Le volcan de Mayotte : Des résultats, mais aussi un manque de moyens

On n’en parle plus trop maintenant, mais l’éruption au large de Mayotte continue. Le nouveau volcan, qui est sous surveillance depuis 9 mois, est loin d’avoir livré tous ses secrets. Le mardi 15 octobre 2019, les scientifiques se sont réunis à l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) pour faire le  point à l’issue de 9 mois de surveillance.

Les intervenants s’accordent pour dire que le phénomène sismique et volcanique observé à Mayotte est d’une ampleur et d’une durée exceptionnelle. Mais tous affirment également qu’il est impossible, aujourd’hui encore, de faire des projections et d’imaginer le futur, essentiellement à cause du manque cruel d’outils et de données.

Les scientifiques expliquent que, ces derniers mois, l’île de Mayotte s’est déplacée d’une vingtaine de centimètres vers l’est et s’est affaissée d’une quinzaine de centimètres. Il est à noter que cette subsidence ralentit actuellement. Toutefois,  rien ne permet de dire pour le moment si le phénomène va s’arrêter. Toutes les hypothèses sont permises. Début 2019, un réseau de mesures a été installé à Mayotte et aux Glorieuses. Les données viennent désormais compléter celles fournies par des stations plus anciennes situées aux Comores et à Madagascar. 21 bénévoles se relaient pour surveiller quotidiennement les phénomènes sismiques, géochimiques et les déformations. D’ici quelques semaines, début 2020, sept scientifiques vont être recrutés pour mettre en place le Réseau de surveillance volcanologique et sismologique de Mayotte (REVOSIMA), une structure qui rassemble les données géologiques, géophysiques et géochimiques, afin de nourrir les recherches sur le fonctionnement du volcan.
À terre, les stations installées permettent un suivi en temps réel des événements sismiques. En mer, en revanche, les stations de mesures ne peuvent être relevées que tous les deux à trois mois. Ainsi, elles ont été installées lors de la première sortie du Marion Dufresne en mai (MAYOBS 1) et collectées deux mois plus tard lors de MAYOBS 6 fin juillet. De tels délais ralentissent inévitablement le travail des scientifiques et rendent le système peu efficace. Pour mieux comprendre le phénomène mahorais, les scientifiques ont besoin d’accéder en temps réel aux données enregistrées au fond de la mer, notamment concernant les déformations de la croûte terrestre. Une solution consisterait à installer un réseau de stations câblées en mer, capable de transmettre instantanément les données collectées. À l’heure actuelle, seuls les Américains et les Japonais disposent de tels systèmes. Les Français souhaitent s’en inspirer, mais ce dispositif ne verra pas le jour avant plusieurs années.
Une autre difficulté à laquelle sont confrontés les scientifiques est la modélisation de la chambre magmatique. Le centre de cette cavité se trouverait à une trentaine de kilomètres à l’est de Mayotte, mais il est impossible actuellement de déterminer sa taille. Selon les chercheurs, cette chambre pourrait s’étendre jusque sous l’île et se trouver à 40 km de profondeur. C’est en se vidant de son magma qu’elle provoque l’affaissement d’une quinzaine de centimètres de la croûte terrestre. C’est aussi à cette source magmatique que sont liés les essaims sismiques ressentis par les Mahorais. Les scientifiques en sont sûrs, mais ils ne comprennent pas comment se conjuguent l’activité sismique et la poche de magma qui se vide.

En conclusion de la réunion à l’IPGP, les scientifiques ont insisté sur l’importance des témoignages des Mahorais qui interviennent régulièrement sur le site CSEM (Centre sismologique euro-méditerranéen), mais qui collecte uniquement les séismes ressentis en Europe et, en particulier, dans la Méditerranée. Il faudrait que les habitants de Mayotte se dirigent davantage vers le site du Bureau Central Sismologique Français (www.franceseisme.fr) qui recueille les témoignages sur les séismes qui ont lieu sur le territoire français.
La collecte de données à terre se poursuit et la surveillance est maintenue à Mayotte. De nouvelles demandes de missions sont déposées en ce moment pour la prochaine campagne de recherches au large. Mais, comme me l’expliquait au mois de juin Philippe Kowalski à l’OVPF, ces missions en mer réalisées grâce au Marion Dufresne sont très coûteuses et longues à mettre en place. Cela expliquerait le temps mis par les scientifiques pour détecter la cause de la sismicité sur l’île. Une commission doit se réunir en fin d’année pour étudier les demandes. Les prochains départs pourraient n’avoir lieu qu’en 2021.

Source : IPGP, Outre-mer la 1ère.

Volcanisme et tectonique sur l’Etna // Volcanism and tectonics on Mt Etna

Une étude intitulée “Time and space scattered volcanism of Mt. Etna driven by strike-slip tectonics” publiée le 20 août 2019 dans les Scientific Reports nous explique l’ascension du magma à l’intérieur de l’Etna.

Le travail, effectué par des scientifiques de l’INGV et de l’Institut National d’Océanographie et de Géophysique Expérimentale (OGS) a permis de déterminer les conditions qui permettent au magma de remonter vers la surface.
L’Etna se trouve dans une zone de failles transformantes. Grâce aux données sismiques, gravimétriques et magnétiques les chercheurs ont pu obtenir des images permettant de »voir » les secteurs où se situent les failles et comment elles sont organisées. Il y a au moins 500 000 ans, l’activité tectonique dans une vaste zone de failles de la partie sud du volcan (entre Acireale et les environs d’Adrano) a entraîné la formation de zones « d’ouverture »de la croûte terrestre qui ont été les voies préférentielles choisies par le magma pour sortir par des fissures éruptives disséminées le long de la ligne de faille. Ces fissures, identifiées entre Aci Trezza et Adrano, ont caractérisé les premières phases d’activité de l’Etna.
La déformation continue le long de la même zone de faille et même plus au nord, ainsi que leur interaction mutuelle, « ont entraîné la migration des zones d’éruption du magma et la fermeture soudaine de conduits éruptifs précédemment actifs ». C’est ce qui explique le processus de migration du volcanisme du versant sud (actif d’au moins 500 000 à environ 200 000 ans) vers la région de la Valle del Bove (entre 100 000 et 70 000 ans) et vers les centres éruptifs actuels (d’il y a 60 000 ans à aujourd’hui). La déformation induite par les failles sur le substrat sur lequel repose le volcan a également influencé le glissement du flanc E de l’Etna, qui se caractérise par une forte sismicité, comme en témoigne le séisme de décembre 2018.

Vous trouverez l’intégralité de l’étude (en anglais ) à cette adresse :

 https://www.nature.com/articles/s41598-019-48550-1

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 A study entitled « Time and space scattered volcanism of Mt. Etna driven by strike-slip tectonics » published August 20th, 2019 in the Scientific Reports explains the ascent of magma inside Mt Etna.
The work, carried out by scientists from INGV and the National Institute of Oceanography and Experimental Geophysics (OGS) has determined the conditions that allow magma to reach the surface.
Mt Etna is in a zone of strike-slip faults. Thanks to the seismic, gravimetric and magnetic data, the researchers were able to obtain images allowing to « see » the areas where the faults are located and how they are organized. At least 500,000 years ago, tectonic activity in a large fault zone in the southern part of the volcano (between Acireale and the Adrano area) resulted in the formation of « open » areas in the Earth’s crust which were the preferred pathways chosen by magma to exit through eruptive fissures scattered along the fault line. These fissures, identified between Aci Trezza and Adrano, characterized the first phases of activity of Mt Etna.
The continuous deformation along the same fault zone and even further north, as well as their mutual interaction, « have resulted in the migration of magma eruptive zones and the sudden closure of previously active eruptive ducts ». This accounts for the migration process of the southern slope volcanism (active from at least 500 000 to about 200 000 years ago) to the Valle del Bove region (between 100 000 and 70 000 years) and to the current eruptive centres (from 60,000 years ago to today). The deformation induced by the faults on the substrate on which the volcano rests has also influenced the sliding of the eastern flank of Mt Etna, which is characterized by a high seismicity, as evidenced by the earthquake of December 2018.
You will find the entire study at:
https://www.nature.com/articles/s41598-019-48550-1

Schémas illustrant l’évolution du volcanisme de l’Etna dans l’espace et dans le temps, en relation avec les systèmes de failles (Source : Scientific Reports)

Le recul rapide du Sólheimajökull (Islande) // The fast retreat of Sólheimajökull (Iceland)

Comme je l’ai déjà écrit, l’Islande est un pays où la fonte des glaciers est très rapide. Le Sólheimajökull, au sud du pays, entre les volcans Katla et Eyjafjallajökull, est un bon exemple de ce phénomène. Le Sólheimajökull est une branche du Mýrdalsjökull qui recouvre la caldeira du Katla, considéré comme l’un des volcans les plus dangereux d’Islande.
J’ai observé le Sólheimajökull pour la dernière fois en 2003. À cette époque, le front était très proche de la route d’accès dont il était séparé par la rivière de fonte qui sortait en dessous du glacier. Il y avait une forte odeur de soufre tout le long de cette rivière. (voir photos ci-dessous)

Quelques années plus tard, des observations ont révélé que le Sólheimajökull fondait à une vitesse incroyable. Par exemple, il a reculé de 110 mètres entre octobre 2017 et octobre 2018. Il s’agissait du plus important recul du glacier en une seule année depuis le début des mesures. Entre 2010 et 2018, le recul a atteint 379 mètres. Il convient de noter qu’en 2003 et 2010, il n’y avait pas de lagon devant le glacier, comme c’est le cas actuellement. Le lagon s’est également approfondi. Les mesures ont révélé 40 mètres de profondeur en 2015, puis à 60 mètres en 2016 et on estime qu’il était encore plus profond en 2018.

Un de mes amis était en Islande en juin 2019 et il a confirmé la description ci-dessus. Il m’a envoyé plusieurs photos montrant la situation actuelle. (voir photos ci-dessous)

Le Svinafellsjökull qui forme une branche du Vatnajökull est, lui aussi, en perte de vitesse, comme on peut le voir sur les deux photos ci-dessous, prises en octobre 2007 et juin 2019. Un vaste lac de fonte s’est aujourd’hui installé devant la partie frontale du glacier.

Certains scientifiques craignent que la fonte des glaciers provoque des éruptions plus fréquentes en Islande. Sans le poids des glaciers, le sol va se soulever. Ce rebond isostatique, permettrait ainsi au magma de monter plus facilement. Cependant, aucune preuve d’une telle évolution n’a été donnée jusqu’à présent.
Source: Guide to Iceland.

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As I put it before, Iceland is a country where glacier melting is very fast. A good example of the phenomenon is the Sólheimajökull Glacier in the southern part of the country, between the volcanoes Katla and Eyjafjallajökull. It is a branch of the larger Mýrdalsjökull Glacier which lies atop the Katla caldera. Katla is considered as one of Iceland’s most dangerous volcanoes.

I last visited the glacier in 2003. By that time, the front was very near the access road from which it was separated by the meltwater river coming from beneath the glacier. There was a strong smell of sulphur all along the river. (see photos)

A few years later, observations revealed that Sólheimajökull Glacier was melting at an incredible speed. It receded by 110 metres between October 2017 and October 2018. It was the biggest single-year recession by the glacier since measurements began. Between 2010 and 2018, the total retreat amounted to 379 metres. It should be noted that in 2003 and 2010, there was no lagoon in front of the glacier, like there is now. The lagoon has also deepened markedly. It was first measured at 40 metres deep in 2015, then 60 metres deep in 2016 and it was estimated to be even deeper in 2018.

A friend of mine was in Iceland in June 2019 and he confirmed that above-mentioned description of the glacier. He has sent me several photos showing the current situation. (see photos)

Svinafellsjökull, a branch of Vatnajökull, is retreating too, as one can see on the two photos below, taken in October 2007 and June 2019. A Vast melt lake has appeared in front of the glacier

Some scientists fear glacier melting might trigger more frequent eruptions in Iceland. Without the weight of the glaciers, the ground is going to rebound, thus allowing magma to ascend more easily. However, no proof of such an evolution has benne given up to now.

Source: Guide to Iceland.

Le Sólheimajökull  en 2003:

(Photo: Pascal Belouet)

(Photos: C. Grandpey)

Le Sólheimajökull  en juin 2019:

(Photos: Pascal Belouet)

Le Svinafellsjökull en octobre 2007:

Le Svinafellsjökull en juin 2019:

(Photos: P. Belouet)

 

 

 

 

 

 

 

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)

La sismicité pendant l’éruption du Kilauea en 2018 // Seismicity during Kilauea’s 2018 eruption

Le Centre d’alerte aux tsunamis dans le Pacifique (PTWC) a mis en ligne une vidéo en accéléré assez fantastique à l’occasion de l’anniversaire du début de la dernière éruption du Kilauea. .

https://youtu.be/Pc9hM08uscM

Cette animation commence le 1er avril 2018, un mois avant le début de l’éruption. On y voit une séquence habituelle de sismicité sur la Grande Ile d’Hawaii. L’animation se poursuit dans le temps à raison d’un jour par seconde d’animation. Les cercles indiquent l’emplacement des séismes au fur et à mesure qu’ils se produisent. La taille des cercles dépend de la magnitude des séismes tandis que les couleurs représentent leurs profondeurs. Trois jours avant le début de l’essaim sismique annonciateur du début de l’éruption, la lave de l’Overlook Crater a débordé sur le plancher de l’Halema’uma’u. Le 30 avril, l’éruption de Pu’uO’o qui durait depuis 35 ans a cessé et le cône s’est partiellement effondré. Cet événement a coïncidé avec le début d’un essaim sismique d’origine volcanique dans l’East Rift Zone du Kilauea. À partir de l’effondrement du Pu’uO’o, l’activité sismique a migré vers le nord-est le long de l’East Rift Zone, loin du Pu’uO ’o, ce qui correspondait au déplacement du magma dans cette direction. Le magma a atteint la surface sous forme de lave l’après-midi du 3 mai, avec l’apparition de coulées de lave qui ont détruit quelque 700 habitations et couvert plus de 30 kilomètres carrés, y compris Kapoho Bay. Dans cette animation, la tache orange en croissance représente ces coulées de lave.
En émergeant dans l’East Rift Zone le magma a parcouru une longue distance depuis sa source, le réservoir situé sous le sommet du Kilauea. La lave a commencé à quitter l’Overlook Crater le 2 mai, et le 15 mai le lac de lave s’était enfoncé de plusieurs dizaines de mètres. On observait alors des explosions dont certaines provoquaient des séismes de magnitude M 5.0 et envoyaient des nuages ​​de cendre à 9 000 mètres au dessus du niveau de la mer. À la fin du mois de mai cependant, les parois du cratère de Halema’uma’u’u ont commencé à s’effondrer, élargissant le cratère et faisant disparaître l’Overlook Crater, avec la fin de l’activité explosive. Non seulement le cratère de l’Halema ’uma ’u s’est effondré, mais tout le plancher de la caldeira du Kilauea s’est affaissé tandis que le magma s’évacuait du sommet pour aller alimenter l’éruption sur l’East Rift Zone. Cette déflation du sommet du volcan a généré une activité sismique encore jamais observée sur le volcan.
Afin de mieux illustrer l’activité sismique, l’animation comporte dans sa partie inférieure des graphiques montrant des statistiques. Le graphique du haut montre les magnitudes des séismes à mesure qu’ils se produisent. Le graphique du bas montre le nombre total de séismes par heure. Le 30 avril, la fréquence des séismes a atteint une centaine par jour, avec une magnitude supérieure à M 4,0. L’événement le plus significatif a été enregistré pendant l’après-midi du 4 mai, avec une magnitude de M 6,9. Il a généré de nombreuses répliques et un petit tsunami sans gravité. Ce même séisme a également repoussé le flanc du volcan Kilauea de 50 centimètres vers l’océan.
Avec l’affaissement de la caldeira du Kilauea et l’effondrement de l’Halema’uma’u, le nombre de séismes a considérablement augmenté et le 15 juin, on en recensait plus de 700 par jour. Ces séismes se sont multipliés pour culminer avec des événements de magnitude M 5,0, voire plus, tous les un à deux jours. Une pause de quelques heures intervenait, puis tout recommençait. Ce cycle s’est répété 62 fois et s’est terminé avec un dernier événement de M 5.0 le 2 août, avant de cesser complètement deux jours plus tard, avec un retour de la sismicité à un niveau normal. L’éruption dans la Lower East Rift Zone du Kilauea était terminée Source: Centre d’alerte aux tsunamis du Pacifique (PTWC).

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The Pacific Tsunami Warning Center (PTWC) released a fantastic time lapse video for the anniversary of the start of the last Kilauea eruption. .

https://youtu.be/Pc9hM08uscM

 This animation begins on April 1st, 2018, one month before the start of the eruption with the usual earthquake pattern observed at Hawaii Big Island and proceeds forward in time at a rate of one day per second of animation time. Circles indicate the locations of earthquakes as they occur, with their sizes indicating their magnitudes and their colours representing their depths. Three days before the swarm began, the lava within the “Overlook crater” inside Halema‘uma‘u overflowed. Then on April 30th, the 35-year-old Pu’uO’o eruption ceased and its cone partially collapsed. This event coincided with the start of a swarm of volcanic earthquakes on Kilauea’s East Rift Zone. Starting with that collapse, earthquake activity moved northeast along the East Rift Zone away from Pu’uO’, indicating the movement of magma below the ground in this direction. Magma reached the surface and erupted as lava on the afternoon of May 3rd, with lava flows that destroyed about 700 homes, and covered more than 30 square kilometres, including Kapoho Bay. In this animation a growing orange field represents these lava flows.

The eruption of lava from the East Rift Zone drew magma away from its reservoir under Kilauea’s summit. Lava began to drain from the “Overlook crater” on May 2nd and by May 15th, its lava lake had dropped tens of metres and was producing explosions, some of which were strong enough to register as M 5.0 earthquakes and send ash clouds to 9,000 metres above sea level. By the end of May, however, the walls of Halema‘uma‘u had begun to collapse, thus widening itself and burying its “Overlook crater” and ending the explosive activity. Not only was Halema‘uma‘u Crater collapsing, but the entire floor of the Kilauea caldera was dropping as magma continued to drain from the summit to feed the flank eruption. This deflation of the volcano’s summit generated an unprecedented level of seismic activity with a peculiar pattern.

To help illustrate this pattern this animation includes charts showing some statistics about the earthquake activity shown here. The top graph shows the earthquakes’ magnitudes as they occur. The bottom graph shows the total number of earthquakes per hour. On April 30th,  the frequency of earthquakes increased to about 100 per day with their magnitudes exceeding M 4.0. The largest earthquake struck on the afternoon of May 4th with a magnitude of M 6.9. It produced numerous aftershocks and a small tsunami. This largest earthquake also moved the flank of Kīlauea Volcano as much as 50 centimetres seaward.

With the subsidence of the Kilauea caldera and the collapse of Halema‘uma‘u the number of earthquakes dramatically increased and by June 15th there were more than 700 per day. These earthquakes would repeatedly grow in number and culminate with a magnitude M 5.0 or above event every one to two days, pause for a few hours, then start over again. This cycle repeated 62 times with the last of the M 5.0 events on August 2nd, and ceasing altogether two days later when seismicity suddenly returned to normal background levels, coinciding with the end of the vigorous eruption of lava from the East Rift Zone.

Source :  Pacific Tsunami Warning Center (PTWC).

Source: PTWC

L’éruption du Kilauea (Hawaii) en 2018… // The 2018 Kilauea eruption…

Le 3 mai 2019 marquait le premier anniversaire du début de l’éruption du Kilauea en 2018 dans la Lower East Rift Zone (LERZ) de la Grande Ile d’Hawaii. Au cours de l’année écoulée, les volcanologues du HVO ont analysé les très nombreuses données rassemblées pendant l’éruption et ils ont tiré quelques conclusions intéressantes. Le HVO indique que l’éruption dans la LERZ et l’effondrement sommital du volcan fournissent de nombreuses informations sur le comportement du Kilauea.
En premier lieu, l’éruption a montré dans quelle mesure la modification de la composition chimique de la lave a influé sur le risque posé par les coulées. Pendant les deux premières semaines (entre le 3 et le 18 mai), l’éruption est restée relativement modérée, avec des débits de lave relativement faibles. Les analyses chimiques ont indiqué que cette lave provenait de poches de magma plus ancien stockées sous la LERZ. Ce magma plus froid et moins fluide était probablement le reliquat d’éruptions antérieures. Les scientifiques pensent que ce magma a probablement été ‘chassé’ par la lave en provenance du Pu’uO’o. Les analyses chimiques indiquent que cette lave, sur son trajet, est probablement entrée en contact avec deux, voire trois, anciennes poches de magma.
Vers le 18 ou le 19 mai, l’éruption s’est modifiée, avec l’arrivée d’une lave plus chaude et plus fluide. Elle provenait probablement de la vidange du réservoir sommital. Le débit éruptif est devenu de 10 à 20 fois plus important, de même que les coulées de lave qui sont devenues plus rapides et, de ce fait, beaucoup plus menaçantes pour les zones habitées.
Une semblable modification chimique de la lave avait déjà été observée lors de l’éruption de 1955 dans la LERZ, mais one ne s’en est rendu compte que longtemps après la fin de cette éruption. Le suivi quotidien de la composition de la lave pendant l’éruption de 2018 était donc important. Il a permis d’identifier son évolution chimique au début du mois de mai et d’anticiper l’arrivée d’un magma plus chaud et plus fluide, avec des coulées de lave plus dangereuses dans la LERZ. .
Si l’on observe l’évolution des éruptions de 2018 et de 1955, on peut raisonnablement penser que les éruptions futures dans la zone de rift commenceront avec un débit relativement faible impliquant un magma ancien les premiers jours. Avec l’arrivée d’un magma plus jeune et plus chaud, elles donneront ensuite naissance à de grandes coulées de lave rapides et dangereuses pour les habitations.
La composition de la lave a permis d’expliquer un autre aspect de l’éruption de 2018. À la mi-mai, de brèves explosions se produisaient fréquemment au niveau de la Fracture n° 17, avec des projections de bombes à plusieurs centaines de mètres. Au début, les volcanologues ont pensé que ces explosions étaient provoquées par des infiltrations d’eaux souterraines dans les fractures, ce qui provoquait des explosions phréatiques. Cependant, des analyses chimiques ont révélé que la Fracture n° 17 émettait une lave qui avait une composition inhabituelle. La quasi-totalité de la lave émise par le Kilauea est du basalte, tandis que la Fracture n° 17 émettait de l’andésite, ce que l’on n’avait encore jamais observé dans ce secteur du volcan. L’andésite est plus riche en silice que le basalte et est donc moins fluide. La consistance plus visqueuse de la lave andésitique facilite la coalescence et l’éclatement de grosses bulles de gaz sous haute pression ; c’est probablement ce qui explique l’activité explosive sur la Fracture n° 17.
L’éruption a également mis en évidence le lien étroit qui unit l’East Rift Zone du Kilauea et le réservoir magmatique au sommet du volcan. En juin et juillet 2018, on a observé des effondrements quasi quotidiens au sommet du Kilauea, accompagnés de séismes atteignant parfois la magnitude M 5,3. Les caméras qui surveillaient le chenal de lave au départ de la Fracture n° 8 ont observé que le débit de la lave a commencé à augmenter quelques minutes après l’effondrement sommital pour atteindre son maximum entre 2 et 4 heures plus tard. Au moins une fois, l’augmentation du débit d’écoulement de la lave a provoqué des débordements du chenal, avec une menace potentielle pour les zones habitées à proximité.
Ces événements ont démontré que l’augmentation du débit éruptif était dû à une augmentation brutale de pression provoquée par l’effondrement sommital et qui s’est propagée le long du conduit magmatique de 40 km de long en direction de la LERZ, un peu comme le ferait une presse hydraulique. Le délai de 2 à 4 heures avant que le débit de la lave atteigne son apogée a permis au HVO et à la Sécurité Civile, dans au moins un cas, de prévoir et de se préparer au risque de débordement de la lave.
Ces informations obtenues pendant l’éruption du Kilauea en 2018 permettront au HVO de mieux comprendre le processus volcanique, mais aussi de mieux prévoir et se préparer aux menaces induites par les prochaines éruptions.
Source: USGS / HVO.

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May 3rd, 2019, marked the one-year anniversary of the start of Kilauea’s 2018 Lower East Rift Zone (LERZ) eruption. Over the past year, HVO geologists have been closely studying the vast amount of data collected during the eruption and they drew a few interesting conclusions. HVO indicates that the Lower East Rift Zone eruption, as well as the 2018 summit collapses, are providing many new insights on Kilauea.

First, the eruption showed how the changing chemical composition of the magma erupted in 2018 controlled the lava-flow hazard. The first two weeks of the eruption (between May 3rd and 18th) produced low eruption rates and relatively small flows. Chemical analyses indicated that the lava originated from pockets of older magma stored underground in the LERZ. This cooler and less fluid magma was probably residue from earlier eruptions. It is thought that this stored magma was presumably forced out by the intruding dike of magma that originated from Pu’uO’o. The chemical analyses indicate that the dike may have intersected two, or even three, separate stored magma bodies.

Around May 18th -19th, the eruption became different as hotter and more fluid magma was erupted. This magma was presumably draining from the summit magma reservoir. The eruption rate increased roughly 10-20 times, and the flows became larger, faster-moving, and much more dangerous.

A similar chemical change in the lava had occurred during the 1955 LERZ eruption, but it was not recognized until long after that eruption ended. Daily tracking of lava composition during the 2018 eruption was important because it allowed to identify the chemical change in early May, and to correctly anticipate that hotter, more fluid magma – leading to more dangerous lava flows – might arrive in the LERZ. .

Taken together, the 2018 and 1955 eruptions point to the possibility that future rift zone eruptions can start in a small way in the opening days as older magma is erupted. But once fresher, hotter magma arrives, rift zone eruptions can switch to large, fast-moving, and dangerous lava flows.

Magma composition also helped explain another hazard of the 2018 eruption. In mid-May, brief explosions occurred frequently from Fissure 17, throwing lava bombs several hundred metres. An initial explanation was that they were driven by groundwater seeping into the fissures, causing steam blasts. However, chemical analyses revealed that Fissure 17 erupted lava with an unusual composition. Nearly all lava erupted on Kilauea is basalt, but Fissure 17 erupted Kilauea’s first documented andesite. Andesite is higher in silica than basalt, and is, therefore, less fluid. The more viscous consistency of andesitic lava makes it easier for large gas bubbles to coalesce and burst with high pressure, which provides a likely explanation for the explosive activity at Fissure 17.

The eruption also highlighted the close connection between Kilauea’s East Rift Zone and the volcano’s summit magma reservoir. In June and July 2018, there were near-daily summit collapse events, each with the equivalent of an M 5.3 earthquake. Time-lapse cameras monitoring the Fissure 8 lava channel observed that the eruption rate began to increase within minutes after a summit collapse, eventually peaking 2 to 4 hours later. At least once, the increased eruption rates produced overflows from the lava channel that could have threatened adjacent residential areas.

This showed that the increase in the eruption rates was driven by a pressure pulse originating from the summit collapse and transmitted down the 40-km-long magma conduit to the lower East Rift Zone, just like a hydraulic press. The 2 to 4-hour delay in peak eruption rates allowed HVO and emergency managers, in at least one instance, to anticipate and prepare for the overflow hazard.

The new insights gained from Kilauea’s 2018 eruption will help HVO better understand the volcanic process, and, in turn, forecast and prepare for the dangers in future eruptions.

Source: USGS / HVO.

La Fracture n°8 et ses impressionnantes coulées de lave a dominé l’éruption du Kikauea dans la Lower East Rift Zone (Crédit photo: USGS / HVO)

Réflexions sur les causes de l’éruption du Kilauea en 2018 // Reflections on the causes of the 2018 Kilauea eruption

Lorsque se produit un événement géologique majeur, les scientifiques tentent d’en comprendre la cause. S’agissant de la dernière éruption du Kilauea en 2018, le HVO rappelle que le volcan est l’un des plus actifs au monde. Les zones de fractures et le sommet du Kilauea sont en Zone 1 sur la carte à risques de l’USGS pour la Grande Ile d’Hawai. En effet, c’est là que se trouvent la plupart des bouches ayant donné lieu à des éruptions au cours des derniers siècles. La lave est sortie du sol dans la Zone 1 et s’est rapidement répandue dans la Zone 2, là où se propagent en général les coulées.
En avril 2018, le Kilauea étaient en éruption pratiquement continue depuis plus de 35 ans. Il était inévitable qu’à un moment ou à un autre l’éruption du Pu’uO’o se termine et qu’une autre éruption commence sur le volcan. Il était également à peu près certain que, sur la base des activités passées, l’éruption suivante se produirait quelque part sur l’East Rift Zone du Kilauea.
Les données sismiques et de déformation de l’éruption de 2018 montrent que du magma a été injecté dans la partie basse de l’East Rift Zone du Kilauea à partir de la partie centrale de cette même zone, près du Pu’uO’o, entre le 30 avril et le 3 mai. La sismicité s’est déplacée vers l’est à raison d’environ 1 km à l’heure pendant trois jours, à mesure que le magma se frayait un chemin dans le sous-sol, jusqu’à sa sortie en surface au niveau de la Fracture n°1 le 3 mai 2018. Cela montre clairement que la migration du magma le long de la zone de rift a commencé près de Pu’uO’o, donc dans la partie centrale de la zone, plutôt que dans sa partie basse.
L’intrusion magmatique initiale s’est arrêtée sous Pohoiki Road, au sud-ouest de l’installation géothermique. Le 9 mai, la sismicité a montré que l’intrusion s’était réactivée et qu’elle se dirigeait vers l’est en direction de Kapoho. Après une autre courte pause, le magma a poursuivi son avancée en souterrain jusqu’à ce qu’il atteigne son point le plus oriental, près de l’extrémité sud de Halekamahina Road.
L’ouverture ultérieure de 24 fractures sur la Lower East Rift Zone (LERZ), dans le secteur des Leilani Estates, n’a pas été vraiment une surprise. Des éruptions avaient déjà eu lieu dans cette même région en 1960 (Kapoho), 1955 (bouches de vapeur sur la Highway 130 en direction de Halekamahina), 1840 (Ka’ohe Homesteads dans les Nanawale Estates), vers 1790 (Lava Tree State Monument), et également avant cette date. Ces éruptions antérieures se sont produites bien avant le début les forages géothermiques sur la LERZ.
La situation géographique des fractures 16 à 22 a conduit certaines personnes à se demander s’il pouvait exister une relation entre l’activité éruptive et les forages géothermiques. Ces derniers ont eu lieu sur la LERZ car les éruptions du passé ont donné naissance à une petite activité hydrothermale dans cette zone.
Le fait que les éruptions du passé aient eu lieu avant les forages géothermiques sur la LERZ (1790, 1840, 1955 et 1960), la migration du magma en provenance du Pu’uO’o dans la LERZ et l’arrêt temporaire de la migration du magma à l’ouest des installations géothermiques indiquent que ces dernières n’ont joué aucun rôle dans le déclenchement de l’éruption.
La véritable cause de l’éruption dans la LERZ réside probablement dans l’accumulation de la pression magmatique au sommet du Kilauea, associée à une fragilisation de la zone de rift. La relation entre l’alimentation magmatique, la pression du magma et la résistance de l’édifice volcanique est la cause de la plupart des éruptions volcaniques dans le monde.
Ce qui s’est passé en 2018 fait partie du processus éruptif naturel du Kilauea et n’a pas été influencé par les activités humaines. Le volcan s’est comporté comme il l’a souvent fait dans le passé.
Source: USGS / HVO.

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When a major geologic event occurs, scientists  try to understand its cause. As far as Kilauea’s last eruption is concerned, HVO explains that Kilauea is one of the most active volcanoes in the world. The rift zones and summit on Kilauea are identified as Zone 1 on the USGS Lava-Flow Hazard Map for Hawaii Island, which is where the majority of erupting vents have been located in recent centuries. Lava has first emerged from the ground within Zone 1 and quickly flowed into Lava Flow Hazard Zone 2.

By April 2018, Kilauea had been erupting essentially nonstop for over 35 years. It was inevitable that, at some point, the Pu’uO’o eruption would end and another eruption would begin on the volcano. It was also fairly certain that, based on past activity, the next eruption would likely occur somewhere on Kilauea’s East Rift Zone.

Seismic and deformation data from the 2018 eruption show that magma was injected into the lower East Rift Zone (LERZ) from the middle part of Kilauea’s East Rift Zone near Pu’uO’o between April 30th and May 3rd.  Seismicity propagated eastward at a pace of about 1 km per hour over three days as magma forced its way through subsurface rock, until erupting to the surface as fissure 1 on May 3rd. It clearly shows that the downrift migration of magma began near Pu’uO’o rather than in the LERZ.

The initial intrusion of magma stopped beneath Pohoiki Road southwest of the geothermal development. On May 9th, seismicity indicated that the intrusion had reactivated and was moving eastward toward Kapoho. After another short pause, the magma continued its subsurface advance until it reached its easternmost point near the south end of Halekamahina Road.

The subsequent opening of 24 fissures in the vicinity of Leilani Estates on Kilauea’s LERZ was not unprecedented or particularly surprising. Eruptions occurred in this same area in 1960 (Kapoho), 1955 (steam vents on Highway 130 to Halekamahina), 1840 (Ka’ohe Homesteads through Nanawale Estates), around 1790 (Lava Tree State Monument), and earlier. These previous eruptions happened well before geothermal operations began on the LERZ.

The final locations of fissures 16-22 have led some people to ask if there might be a relationship between the eruption and geothermal operations. These operations are located on the LERZ because past eruptions have produced a small hydrothermal resource deep beneath that area.

The combination of repeated pre-geothermal LERZ eruptions (1790, 1840, 1955, and 1960), the clear movement of magma from Pu’uO’o into the LERZ, and the temporary halt in magma propagation west of the geothermal development all indicate that geothermal operations played no discernible role in triggering the eruption.

The actual causes of the LERZ eruption are likely the pre-eruption build-up of magmatic pressure at Kilauea’s summit combined with long-term weakening of the rift zone. The relationship between magma supply, magmatic pressure, and strength of the volcanic edifice are the typical culprits for most volcanic eruptions around the world.

What happened in 2018 is part of Kilauea’s natural process and was not influenced by human actions. The volcano behaved as it has many times in the past.

Source : USGS / HVO.

Vue aérienne de l’East Rift Zone (Photo: C. Grandpey)

Vue de l’East Rift Zone du Kilauea et de l’activité éruptive le 15 juin 2018 (Source : USGS / HVO)