Étiquette : magma

Hawaï : des séismes sous le Mauna Kea // Hawaii : earthquakes beneath Mauna Kea

L’Observatoire Volcanologique d’Hawaï (HVO) indique que le 26 mars 2026, entre 14 h et 22 h (heure locale), un essaim sismique incluant environ 28 événements tectoniques a été détecté sous le versant nord-est du Mauna Kea, dans la région de Hāmākua. Ces séismes se sont principalement produits à des profondeurs comprises entre 5 et 10 km sous la surface. Les deux plus importants avaient une magnitude de M3,0. La fréquence sismique était plus faible durant les premières heures de la série. Après ces deux séismes de magnitude M3,0, survenus à environ une heure d’intervalle, l’activité sismique s’est interrompue pendant environ 90 minutes avant de reprendre.

Le HVO précise que ces événements tectoniques ne sont pas liés à des mouvements de magma. Au cours des 25 dernières années, des essaims similaires se sont produits dans cette région en 2002, 2004, 2006, 2008 et 2010. On également enregistré quelques séismes isolés de manière sporadique. Les magnitudes maximales ont toutes atteint M3,0, mais la plupart des événements avaient des intensités inférieures à M2,0. Ces séismes se sont produits sous l’édifice du Mauna Kea, au niveau du volcan Kohala sous-jacent, dont la zone de rift s’étend jusqu’à la dorsale sous-marine d’Hilo, à l’est du Mauna Kea.

Ces séismes semblent liés à une libération périodique de contraintes dans l’édifice du Kohala. Ces contraintes s’accumulent progressivement et sont très probablement dues au poids de l’île. Les séismes ne semblent pas être directement liés à la flexion de la lithosphère océanique sous-jacente, comme c’est souvent le cas avec la sismicité au sud de la Grande Île d’Hawaï.

Source: HVO ; photos: C. Grandpey

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The Hawaiian Volcano Observatory (HVO) indicates that on March 26 2026, between 2:00 p.m. and 10:00 p.m. (local time), a swarm of about 28 tectonic earthquakes was detected beneath the northeast side of Mauna Kea, in the Hāmākua region. These earthquakes mainly occurred at depths between 5–10 km below the ground surface. The largest of these events were two M3.0 earthquakes. During the first few hours of the swarm, the earthquake rates were lower. Following the two M3.0 earthquakes, which occurred about one hour apart, the seismic activity stopped for about 90 minutes before resuming.

The HVO specifies that these tectonic events are not related to magma movement. Over the past 25 years, similar clusters of earthquakes in this region have occurred in 2002, 2004, 2006, 2008, and 2010 along with a scattering of isolated earthquakes overtime.  Maximum magnitudes have all been in the M3.0 range with most earthquakes less than M2.0.   The depth of these earthquakes put them beneath the Mauna Kea edifice and into the underlying Kohala volcano, whose rift zone extends all the way to the submarine Hilo ridge east of Mauna Kea.

These earthquakes appear to be related to periodic release of stress in the Kohala edifice.  Stress gradually accumulates over time and is most likely due to the weight of the island.  They do not appear to be directly related to flexural bending of the underlying oceanic lithosphere, as often happens to the south of Hawaii Big Island.

Source: HVO ; photos: C. Grandpey

Le Popocatepetl (Mexique) en 3D // 3D images of Popocatepetl (Mexico)

Le Popocatépetl est l’un des volcans les plus actifs et des plus dangereux d’Amérique car il est situé à proximité de zones densément peuplées. En particulier, le volcan se trouve à seulement 70 kilomètres au sud-est de Mexico, avec plus de 20 millions de personnes sous la menace des nuages de cendres et de débris volcaniques. Haut de 5 426 mètres, c’est le deuxième plus haut sommet du Mexique.

Crédit photo: CENAPRED

El Popo est en activité quasi continue depuis 1994. Son niveau d’alerte est actuellement à la couleur Jaune Phase 2. On observe des panaches de gaz et de cendres qui s’élèvent à plusieurs centaines de mètres au-dessus du sommet, avec parfois des retombées de cendres sur les zones sous le vent. L’accès au sommet est strictement interdit en raison du danger permanent et de son imprévisibilité.

Vue du cratère du Popocatepetl

Pour essayer de mieux anticiper l’activité du volcan, un groupe de chercheurs a cartographié avec précision l’intérieur de l’édifice volcanique. Pendant cinq ans, des spécialistes de l’Université nationale autonome de Mexico ont gravi les pentes du volcan, transportant des kilos de matériel. L’objectif était d’installer de nouveaux sismomètres sur les pentes du Popo pour collecter une importante quantité de données sismiques.

J’ai déjà consacré une note à cette étude le 31 décembre 2025, mais je trouve qu’elle mérite qu’on s’y attarde.

L’intelligence artificielle (IA) pour mieux comprendre le Popocatepetl (Mexique) // Artificial intelligence (AI) to better understand Popocatepetl (Mexico)

 

On enregistre régulièrement des épisodes de trémor sur le volcan, liés aux mouvements du magma et de la circulation des gaz et de l’eau en profondeur. Ce sont autant de petits signaux sismiques captés par les instruments de mesure et qui renferment de précieux indices sur la structure interne du volcan.

 Sismogramme et spectrogramme d’un épisode de trémor harmonique sur le Popo en décembre 2000 (Source : AGU Publications)

Les chercheurs ont fait intervenir l’intelligence artificielle (IA) dans le traitement de ces signaux. Comme l’a précisé une scientifique de la mission, « on a appris à la machine quels étaient les différents types de trémor sismique que l’on peut avoir sur El Popo. » L’algorithme a ensuite pu de lui-même cataloguer les données obtenues et les « traduire » en matière de matériaux, d’état, de température et de profondeur.

Ces résultats ont alors permis aux chercheurs de construire une image 3D de l’intérieur du volcan, jusqu’à 18 kilomètres sous le cratère, rendant visibles les différents conduits volcaniques et la distribution des réservoirs magmatiques. Ils devraient être publiés sous peu et être utiles aux autorités pour la prévention du risque volcanique.

Source : Phys.org

Ce n’est pas la première fois que des scientifiques réussissent à obtenir des images de l’intérieur d’un volcan. Comme je l’ai indiqué dans des notes précédentes, la muographie – qui s’appuie sue les particules cosmiques – a permis d’obtenir des images de volcans comme la Soufrière de la Guadeloupe, du sommet du Stromboli et de volcans japonais. Reste à comprendre comment le magma se comporte dans le système d’alimentation. Cela suppose une étude approfondie des gaz qui sont le moteur des éruptions.

Intérieur de la Soufrière de la Guadeloupre (Source : CNRS / Projet Diaphane)

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Popocatépetl is one of the most active and dangerous volcanoes in the Americas because it is located near densely populated areas. In particular, the volcano is only 70 kilometers southeast of Mexico City, with more than 20 million people under threat from clouds of ash and volcanic debris. At 5,426 meters, it is the second highest peak in Mexico.

El Popo has been almost continuously active since 1994. Its alert level is currently Yellow Phase 2. Plumes of gas and ash are observed rising several hundred meters above the summit, with ashfall sometimes occurring in downwind areas. Access to the summit is strictly prohibited due to the constant danger and its unpredictability.

To try to better anticipate the volcano’s activity, a group of researchers has precisely mapped the interior of the volcanic edifice. For five years, specialists from the National Autonomous University of Mexico climbed the slopes of the volcano, carrying kilograms of equipment. The goal was to install new seismometers on the slopes of El Popo to collect a significant amount of seismic data. Tremor episodes are regularly recorded on the volcano, linked to the movement of magma and the circulation of gases and water deep underground. These are small seismic signals captured by the measuring instruments, containing valuable clues about the volcano’s internal structure.

The researchers used artificial intelligence (AI) to process these signals. As one of the mission’s scientists explained, « We taught the machine the different types of seismic tremors that can occur on El Popo. » The algorithm was then able to automatically catalog the data obtained and « translate » it into terms of materials, state, temperature, and depth. These results allowed researchers to construct a 3D image of the volcano’s interior, extending up to 18 kilometers below the crater, revealing the various volcanic conduits and the distribution of magma reservoirs. These results should be published shortly and will be useful to authorities for volcano risk prevention.

Source: Phys.org.

This is not the first time scientists have succeeded in obtaining images of the interior of a volcano. As I mentioned in previous posts, muography—which relies on cosmic particles—has made it possible to obtain images of volcanoes such as La Soufrière in Guadeloupe, the summit of Stromboli, and Japanese volcanoes. It remains to be understood how magma behaves within the supply system. This requires a thorough study of the gases that drive the eruptions.

Mauna Loa (Hawaï) : observer le passé pour comprendre le futur // Observation of the past to understand the future

L’éruption du Mauna Loa en 2022 fut la première de ce volcan en 38 ans et la première depuis l’avènement des instruments de mesure modernes. Les scientifiques continuent d’étudier le Mauna Loa depuis cette éruption, notamment les changements subtils survenus récemment.
Sur le long terme, les premiers signes de l’éruption de 2022 sont apparus en 2014, avec une hausse de la sismicité et des déformations. Ces paramètres ont fluctué jusqu’en 2019, date à laquelle ils ont recommencé à montrer qu’une éruption était susceptible de se produire. .
En 2021, les scientifiques du HVO ont observé des changements sur un inclinomètre du Mauna Loa. C’était le premier enregistrement d’un signal volcanique par cet instrument. Il indiquait que le magma avait atteint une faible profondeur et constituait un indicateur important de la proximité d’une éruption.
L’éruption de 2022 a débuté le 27 novembre, précédée d’une crise sismique d’une heure et d’un gonflement rapide du sommet. L’éruption a débuté dans la région sommitale avant de se propager dans la zone de rift nord-est du Mauna Loa, où de multiples fissures ont généré des coulées de lave qui ont dévalé la pente en direction de la Saddle Road.
La sismicité s’est ensuite calmée et les déformations observées pendant l’éruption ont été suivies d’une déflation rapide de la chambre magmatique du Mauna Loa. L’éruption a cessé le 13 décembre 2022.
Les GPS ont rapidement commencé à enregistrer des mouvements d’inflation après la fin de l’éruption, probablement dus à la remontée de magma depuis les profondeurs vers la chambre magmatique qui s’était vidangée pendant l’éruption. Ce remplissage rapide s’est poursuivi pendant environ six mois.

Le schéma de déformation autour du sommet du Mauna Loa a changé en novembre 2025. Alors que les instruments indiquaient précédemment un regonflement de la chambre magmatique sous la caldeira sommitale du Mauna Loa, l’inflation s’est déplacée vers un secteur situé sous la partie sud-ouest de la zone sommitale. Ce n’était pas la première fois que ce schéma était observé. Les déformations observées en 2015 avaient évolué de manière similaire. À cette époque, le gonflement de la chambre magmatique sud-ouest s’était poursuivi jusqu’à fin 2016 avant de se déplacer vers la partie centrale située sous la caldeira sommitale. En 2025, la déformation a connu un retour à sa position initiale beaucoup plus rapide ; en effet, dès le 15 décembre, le centre de gonflement se trouvait de nouveau sous la caldeira sommitale.
Fait intéressant, les changements de déformation de 2025 se sont accompagnés de variations du tilt nettement visibles sur un inclinomètre au sommet. Ce n’était pas le cas en 2015, année où seule une déformation volcanique a été enregistrée.
Le fait que cette déformation de 2025 soit détectable par les inclinomètres indique que le magma est encore relativement peu profond à l’intérieur du volcan, probablement entre 2 et 2,8 kilomètres sous la surface. Cependant, la sismicité du Mauna Loa est plus faible que pendant les huit années qui ont précédé l’éruption de 2022. Cela signifie que la déformation observée correspond probablement à un simple remplissage passif de la chambre magmatique, sans aucun signe d’éruption imminente. Ce schéma a également été observé après les éruptions du Mauna Loa en 1975 et 1984. Une inflation rapide a été enregistrée sans forte sismicité. Ce n’est qu’avec la reprise des séismes que le volcan a clairement annoncé sa prochaine éruption.

La préparation de la prochaine éruption pourrait être différente de celle de 2022, notamment si le Mauna Loa reprend un rythme d’éruptions plus rapproché, comme ce fut le cas avant 1984. Le niveau d’alerte volcanique du Mauna Loa est actuellement Normal. Les scientifiques du HVO s’attendent à observer d’autres changements, tels qu’une hausse de la sismicité ou des émissions de gaz, avant toute nouvelle éruption.
Source : USGS / HVO.

 

Graphiques montrant la déformation du sol et les données sismiques au cours de trois éruptions du Mauna Loa : 2022, 1984 et 1975. Les barres vertes indiquent le nombre de séismes de magnitude supérieure à M2,0 pour chaque mois. Les points et lignes bleus correspondent aux variations de longueur de ligne mesurées par des télémètres en 1975 et 1984, et par GPS en 2022, entre deux stations situées de part et d’autre de la caldeira sommitale. Les points noirs du graphique de 2022 représentent les mesures d’inclinaison du sol effectuées par un inclinomètre installé au sommet du Mauna Loa en 1999. (Source : USGS / HVO).

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The 2022 Mauna Loa eruption was the first eruption of this volcano in 38 years and the first during the current era of modern instrumentation. Scientists continue to learn about Mauna Loa monitoring since the 2022 eruption, including subtle recent changes.

The long-term buildup to the 2022 eruption began in 2014, with an increase in seismicity and deformation as measured by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO). These parameters fluctuated until 2019, when they began to increase again.

HVO scientists observed changes in 2021 on a Mauna Loa tiltmeter, representing the first time a volcanic signal was recorded on that instrument. The signal was evidence that magma reached a shallow depth in 2021, and it was an important indicator that the buildup to eruption was evolving.

The 2022 eruption began on November 27, preceded by an hourlong earthquake swarm and rapid summit inflation. It started in the summit region before moving into Mauna Loa’s Northeast Rift Zone.where multiple fissures produced lava flows that travelled downslope toward the Saddle Road.

Seismicity quieted down and deformation during the eruption indicated rapid deflation of Mauna Loa’s magma chambers. The eruption stopped by December 13, 2022.

GPS instruments quickly began to show inflationary motion following the end of the eruption, presumably because magma rose from deeper in the volcano into the magma chambers depleted during the eruption. This rapid refilling continued for about 6 months.

The deformation pattern around Mauna Loa’s summit changed in November 2025. Where previous motions indicated reinflation of magma chamber underneath Mauna Loa’s summit caldera, inflation shifted to a body underneath the southwestern portion of the summit region. This was not the first time this pattern was observed. Deformation seen in 2015 with GPS shifted in a similar way. By that time, inflation of the southwestern magma chamber continued until late 2016 before switching back to the more central body under the summit caldera. In 2025, deformation switched back much faster ; indeed, by December 15, the inflation center was again under the summit caldera.

Interestingly, the 2025 deformation changes were also accompanied by clear changes in tilt at a summit tiltmeter. This was not the case in 2015, when only volcanic deformation was recorded.

The fact that this deformation is detectable on tiltmeters is an indication that magma is still fairly shallow in the volcano, possibly between 2 to 2.8 kilometers below the surface. However, there is less seismicity at Mauna Loa than at almost any time during the 8 years of unrest before the 2022 eruption. This means the deformation we are seeing is likely just passive refilling in the volcano, with no indication that it is moving toward eruption.

This pattern was observed following the 1975 and 1984 Mauna Loa eruptions as well. Rapid inflationary deformation was recorded without much seismicity. It wasn’t until earthquakes started again that the volcano clearly began moving toward its next eruption.

Buildup to the next eruption might not look the same as it did in 2022. Especially if Mauna Loa returns to producing eruptions more frequently than decades apart, as it did prior to 1984. The Volcano Alert Level for Mauna Loa is currently at Normal. HVO scientists expect to see additional changes such as increased seismicity or gas emissions before any future eruption.

Source : USGS / HVO.

Analyse des inclusions pour mieux comprendre le magma // Analysis of inclusions to better understand magma

Les gaz volcaniques peuvent nous fournir des informations essentielles avant une éruption. Pour les analyser, les scientifiques du HVO font appel à des pétrologues, spécialistes de l’étude de la formation des roches et des minéraux, capables de détecter les gaz emprisonnés dans les roches volcaniques. La mesure des gaz contenus dans les roches volcaniques permet d’estimer leur composition et la profondeur du magma avant l’éruption et l’émission de la lave. Ces gaz emprisonnés sous la surface sont appelés éléments volatils et peuvent se présenter sous forme solide, liquide ou gazeuse.

L’expression « gaz » désigne un élément volatil passé à l’état de vapeur. Les gaz les plus fréquemment émis en surface (ou éléments volatils en phase vapeur) sont l’eau, le dioxyde de carbone (CO₂) et le dioxyde de soufre (SO₂).

Les scientifiques peuvent mesurer les éléments volatils piégés dans le magma avant son éruption en analysant de minuscules gouttelettes emprisonnées dans des cristaux comme l’olivine. Ces gouttelettes, appelées inclusions, peuvent contenir différents matériaux : des inclusions de magma (liquide) ou des inclusions fluides. Les inclusions de magma contiennent le magma à l’état solide, tandis que les inclusions fluides peuvent contenir des gouttelettes d’eau, de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre à l’état liquide ou gazeux. Une fois piégée, l’inclusion est contenue dans le cristal qui l’entoure, qui agit comme une capsule de pression et conserve des informations sur le magma au moment de sa formation.

Les inclusions fluides dans les volcans sont principalement composées de dioxyde de carbone. Aux températures magmatiques (1 200 °C, soit 2 192 °F), la densité du dioxyde de carbone dépend fortement de la pression, elle-même influencée par la profondeur du magma à cet instant précis. Ainsi, en mesurant la densité du dioxyde de carbone au sein d’une inclusion fluide, on peut estimer la pression à laquelle cette inclusion a été piégée dans le cristal en croissance et en déduire la profondeur à laquelle se trouvait le magma lors de la formation de ce cristal. La détermination de la profondeur de stockage des cristaux est essentielle pour comprendre où résident et comment se comportent les magmas, superficiels ou profonds, sous la surface avant une éruption.

La densité des inclusions fluides est mesurée en préparant de fines lames de cristaux, analysées par spectroscopie Raman. La spectroscopie Raman est définie comme « une méthode d’analyse chimique non invasive. C’est une spectroscopie vibrationnelle à l’instar de la spectroscopie infrarouge (IR) qui fournit une caractérisation simultanée de la composition chimique d’un matériau, de son environnement ou encore de son degré d’oxydation. » L’une des difficultés de ce processus réside toutefois dans la taille infime des inclusions fluides, qui les rend difficiles à identifier. Leur diamètre peut varier de 0,010 mm à 0,10 mm environ.

En 2025, des scientifiques du HVO ont animé et participé à un atelier à l’Université d’Hawaï à Hilo, destiné aux étudiants de premier cycle et aux professeurs. Cet atelier portait sur la préparation et l’identification des échantillons d’inclusions fluides. Les participants ont appris les techniques de laboratoire permettant d’identifier les inclusions fluides et de préparer correctement les cristaux pour la spectroscopie Raman. Les résultats préliminaires d’étude d’échantillons s’étalant de mi-janvier 2025 à début juillet 2025 montrent que les magmas provenaient d’une profondeur d’environ 1,6 km sous la surface, ce qui correspond à l’emplacement de la chambre magmatique superficielle de l’Halemaʻumaʻu.

Voici deux images d’un cristal d’olivine observé au microscope pétrographique (ou polarisant).

L’image A montre l’olivine avec inclusion de magma (melt – couleur jaunâtre) contenant une bulle de gaz (cercle noir).

L’image B est un gros plan de l’olivine mettant en évidence une inclusion fluide (cercle noir, point blanc au centre) et une inclusion de magma (melt).

Source : Volcano Watch, USGS / HVO.

 Cette étude sur les inclusions en milieu volcanique a fait remonter en moi le souvenir d’une très longue conversation que j’ai eue un jour à Nicolosi (Sicile) avec Roberto Clocchiatti qui m’a expliqué l’intérêt d’étudier les inclusions pour mieux appréhender le comportement du magma. Roberto m’a conseillé la lecture de plusieurs ouvrages. Un de ces moments précieux que j’ai eu le privilège de vivre sur le terrain volcanique…

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Volcanic gases can give us critical information in the lead up to an eruption. To analyse them, HVO scientists need to turn to petrologists who study the origins of rocks and minerals and who can find gases trapped within volcanic rocks. Gases within volcanic rocks can be measured to estimate gas compositions and magma storage depths before lava erupts on the surface. These gases trapped below the surface are called volatiles whose composition can be a solid, liquid or vapor phase.

When referred to as a gas, it means a volatile transitioned into the vapor phase. The most common gases – or vapor phase volatiles – emitted at the surface are water, carbon dioxide (CO2) and sulfur dioxide (SO2).

Scientists can measure volatiles trapped within the magma before it erupts by analyzing tiny droplets that become trapped within crystals such as olivine. These tiny droplets, called inclusions, can contain different materials. They can be melt inclusions or fluid inclusions. Melt inclusions contain the magma, in solid form, while fluid inclusions can contain drops of water, carbon dioxide and sulfur dioxide in the liquid or gas phase. Once an inclusion is trapped, the surrounding crystal acts as a pressure-capsule and retains information about the magma at the time the inclusion was formed.

Fluid inclusions in volcanoes are dominantly composed of carbon dioxide. At magmatic temperatures – 1,200 degrees Celsius, 2,192 degrees Fahrenheit- the density of the carbon dioxide strongly depends on pressure, which is influenced by the depth of the magma at that point in time.

Thus, if we can measure the density of the carbon dioxide within a fluid inclusion, we can estimate the pressure at which that fluid inclusion was trapped in the growing crystal and infer the depth under the volcano where the magma was when that crystal grew. Determining storage depths of crystals has large implications for how we understand volcanoes and how shallow or deep magmas reside below the surface before they rise to erupt.

Fluid inclusion density is measured by creating thin slices of the crystals that are analyzed using Raman Spectroscopy. One challenge in this process, however, is that fluid inclusions are so very tiny they can be hard to identify. They can range in size from about 0.0004 (0.010 mm) to 0.004 inches 0,10 mm) in diameter.

Hawaiian Volcano Observatory scientists in 2025 conducted and participated in a short workshop at University of Hawaiʻi at Hilo for undergraduate students and professors discussing fluid inclusion sample preparation and identification. They learned laboratory techniques for identifying fluid inclusions and how to properly prepare the crystals for Raman Spectroscopy. Preliminary results from episodes that span from mid-January 2025 to early July 2025 show that the magmas came from about 1.6 km deep beneath the surface, which is the location of the shallow Halemaʻumaʻu magma chamber.

Source : USGS / HVO.