cause skin and eye irritation and breathing difficulties. Moreover, ocean waves washing over an active entry can send boiling seawater farther inland than expected, scalding anyone in its path. Approaching a lava entry too closely is risky. Based on decades of experience observing ocean entries, HVO advises people to stay 400 m away from where lava enters the sea.

The wind direction should be taken into account. When the wind blows from the sea, it carries the noxious plume inland and it can become a real danger to visitors.

Until now, four deaths on Kilauea have been related to ocean entry hazards.

Source: HVO, INVOLCAN.

Panache de vapeur et de gaz sur le site d’arrivée de la lave dans l’océan à Hawaii

Explosion littorale à Hawaii

(Photos: C. Grandpey)

Le soufre du Kilauea (Hawaii) // The sulfur of Kilauea Volcano (Hawaii)

Le soufre est un élément chimique très répandu sur les volcans actifs où on peut le trouver sous différentes formes.
Pour de nombreux Hawaiiens, le premier contact avec les éruptions du Kilauea se fait par le « vog », raccourci pour « volcanic fog », autrement dit « brouillard volcanique », un mélange de dioxyde de soufre et de particules de sulfates. Cependant, sur le Kilauea, le soufre ne se limite pas aux composants du « vog ».

Le dioxyde de soufre (SO2) et le «vog»: Le «vog» affecte les îles hawaïennes depuis la nuit des temps, depuis que les masses des îles ont percé la surface de l’océan, ce qui a permis aux gaz volcaniques de se répandre directement dans l’atmosphère. Lorsque le magma monte vers la surface, la diminution de la pression sur la roche fondue entraîne la dissolution de soufre et d’autres éléments volatils qui vont former divers gaz. Lorsque le magma atteint une faible profondeur, le soufre dissous forme principalement du SO2. Une fois émis dans l’air, le SO2 réagit avec l’oxygène, l’humidité atmosphérique, la lumière du soleil et d’autres gaz et particules pour créer le «vog» qui est emporté par les alizés.

Le dioxyde de soufre (SO2) et l’éruption: Avec l’éruption dans la Lower East Rift Zone (LERZ) et l’affaissement du sommet du Kilauea, les émissions de SO2 ont considérablement augmenté. Leurs niveaux sont maintenant trois à sept fois plus élevés qu’avant le début de l’éruption en cours. La plus grande partie du SO2 émis sur la LERZ est émise lorsque la lave sort des fractures actives, bien qu’une partie du SO2 soit également émise par les coulées de lave et l’entrée de cette dernière dans l’océan.
Les fortes émissions de gaz dans la LERZ, principalement au niveau de la Fracture n° 8, ont entraîné une augmentation du «vog» et une mauvaise qualité de l’air en aval des bouches actives. Lorsque soufflent les alizés, le ‘vog’ est envoyé vers le sud et l’ouest, d’abord à travers le district de Puna, puis vers le district de Ka’u et le long de la côte de Kona, avant d’être emporté vers le large. Sous certaines conditions de vent, le ‘vog’ peut atteindre le sommet du Mauna Kea et traverser l’Océan Pacifique jusqu’à Guam, à environ 6 500 kilomètres du Kilauea.

Le sulfure d’hydrogène (H2S): Lorsque SO2 provenant du magma peu profond interagit avec les eaux souterraines, le SO2 se dissout et peut être réémis sous forme de sulfure d’hydrogène (H2S). Ce processus produit l’odeur d’œuf pourri observée sur les sites hydrothermaux tels que les Sulfur Banks dans le Parc National des Volcans. Le nez de l’Homme est très sensible au H2S, et la plupart des gens détectent son odeur d’œuf pourri à des concentrations dix mille fois plus faibles que les niveaux considérés comme dangereux pour la santé.

Le soufre natif: Le soufre est également stable sous sa forme élémentaire, connue sous le nom de «soufre natif». Cette forme de soufre présente une structure cristalline de couleur jaune. Sur le Kilauea, on trouve du soufre natif auprès des fumerolles volcaniques, telles que les Sulfur Banks, où sont émis aussi bien du SO2 et que du H2S.
Le soufre natif, formé à partir d’une réaction chimique (SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O), n’est stable à l’état solide qu’à des températures relativement basses en milieu volcanique et inférieures à 115° C. Au-dessus de cette température, le soufre fond, formant un liquide de couleur orange vif. Un bon endroit pour observer ce liquide orange est le cratère du volcan Kawah Ijen sur l’île de Java en Indonésie. À l’intérieur du cratère, le soufre natif est extrait dans des conditions très difficiles et malsaines. À des températures plus élevées (près de 200° C), le soufre fondu prend des nuances de rouge très spectaculaires. Si la température approche les 450° C et que l’oxygène atmosphérique est présent, le soufre natif brûle et forme du dioxyde de soufre (S + O2 = SO2).
Source: HVO.

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Sulfur is a widespread chemical element on active volcanoes where it can be found in different forms.

For many Hawaii residents, interaction with Kilauea Volcano’s eruptions is through “vog” short for “volcanic fog” a hazy mixture of sulfur dioxide gas and sulfate particles. However, sulfur on Kilauea is not limited to vog components.

Sulfur is an exceptional element in that its atoms have a range of electron configurations (commonly referred to as oxidation states). This results in spectacularly diverse forms of sulfur, many of which are found on Kilauea, some of which are described here below.

Sulfur dioxide (SO2) and ‘vog’: ‘Vog’ has impacted the Hawaiian Islands ever since island landmasses rose above the ocean’s surface, which allowed volcanic gases to be released directly into the atmosphere. As magma rises toward the surface, decreasing pressure on the molten rock causes dissolved sulfur and other volatile elements to form various gases. When magma reaches shallow depths, dissolved sulfur primarily forms SO2 gas. Once emitted into the air, SO2 reacts with oxygen, atmospheric moisture, sunlight, and other gases and particles to create the ‘vog’ that is blown by thr trade winds.

Sulfur dioxide (SO2) and the eruption: With Kilauea’s ongoing eruption in the Lower East Rift Zone (LERZ) and continued summit subsidence, SO2 emissions from the volcano have increased substantially. Their levels are now three to seven times higher than before the current activity began. Most of the SO2 released on the LERZ is produced as lava is erupted from the active fissures, although some SO2 is also emitted from the lava flows and ocean entry.

High gas emissions from the LERZ, primarily Fissure 8, have resulted in increased ‘vog’ and poor air quality downwind of the active vents. During typical trade winds, ‘vog’ is carried south and west across the Puna District, then on toward Ka’u and along the Kona coast, before being blown farther offshore. During certain wind conditions, ‘vog’ has reached the summit of Mauna Kea and stretched across the Pacific as far away as Guam, about 6,500 kilometres from Kilauea.

Hydrogen sulfide (H2S): When SO2 gas from shallow magma interacts with groundwater, the SO2 dissolves and can be re-emitted as hydrogen sulfide gas (H2S). This process produces the rotten egg scent noted at hydrothermal features such as Sulphur Banks in Hawai‘i Volcanoes National Park. Human noses are highly sensitive to H2S, and most people can detect its rotten egg smell at concentrations about ten thousand times lower than levels considered to be hazardous to health.

Native Sulfur: Sulfur is also stable in its elemental form, known as “native sulfur.” This form of sulfur is a yellow crystalline solid. At Kīlauea, native sulfur is found at volcanic fumaroles, such as Sulphur Banks, where both SO2 and H2S gases are emitted.

Native sulfur, formed from a chemical reaction (SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O), is stable in solid form only at relatively low volcanic temperatures of less than 115°C. Above this temperature, sulfur melts, forming a vivid orange liquid. A typical place to observe this orange liquid is the crater of Kawah Ijen Volcano on the island of Java in Indonesia. Inside the crater, native sulfur is extracted in very difficult and unhealthy conditions. At hotter temperatures (near 200°C), molten sulfur turns dramatic shades of red. If temperatures approach 450° C and atmospheric oxygen is present, native sulfur burns, forming sulfur dioxide (S + O2 = SO2).

Source: HVO.

Naissance du « vog » dans le cratère de l’Halema’uma’u

Soufre des Sulfur Banks dans le Parc National des Volcans d’Hawaii

Concrétion de soufre sur l’île de Vulcano (Sicile)

Draperie de soufre sur le Kawah Ijen (Indonésie)

Photos: C. Grandpey

Kilauea (Hawaii): Dernières nouvelles de l’éruption le 21 mai 2018 // Latest news of the eruption on May 21st, 2018

9 heures (heure française) : Inutile de se lancer dans de longs discours pour décrire la situation actuelle dans Lower Puna. Les images parlent d’elles-mêmes. En cliquant sur le lien ci-dessous, vous verrez une bonne vidéo réalisée par la compagnie Paradise Helicopters (elle est basée à l’aéroport de Hilo et je la recommande pour son sérieux). Les fractures 6 et 17 continuent à émettre des projections de lave, tandis que de volumineuses coulées sortent de la Fracture n° 20. Comme je l’ai écrit dans une note précédente, deux bras ont atteint l’océan sur la côte sud-est de Puna. Cependant, le HVO indique qu’une fracture s’est ouverte dimanche matin sous la branche orientale de la coulée, ce qui a entraîné la lave dans le sous-sol. Cette situation pourrait provoquer des changements dans le parcours de la lave vers l’océan. Pohoiki Road et la Highway 137 ont toutes deux été recouvertes par la lave, mais la Highway 132 reste accessible. Aucune lave n’est actuellement émise par les fractures dans la subdivision des Leilani Estates.
Les émissions de gaz volcaniques ont triplé à la suite des émissions de lave de la Fracture n° 20. Les concentrations de SO2 sont élevées dans toute la région en aval des bouches éruptives le long des fractures. La Protection Civile indique que la brume volcanique (laze = lava haze) produite par le contact de la lave et de l’eau de l’océan peut provoquer une irritation des poumons, des yeux et de la peau.

Source: HVO & Protection Civile.

 https://vimeo.com/271022846

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21h00 (heure française): Après les deux journées dramatiques traversées pendant l’éruption avec de nouvelles évacuations en urgence et l’arrivée de la lave dans l’océan, celles du 20 mai et le début du 21 mai sont relativement calme. La lave a traversé la route 137 et continue d’entrer dans l’océan avec deux coulées émises par la fracture n° 20.
Selon le HVO, cette lave est un bon exemple de l’imprévisibilité d’une coulée pahoehoe. Sa trajectoire dépend en grande partie du terrain et de sa composition chimique. Dimanche après-midi, les coulées avaient environ 200 mètres de large et étaient séparées d’environ 250 mètres.
Une cavité est apparue dimanche matin, peut-être au niveau d’une fracture qui s’est élargie, le long de la coulée la plus à l’est. En conséquence, la lave est happée par cette cavité et personne ne sait exactement où va cette lave, ni où elle pourrait resurgir, ni même si elle réapparaîtra. Quand une cavité semblable s’est formée lors d’une éruption précédente, la lave qui s’y est infiltrée n’est jamais réapparue.
Pour le moment, les instruments de mesures ne montrent aucun signe de ralentissement ou d’arrêt de l’éruption. Au moins 47 structures ont été officiellement détruites, mais c’est probablement davantage car ce nombre ne prend pas en compte les structures détruites pendant la nuit du 17 mai à Malama Ki.

Il convient de noter qu’une petite coulée de lave provenant de la fracture n° 22 est entrée dans le site de la centrale géothermique Puna Geothermal Venture (PGV). La coulée avance dans la direction opposée de celles qui entrent dans l’océan. La lave a pris la direction du nord-ouest en direction de la plate-forme où se trouvent les puits de la PGV, mais elle semble s’être arrêtée à 200 ou 300 mètres de la centrale proprement dite. Les techniciens sont dans la dernière phase d’obturation de deux des trois puits : le KS 9 et le KS 6, mais ils ont du mal à obturer le troisième puits, le KS 14.

Source: HVO et Protection Civile.

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9 a.m. (French time): By clicking on the link below, you will see a good video of the eruption in Lower Puna shot by Paradise Helicopters. Spattering continues from Fissures 6 and 17 with significant lava flows being erupted from Fissures 20. As I put it in a previous post, two of these lava flows from Fissure 20 reached the ocean along the southeast Puna coast. However, a crack opened under the east lava channel on Sunday morning, diverting the lava from the channel into underground voids. This may cause changes downslope in the channel system and the ocean entry. Pohoiki Road and Highway 137 have both been covered with lava, but Highway 132 is still open. No lava is currently erupting in the Leilani Estates subdivision.

Volcanic gas emissions have tripled as a result of the voluminous eruptions from Fissure 20. SO2 concentrations are elevated throughout the area downwind of the vents. Civil Defense warns that volcanic laze (lava haze = brume produite par le contact de la lave et de l’eau de l’océan)  can become a health hazard and cause lung, eye and skin irritation.

Source: HVO & Civil Defense.

https://vimeo.com/271022846

Voici une carte diffusée le 20 mai par l’USGS. Elle montre l’emplacement des coulées sur terre et les entrées dans l’océan.

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9 p.m. (French time): After two dramatic days of the ongoing eruption forcing more emergency evacuations and the lava flow reaching the ocean, May 20th and the beginning of May 21st are relatively quiet. Lava crossed Highway 137 and is still entering the ocean from two flows emanating from fissure 20.

This lava is a good example of how unpredictable a pahoehoe flow can be. It is largely determined by the terrain and the composition of the magma. On Sunday afternoon, the flows were about 200 metres wide and separated by about 250 metres.

A hole developed, possibly out of a crack on the surface that widened, along the more easterly flow Sunday morning. As a consequence, the flow is being robbed because lava is flowing down and nobody knows exactly where that lava is going, nor where it might crop up or if it will ever crop up again. When a hole formed during a previous eruption, the lava that went in never came back up again.

For the time being, the scientific parameters show no signs of the eruption slowing or ending. At least 47 structures have now officially been destroyed, but it is probably more as the count does not include any structures destroyed on May 17th at night in Malama Ki.

It should be noted that a small lava flow from fissure No. 22 has entered the Puna Geothermal Venture property. The flow is moving in the opposite direction from the flows that are entering the ocean. Lava moved northwest toward the well pad at PGV but it seems to have stalled between 200 and 300 metres from the geothermal power plant itself. Technicians are in the final stages of quenching two of the three PGV wells: KS 9 and KS 6, but are facing difficulties quenching the third well, KS 14.

Source: HVO & Civil Defense.

Arrivée de la lave dans l’océan (Crédit photo: USGS)