Étiquette : magma chamber

Modélisation 3D de la chambre magmatique du Stromboli // 3D model of Stromboli’s magma chamber

Les scientifiques de l’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia) et du CNT (Centro Nazionale Terremoti) viennent de réaliser une modélisation 3D de la chambre magmatique du Stromboli, située entre 2 et 4 km de profondeur. Ils ont pu réaliser cette tâche grâce aux images acquise par technologie tomographique, semblable à celle utilisée dans les hôpitaux. Les résultats ont été publiés dans la revue Geophysical Research Letters.
Domenico Patane, chercheur à l’INGV explique que « le projet est né de la nécessité d’en savoir plus sur la structure interne du volcan.» Pour ce faire, les scientifiques ont installé 20 stations sismiques temporaires sur l’île, en plus du réseau de 13 stations permanentes, et ils l’ont complété par 10 sismomètres au fond de la mer (Ocean-Bottom Seismometers, OBS), ce qui a permis pour la première fois d’explorer la partie sous-marine du volcan.
« La surveillance géophysique et géochimique du Stromboli au cours des dernières années a été renforcée par l’INGV, surtout après la crise éruptive de 2002-2003, le tsunami du 30 décembre 2002 et le paroxysme du 5 avril 2003 ». Les recherches ont intégré les données acquises en 2006 à bord du navire de recherche Urania du CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), en même temps que des enregistrements d’événements sismiques locaux effectués par le réseau permanent.
« Il a été possible de définir pour la première fois la géométrie de la chambre magmatique superficielle du Stromboli, qui s’étend depuis l’île proprement dite jusqu’au Strombolicchio. Ce dernier représente la cheminée centrale de l’ancien volcan, émergé il y a environ 200 000 ans au nord-est de Stromboli et aujourd’hui presque totalement érodé. »
Les images tomographiques montrent deux régions présentant des anomalies, à différentes profondeurs, là où est stocké le magma qui alimente l’activité permanente du Stromboli. De plus, grâce aux images tomographiques de la croûte de surface, les scientifiques possèdent maintenant un modèle physique en 3D de la géométrie de la chambre magmatique, ce qui devrait contribuer à l’avenir à effectuer de meilleures prévisions des phénomènes volcaniques.

Source : ANSA.it.

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Scientists from INGV (CNRS) and CNT (Centro Nazionale Terremoti) have just completed a 3D model of the magma chamber of Stromboli Volcano, located between 2 and 4 km deep. They were able to perform this task with images acquired by tomographic technology, similar to that used in hospitals. The results were published in the journal Geophysical Research Letters.
Domenico Patane, a researcher at INGV, explains that « the project was born of the need to know more about the internal structure of the volcano. » To do this, scientists installed 20 temporary seismic stations on the island, beside the network of 13 permanent stations, and completed it with 10 seismometers at the bottom of the sea (Ocean-Bottom Seismometers, OBS), allowing for the first time to explore the underwater part of the volcano.
« The geophysical and geochemical monitoring of Stromboli in recent years has been reinforced by INGV, especially after the eruptive crisis of 2002-2003, the tsunami of 30 December 2002 and the eruption of 5 April 2003 ». The research incorporated data acquired in 2006 on board the research vessel Urania of CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), together with records of local seismic events carried out by the permanent network.
« It was possible to define for the first time the geometry of the shallow magma chamber of Stromboli, which extends from the island proper to Strombolicchio. The latter represents the central chimney of the ancient volcano, emerged some 200,000 years ago northeast of Stromboli and now almost totally eroded.  »
The tomographic images show two regions with anomalies at different depths, where the magma that supplies the permanent activity of Stromboli is stored. Moreover, thanks to the tomographic images of the surface crust, scientists now possess a 3D physical model of the geometry of the magmatic chamber, which should contribute in the future to better predictions of volcanic phenomena.
Source: ANSA.it.

Source: INGV / La Sicilia

Photo: C. Grandpey

Les chambres magmatiques du Mt St Helens (Etats Unis) // The magma chambers of Mt St Helens

drapeau-anglaisDans trois notes rédigées en mai, juin et juillet 2014, j’indiquais que les scientifiques américains avaient l’intention d’utiliser des explosifs et d’enregistrer les ondes sismiques produites dans la région du Mont St Helens afin de mieux comprendre les mouvements du magma sous le volcan. Les résultats de cette campagne de mesures ont été dévoilés le 3 novembre lors d’une réunion de la Geological Society of America à Baltimore (Maryland).
Les scientifiques ont pour la première fois cartographié le système d’alimentation qui se cache sous le Mont St. Helens. Il comprendrait une énorme chambre magmatique située entre 5 et 12 kilomètres sous la surface et une autre encore plus grande entre 12 et 40 kilomètres sous la surface. La manière dont les deux chambres sont liées pourrait expliquer le déroulement de l’éruption 1980.
La détonation d’explosifs a envoyé des ondes dans la croûte et les sismomètres les ont enregistrées. En prenant en compte la durée de déplacement des ondes (elles se déplacent plus lentement dans les chambres magmatiques que dans les roches denses), les chercheurs ont pu reconstituer une image tomographique de la croûte à des profondeurs comprises entre 5 et 40 kilomètres. Pour cartographier les 5 premiers kilomètres de la croûte, ils ont placé 920 sismomètres près du sommet du volcan. Il ont enregistré les ondes produites par les explosions, mais aussi les petits séismes qui se produisent fréquemment près du St. Helens et même le bruit haute fréquence produit en permanence par la Terre elle-même. Pour terminer, ils ont installé un ensemble de 75 sismomètres qui resteront jusqu’en 2016 autour du volcan afin d’enregistrer les séismes qui permettent d’obtenir des images jusqu’à 80 kilomètres de profondeur.
Les images récoltées à partie des dernières données sismiques montrent que le Mont St. Helens pourrait ne pas être le seul volcan alimenté par la chambre magmatique profonde (juste à l’est de la chambre proche de la surface). En effet, la chambre profonde se situe entre le Mont St. Helens, le Mont Adams, et un ensemble de volcans éteints connus sous le nom de champ volcanique Indian Heaven, ce qui laisse supposer que la chambre magmatique profonde pourrait tous les alimenter.
Malgré ces dernières découvertes, beaucoup de questions restent sans réponse sur le Mont St Helens. En particulier, les scientifiques aimeraient connaître les dimensions de la chambre magmatique profonde.
Source: Science Mag: http://www.sciencemag.org/

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drapeau-anglaisIn three notes written in May, June and July 2014, I indicated that US scientists intended to detonate explosives and record the seismic waves they produce in the Mt St Helens area in order to better understand magma movements beneath the volcano. The results of the campaign were unveiled on November 3rd at a meeting of the Geological Society of America in Baltimore, Maryland.
Geoscientists have for the first time revealed the magma plumbing beneath Mount St. Helens. The emerging picture includes a giant magma chamber, between 5 and 12 kilometres below the surface, and a second, even larger one, between 12 and 40 kilometres below the surface. The two chambers appear to be connected in a way that could help explain the sequence of events in the 1980 eruption.
The detonation of explosives sent waves of energy into the crust, and the seismometers picked up reflections. Based on the expected travel times of the energy waves—they travel more slowly through magma chambers than through dense rock—the researchers could piece together a tomographic image of the crust between depths of 5 and 40 kilometres. To map the upper 5 kilometres of crust, they placed 920 seismometers near the volcano summit and monitored them not only for reflections from the explosions, but also the small earthquakes that occur frequently near Mount St. Helens and even the high-frequency noise produced constantly by Earth itself. Finally, they placed a set of 75 long-lasting seismometers around the volcano, where they will remain until 2016 to listen for earthquakes that can help produce images down to 80 kilometres.
The images they are building from that data show that Mount St. Helens might not be the only volcano fed by the deep chamber, which lies just to the east of the shallow chamber. Indeed, the deep chamber sits between Mount St. Helens, Mount Adams, and a set of extinct volcanoes called the Indian Heaven volcanic field, suggesting that the deep chamber might be supplying magma to all of them.
More questions need to be answered about Mt St Helens. Scientists would like to know how extensive the deepest magma chamber is.
Source: Science Mag: http://www.sciencemag.org/

St-Helens-blog

Adams-pour-blog

Mt St Helens & Mt Adams: Une même alimentation magmatique?

(Photos: C. Grandpey)

Réservoir et chambre magmatiques à Yellowstone // Magma reservoir and chamber at Yellowstone

drapeau francaisUne étude récente réalisée par des scientifiques de l’Université de l’Utah et publiée dans la revue Science fournit pour la première fois une vue complète du système d’alimentation du volcan de Yellowstone. L’étude montre qu’il existe un énorme réservoir magmatique sous la chambre magmatique que l’on connaissait déjà.
Le réservoir se situe entre 20 et 45 kilomètres sous le volcan de Yellowstone et il est 4,4 fois plus grand que la chambre magmatique peu profonde que l’on connaît depuis longtemps.
Contrairement à la perception populaire, la chambre et le réservoir magmatiques ne sont pas remplis de roche fondue. Au lieu de cela, la roche chaude est, la plupart du temps solide avec une texture spongieuse, avec des poches de roche en fusion à l’intérieur. La chambre magmatique supérieure  contient environ 9% de la roche en fusion (ce qui correspond aux estimations antérieures de 5% à 15%) tandis que le réservoir inférieur en contient environ 2%.
Les chercheurs soulignent que la chambre magmatique supérieure a été la source directe de trois éruptions cataclysmales de la caldeira de Yellowstone il y a 2.000.000, 1.200.000 et 640 000 ans. Ces chiffres restent valables après la découverte du réservoir sous-jacent qui alimente la chambre supérieure.
Des recherches antérieures ont montré que le panache qui alimente le point chaud de Yellowstone s’élève d’une profondeur d’au moins 710 kilomètres dans le manteau terrestre. Certains chercheurs pensent même qu’il provient d’une profondeur de 2300 km. Le panache s’élève depuis une zone située au nord-ouest de Yellowstone sur une largeur d’environ 80 km. Il s’étale ensuite comme une crêpe lorsqu’il atteint le manteau supérieur à environ 65 km de profondeur. Des études antérieures par les chercheurs de l’Utah ont indiqué que le sommet du panache avait une largeur de 480 km. La nouvelle étude suggère qu’il n’est probablement pas aussi large, mais les données actuelles ne sont pas assez précises pour faire une telle affirmation.

La roche partiellement fondue s’élève sous forme de dykes depuis le sommet du panache à 65 km de profondeur pour atteindre la base du réservoir magmatique d’un volume de 47000 kilomètres cubes, à environ 45 km de profondeur. Le sommet de ce réservoir (qui vient d’être découvert) se trouve à environ 19 km de profondeur. Le réservoir mesure 48 km au nord-ouest au sud-est et 70 km du sud-ouest au nord-est. La chambre supérieure d’un volume de 10 420 kilomètres se trouve sous la caldeira de Yellowstone qui mesure 65 km sur 40. Elle a la forme d’une poêle à frire gigantesque et se trouve entre 5 et 15 km sous la surface, avec le « manche » qui s’élève en direction du nord-est. La chambre mesure environ 30 km du nord-ouest au sud-est et 90 km du sud-ouest au nord-est. Le « manche » est la partie longue et la moins profonde de la chambre ; il s’étire sur 16 km au nord-est de la caldeira. Les scientifiques pensaient autrefois que la chambre magmatique peu profonde avait un volume de 4200 kilomètres cubes. En fait, il est 2,5 fois plus grand.
La découverte d’un réservoir sous la chambre magmatique résout un mystère de longue date: On se demandait pourquoi le sol et les sources géothermales de Yellowstone émettent plus de CO2 que par le seul gaz en provenance de la chambre magmatique. L’hypothèse d’un réservoir profond avait été avancée en raison de cet excès de CO2 émis par la roche en fusion ou partiellement fondue.
Pour effectuer cette nouvelle étude, les chercheurs de l’Utah ont développé une technique qui combine deux types d’informations: des données sismiques locales détectées dans l’Utah, l’Idaho, la Teton Range et Yellowstone par l’Université de l’Utah et les données de stations plus éloignées détectées par le réseau sismique EarthScope (financé par la National Science Foundation) qui a été utilisé pour cartographier la structure souterraine des 48 états situés plus au sud.
Le réseau sismique de l’Utah inclut des sismomètres installés à proximité des uns des autres, ce qui permet d’obtenir de meilleures images de la croûte peu profonde sous Yellowstone, tandis que les sismomètres de EarthScope permettent d’obtenir des images des structures plus profondes.
Source: presse scientifique américaine.

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drapeau anglaisA new University of Utah study in the journal Science provides the first complete view of the plumbing system that supplies hot and partly molten rock from the Yellowstone hotspot to the Yellowstone volcano. The study revealed a gigantic magma reservoir beneath the previously known magma chamber.

The reservoir lies 20 to 45 kilometres beneath the Yellowstone volcano, and it is 4.4 times larger than the shallower, long-known magma chamber.

For the first time, the researchers have imaged the continuous volcanic plumbing system under Yellowstone, which includes the upper magma chamber plus a lower reservoir that had never been imaged before and that connects the upper chamber to the Yellowstone hotspot plume below.

Contrary to popular perception, the magma chamber and magma reservoir are not full of molten rock. Instead, the rock is hot, mostly solid and spongelike, with pockets of molten rock within it. The upper magma chamber averages about 9% molten rock (which corresponds to earlier estimates of 5% to 15%) and the lower magma reservoir includes about 2% molten rock.

The researchers point out that the previously known upper magma chamber was the immediate source of three cataclysmic eruptions of the Yellowstone caldera 2 million, 1.2 million and 640,000 years ago. This is not changed by the discovery of the underlying magma reservoir that supplies the magma chamber.

Previous research has shown the Yellowstone hotspot plume rises from a depth of at least 710 km in the Earth’s mantle. Some researchers suspect it originates 2,300 km deep. The plume rises from the depths northwest of Yellowstone. The plume conduit is roughly 80 km wide as it rises through Earth’s mantle and then spreads out like a pancake as it hits the uppermost mantle about 65 km deep. Earlier Utah studies indicated the plume head was 480 km wide. The new study suggests it may be smaller, but the data aren’t good enough to know for sure. Hot and partly molten rock rises in dikes from the top of the plume 65 km deep up to the bottom of the 47,000 cubic-kilometre magma reservoir, about 45 km deep. The top of this newly discovered magma reservoir is about 19 km deep. The reservoir measures 48 km northwest to southeast and 70 km southwest to northeast. The 10,420 cubic-kilometre upper magma chamber sits beneath Yellowstone’s 65-by-40 km caldera. It is shaped like a gigantic frying pan about 5 to 15 km beneath the surface, with a « handle » rising to the northeast. The chamber is about 30 km from northwest to southeast and 90 km southwest to northeast. The handle is the shallowest, long part of the chamber that extends 16 km northeast of the caldera.

Scientists once thought the shallow magma chamber was 4,200 cubic kilometres. Actually, it is 2.5 times bigger than previously thought.

Discovery of the magma reservoir below the magma chamber solves a longstanding mystery: Why Yellowstone’s soil and geothermal features emit more CO2 than can be explained by gases from the magma chamber. A deeper magma reservoir had been hypothesized because of the excess carbon dioxide, which comes from molten and partly molten rock.

For the new study, the Utah researchers developed a technique to combine two kinds of seismic information: Data from local quakes detected in Utah, Idaho, the Teton Range and Yellowstone by the University of Utah Seismograph Stations and data from more distant quakes detected by the EarthScope (funded by the National Science Foundation) array of seismometers, which was used to map the underground structure of the lower 48 states.

The Utah seismic network has closely spaced seismometers that are better at making images of the shallower crust beneath Yellowstone, while EarthScope’s seismometers are better at making images of deeper structures.

Source : American scientific press.

Yellowstone-reservoir

Cette coupe sud-ouest / nord-est sous Yellowstone a été obtenue grâce à l’imagerie sismique.

(Source: University of Utah)

Les sources magmatiques du Kilauea (Hawaii) // The magma sources of Kilauea (Hawaii)

drapeau francaisSelon une nouvelle étude incluant l’analyse de traceurs chimiques des 50 dernières années d’écoulement de la lave, les éruptions du Kilauea sont alimentées par deux petits réservoirs magmatiques. L’étude indique également que le Kilauea possède une source d’alimentation plus profonde ; en effet, ces petits réservoirs magmatiques superficiels n’ont pas pu émettre à eux seuls l’énorme quantité de lave que le volcan a déversé depuis 1983.
On estime que les deux chambres magmatiques représentent un volume de moins d’un demi kilomètre cube de magma. Depuis le début de l’éruption actuelle en 1983, le Kilauea a vomi environ huit fois ce volume, avec quelque 4 kilomètres cubes de lave
Les auteurs de l’étude sont parvenus à localiser les chambres magmatiques en analysant les isotopes de plomb dans la lave du Kilauea. Les isotopes, qui sont des atomes de plomb avec des nombres différents de neutrons, retracent l’histoire de la lave depuis les profondeurs jusqu’au moment où elle sort à la surface de la Terre. Le Kilauea est un volcan avec deux rapports isotopiques de plomb très distincts dans les laves qui sortent à son sommet. Les laves avec les rapports isotopiques de plomb les plus élevés proviennent du cratère de l’Halema’uma’u alors que les laves avec des rapports plus faibles ont été émises près de la lèvre de la caldeira du Kilauea.
Ces isotopes de plomb distincts laissent supposer qu’il existe deux sources magmatiques sous le sommet du Kilauea. La source la plus profonde des éruptions – qui est aussi celle des éruptions de tous les volcans d’Hawaï – est le panache mantellique sous la croûte océanique ; il représente la clé de voûte de la théorie du «point chaud».
Les analyses chimiques correspondent aux mesures géophysiques et elles ont identifié des chambres magmatiques sous le sommet du Kilauea aux mêmes endroits. Un réservoir se trouve à moins de 2 km sous le cratère de l’Halema’uma’u, là où un lac de lave est apparu en 2008. L’autre réservoir est légèrement plus profond et plus volumineux ; il se trouve à environ 2 – 4 km sous la lèvre sud de la caldeira.
Les mesures géophysiques révèlent que les chambres magmatiques sont un peu plus volumineuses que celles indiquées par les traceurs chimiques. Cela pourrait signifier qu’elles contiennent une plus grande quantité de matière en fusion que l’indiquent les analyses chimiques.
L’étude a été publiée en mars 2015 dans la revue Earth and Planetary Science Letters.
Source: Live Science.

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drapeau anglaisAccording to a new study including the analysis of chemical tracers from the last 50 years of lava flows, Kilauea’s eruptions are fed by two small magma reservoirs. The study also suggests that Kilauea also taps a deeper source, because the shallower magma chambers are too tiny to account for all of the lava that has been emitted since 1983.

It has been estimated that the size of both magma chambers adds up to less than half a cubic kilometre of magma. Since the current eruption started in 1983, Kilauea has belched about eight times that amount of molten rock, or some 4 cubic kilometres of lava

The authors of the study located the underground magma chambers by analyzing lead isotopes in Kilauea’s lava rock. The isotopes, which are atoms of lead with different numbers of neutrons, trace the lava’s history as it travelled underground before erupting. Kilauea is a single volcano with two very distinct lead isotope ratios in its summit lavas. Lavas with higher lead isotope ratios come from Halema’uma’u Crater whereas lavas with lower ratios erupted near the caldera rim

The different lead isotopes suggest there are two magma sources beneath Kilauea’s summit.

The deeper source for Kilauea’s eruptions, as with all of Hawaii’s volcanoes, is a mantle plume beneath the oceanic crust which is the key explanation to the “hot spot” theory.

The chemistry matches up with geophysical surveys of the volcano, which have identified magma chambers under Kilauea’s summit in the same spots. One reservoir sits less than 2 km beneath Halema’uma’u Crater, where the lava lake emerged in 2008. The other reservoir is slightly deeper and larger, and rests about 2 to 4 km under the caldera’s south rim.

Separate geophysical measurements suggest the magma chambers are somewhat larger than indicated by the chemical tracing. This could mean there is more molten rock than the chemical analyses indicate.

The study was published in March 2015 in the journal Earth and Planetary Science Letters.

Source: Live Science

Kilauea source

Source:  Aaron Pietruzska / USGS.