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Yellowstone (2) : Le déplacement de l’activité magmatique // Yellowstone (2) : The shifting of magma activity

Selon une étude récente menée par des scientifiques de l’USGS, les réservoirs magmatiques qui alimentent le super volcan de Yellowstone semblent se déplacer vers le nord-est de la caldeira. Cette région pourrait être le nouveau site d’une future activité volcanique.
On peut lire dans l’étude que « sur la base du volume de stockage de roches rhyolitiques en fusion sous la caldeira nord-est de Yellowstone et de la connexion directe de la région à une source de chaleur dans la croûte inférieure, nous suggérons que le site du futur volcanisme rhyolitique s’est déplacé vers la caldeira nord-est de Yellowstone. En revanche, le volcanisme rhyolitique post-caldeira au cours des 160 000 dernières années s’est produit dans la majorité de la caldeira de Yellowstone à l’exclusion de cette région nord-est. »
L’USGS nous rappelle qu’au cours des 2 derniers millions d’années, Yellowstone a connu trois énormes éruptions formant une caldeira, entrecoupées d’éruptions plus petites. Les éruptions qui forment la caldeira proviennent de réservoirs de magma fondu rhyolitique. Il s’agit d’un magma riche en silice, l’équivalent volcanique du granite, de consistance visqueuse et se déplaçant lentement, et dont on pense qu’il est stocké en vastes volumes sous la région de Yellowstone.
Selon des études antérieures, les réservoirs rhyolitiques étaient soutenus par des réservoirs plus profonds de magma basaltique qui a une teneur en silice bien plus faible que la rhyolite, mais qui contient du fer et du magnésium en abondance. Ce magma basaltique est également nettement moins visqueux que la rhyolite, mais il est aussi plus dense, et la façon dont il conduit l’électricité diffère de la rhyolite.

 

Des études antérieures ont expliqué que le volcanisme de Yellowstone était probablement alimenté par une double chambre magmatique (Source : USGS)

Cette différence de propriétés entre basalte et rhyolite a donné aux auteurs de l’étude les outils nécessaires pour étudier le contenu du réservoir magmatique sous le plateau de Yellowstone. La surveillance de l’activité sous la surface de la Terre inclut la magnétotellurique, autrement dit la mesure des variations des champs magnétiques et électriques de la planète. Les scientifiques ont mené une étude magnétotellurique à grande échelle dans la caldeira de Yellowstone et ont utilisé les données obtenues pour modéliser la distribution des réservoirs de matière en fusion qui s’y cachent.
Leurs résultats ont révélé qu’il existe au moins sept régions distinctes à forte teneur en magma, dont certaines alimentent d’autres, à des profondeurs comprises entre 4 et 47 kilomètres, jusqu’à la limite entre la croûte et le manteau.

 

Carte montrant les réservoirs magmatiques sous Yellowstone. Le jaune représente le basalte, le rouge la rhyolite et l’orange les zones de transition basalte-rhyolite. Les triangles violets sont les stations de surveillance magnétotellurique. (Source : Nature)

Le stockage de matière en fusion le plus intéressant se trouve au nord-est. Là, d’énormes réservoirs de magma basaltique dans la partie inférieure de la croûte chauffent et supportent des chambres de magma rhyolitique au-dessus, dans la croûte supérieure. Ces chambres de magma rhyolitique contiennent un volume de matière en fusion estimé à environ 388 à 489 kilomètres cubes, soit un ordre de grandeur supérieur aux zones de stockage de matière en fusion au sud, à l’ouest et au nord, là où les précédentes éruptions ont eu lieu. Ce volume est également comparable au volume observé lors des précédentes éruptions qui ont formé des caldeiras à Yellowstone.
Les éruptions rhyolitiques qui ont formé la caldeira ont été entrecoupées de petites éruptions basaltiques à l’intérieur de la caldeira. Cependant, on ne sait pas exactement comment fonctionnent ces types d’éruptions. Les études les plus récentes expliquent que les chambres magmatiques rhyolitiques doivent refroidir complètement avant que le magma basaltique puisse s’y déplacer.
Source : Nature.

Vue d’une partie de la caldeira de Yellowstone (Photo: C. Grandpey)

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According to a recent research by USGS scientists, the reservoirs of magma that fuel the supervolcano seem to be shifting to the northeast of the Yellowstone Caldera. This region could be the new site of future volcanic activity.

One can read in the study that « on the basis of the volume of rhyolitic melt storage beneath northeast Yellowstone Caldera, and the region’s direct connection to a lower-crustal heat source, we suggest that the locus of future rhyolitic volcanism has shifted to northeast Yellowstone Caldera. In contrast, post-caldera rhyolitic volcanism in the previous 160,000 years has occurred across the majority of Yellowstone Caldera with the exclusion of this northeast region. »

The USGS reminds us that in the past 2 million years, Yellowstone has undergone three huge, caldera-forming eruptions, interspersed with smaller eruptions. The caldera-forming eruptions are sourced from reservoirs of rhyolitic melt. It is a silica-rich magma, the volcanic equivalent of granite, sticky and viscous and slow-moving, and thought to be stored in vast volumes underneath the Yellowstone region.

Previous studies presumed the rhyolitic reservoirs were supported by deeper reservoirs of basaltic magma that has a much smaller silica content than rhyolite, but abundant iron and magnesium. It is also significantly less viscous than rhyolite, but also denser, and the way it conducts electricity differs from rhyolite.

This latter difference in properties gave the authors of the study the tools they needed to probe the magmatic reservoir contents beneath the Yellowstone Plateau. One way to monitor activity beneath Earth’s surface involves magnetotellurics which includes the measurement of surface variations in the planet’s magnetic and electric fields. The scientists carried out a wide-scale magnetotelluric survey across the Yellowstone Caldera, and used the resulting data to model the distribution of the melt reservoirs lurking therein.

Their results revealed that there are at least seven distinct regions of high magma content, some of which are feeding into others, at depths between 4 and 47 kilometers beneath the ground, down to the boundary of the crust and mantle.

The most interesting melt storage is in the northeast. There, huge reservoirs of basaltic magma in the lower crust heat and maintain chambers of rhyolitic magma in the upper crust. These chambers of rhyolitic magma contain an estimated melt storage volume of around 388 to 489 cubic kilometers, almost an order of magnitude higher than melt storage zones to the south, west, and north, where previous eruptions took place. This volume is also comparable to the melt volume of previous caldera-forming eruptions in Yellowstone.

The rhyolitic caldera-forming eruptions were interspersed with smaller, basaltic eruptions within the caldera. However, it is unclear exactly how these kinds of eruptions work. The new research suggests that the rhyolitic magma chambers have to cool completely before the basaltic magma can move in.

Source : Nature.

Volcans du monde (suite) : le Dofan (Éthiopie) // Volcanoes of the world (continued) : Dofan volcano (Ethiopia)

Le Dofan (1151 m) – également appelé Dofen – est connu sous le nom de « montagne fumante ». Ce volcan bouclier s’élève à 450 m au-dessus de la plaine d’Awash dans le nord du Rift éthiopien. Une nouvelle bouche éruptive s’est ouverte le 3 janvier 2025 sur le volcan, avec de puissants jets de vapeur, de roches et de boue. Cet événement fait suite à une série de séismes enregistrés dans la région depuis le 22 décembre 2024 et qui a suscité des inquiétudes quant à une éventuelle éruption volcanique. (Voir ma note précédente.)
L’activité serait liée à une intrusion magmatique sous la surface qui a probablement provoqué l’essaim sismique en cours.
Le Dofan est entré fréquemment en éruption à partir de fissures parallèles à l’axe du rift. Comme le volcan Fentale au sud, qui était jusqu’à présent le principal suspect de la crise sismique, il ne serait pas très surprenant qu’une activité volcanique ait lieu sur le Dofan. Il s’agirait de la première éruption des temps historiques. Les archives géologiques montrent que le volcan a émis de jeunes coulées de lave et de nombreux cônes de scories au cours de l’Holocène.
Il y a environ 1 900 personnes vivant à moins de 5 km du Dofan, 12 450 à moins de 10 km et 54 930 à moins de 30 km.  Selon la chaîne publique Fana Broadcasting, qui cite un administrateur régional, les autorités ont commencé à évacuer les habitants de la région d’Afar. Ils ont été relogés dans des abris temporaires.
Source : The Watchers, Global Volcanism Network.

Image satellite du Fentale et du Dofan (Source : Copernicus/Sentinel-2)

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Dofan (1151 m) – also known as Dofen – is known as the « smoking mountain. » This shield volcano rises 450 m above the Awash plain in the northern Main Ethiopian Rift. A new vent opened at the volcano, releasing powerful jets of steam, rocks, and mud on January 3rd, 2025. The development comes during a series of earthquakes recorded in the region since December 22nd, 2024 and raised concerns about a potential volcanic eruption. See my previous post.

The activity is believed to be linked to magma intrusion beneath the surface which iprobably caused the ongoing seismic swarm.

Dofan has erupted frequently from fissures parallel to the rift axis. Similar to Fentale volcano to the south, which earlier was the main suspect of the seismic crisis, it would be indeed not entirely surprising if the volcanic activity took place at Dofan. It would be its first recorded eruption in history. Geological records suggest the volcano has produced young lava flows and extensive cinder cones during the Holocene epoch.

There are about 1 900 people living within 5 km of Dofan volcano, 12 450 within 10 km, and 54 930 within 30 km. According to the state-owned Fana Broadcasting, which quoted a regional administrator in the area, authorities have begun to evacuate residents from the Afar region. They were relocated to temporary shelters.

Source : The Watchers, Global Volcanism Network.

La source des volcans de Io, la lune de Jupiter // The source of Io’s volcanoes, Jupiter’s moon

Une nouvelle étude publiée le 12 décembre 2024 dans la revue Nature explique pourquoi et comment Io est le corps le plus volcanique du système solaire. L’étude, ainsi que d’autres conclusions scientifiques sur Io, a été discutée lors de la réunion annuelle de l’American Geophysical Union.
Les scientifiques qui étudient la mission Juno de la NASA vers Jupiter ont découvert que les volcans à la surface de Io sont probablement alimentés chacun par leur propre chambre magmatique et non par un océan global de magma comme on le pensait jusqu’à présent. Cette découverte résout un mystère vieux de 44 ans sur la source des phénomènes géologiques spectaculaires observés à la surface de Io.
De la taille de notre Lune, Io est le corps céleste le plus actif de notre système solaire et héberge quelque 400 volcans actifs. Bien que Io ait été découverte par Galilée le 8 janvier 1610, l’activité volcanique n’y a été révélée qu’en 1979, lorsqu’une scientifique du Jet Propulsion Laboratory de la NASA a identifié pour la première fois un panache volcanique sur une image fournie par la sonde spatiale Voyager 1. Depuis cette découverte, les planétologues se demandent comment les volcans de Io sont alimentés. Existe-t-il un océan de magma peu profond, ou leur source est-elle plus localisée ?
La sonde Juno a effectué des survols extrêmement proches d’Io en décembre 2023 et février 2024, en s’approchant à environ 1 500 kilomètres de sa surface. Au cours de ces approches, Juno a fourni des données Doppler double fréquence de haute précision qui ont été utilisées pour mesurer la gravité d’Io en suivant la manière dont elle affectait l’accélération de la sonde spatiale. Les résultats de ces survols ont permis à la mission de révéler plus de détails sur les effets d’un phénomène appelé flexion par les marées (tidal flexing), un frottement provoqué par les forces de marée et qui génère de la chaleur interne.
Io est extrêmement proche de Jupiter et son orbite elliptique lui permet de faire le tour de la planète une fois toutes les 42,5 heures. À mesure que la distance varie, l’attraction gravitationnelle de Jupiter varie également, ce qui entraîne une compression inexorable de la lune. Il s’ensuit une situation extrême de flexion par les marées. Cette flexion constante crée une énergie immense, qui fait littéralement fondre en partie l’intérieur de Io.
L’équipe scientifique qui travaille sur la mission Juno a comparé les données Doppler de ses deux survols avec les observations des missions précédentes de la NASA et celles des télescopes au sol. Les chercheurs ont découvert une déformation due aux marées compatible avec le fait qu’Io ne possède pas d’océan magmatique peu profond.
La découverte de la mission Juno selon laquelle les forces de marée ne génèreraient pas des océans de magma a incité les scientifiques à repenser ce qu’ils savaient déjà de l’intérieur de Io, mais elle a également eu des implications pour leur compréhension d’autres lunes, telles qu’Encelade et Europe. Plus globalement, selon la NASA, les nouvelles découvertes de la mission Juno offrent l’occasion de repenser nos connaissances de la formation et de l’évolution des planètes.
Source : NASA.

Voici une animation de Io basée sur les données collectées par la mission Juno de la NASA; elle montre des panaches volcaniques, une vue de la lave à la surface et la structure interne de la lune de Jupiter. (Source : NASA/JPL) :
https://youtu.be/Zpc_LCQD0hc?list=PLKWlaxzCh8uLBy_Wfe_vPfTTV_p1yWxQo

Éruption à la surface de Io (Source: NASA)

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A new study published on December 12th, 2024, in the journal Nature points to why, and how, Io became the most volcanic body in the solar system.The study, as well as other Io science results, were discussed at the American Geophysical Union’s annual meeting.

Scientists with NASA’s Juno mission to Jupiter have discovered that the volcanoes on Jupiter’s moon Io are each likely powered by their own magma chamber rather than an ocean of magma. The finding solves a 44-year-old mystery about the subsurface origins of the moon’s most spectacular geologic features.

About the size of Earth’s Moon, Io is known as the most volcanically active body in our solar system. The moon is home to an estimated 400 active volcanoes. Although the moon was discovered by Galileo Galilei on January 8th, 1610, volcanic activity there was not discovered until 1979, when a scientist at NASA’s Jet Propulsion Laboratory first identified a volcanic plume in an image from the agency’s Voyager 1 spacecraft. Since this discovery, planetary scientists have wondered how the volcanoes were fed from the lava underneath the surface, Was there a shallow ocean of magma fueling the volcanoes, or was their source more localized?

The Juno spacecraft made extremely close flybys of Io in December 2023 and February 2024, getting within about 1,500 kilometers of its surface. During the close approaches, Juno gave high-precision, dual-frequency Doppler data, which was used to measure Io’s gravity by tracking how it affected the spacecraft’s acceleration. What the mission learned about the moon’s gravity from those flybys led to the new paper by revealing more details about the effects of a phenomenon called tidal flexing, a friction from tidal forces that generates internal heat.

Io is extremely close to Jupiter, and its elliptical orbit sends it around the planet once every 42.5 hours. As the distance varies, so does Jupiter’s gravitational pull, which leads to the moon being relentlessly squeezed. The result is an extreme case of tidal flexing. This constant flexing creates immense energy, which literally melts portions of Io’s interior.

The Juno team compared Doppler data from their two flybys with observations from NASA’s previous missions to the Jovian system and from ground telescopes. They found tidal deformation consistent with Io not having a shallow global magma ocean.

Juno’s discovery that tidal forces do not always create global magma oceans prompted scientists to rethink what they knew about Io’s interior, but it also had implications for their understanding of other moons, such as Enceladus and Europa. More globally, the new findings provide an opportunity to rethink what scientists know about planetary formation and evolution.

Source : NASA.

This animated tour of Jupiter’s moon Io, based on data collected by NASA’s Juno mission, shows volcanic plumes, a view of lava on the surface, and the moon’s internal structure. (Source : NASA/JPL) :

https://youtu.be/Zpc_LCQD0hc?list=PLKWlaxzCh8uLBy_Wfe_vPfTTV_p1yWxQo

Islande : l’éruption va-t-elle durer encore longtemps ? // Iceland : will the eruption last much longer ?

Le 4 décembre 2024, cela faisait deux semaines que l’éruption sur la chaîne de cratères de Sundhnúkagígar avait commencé. Il s’agit de la sixième éruption cette année et de la septième depuis décembre 2023.
Comme je l’ai écrit précédemment, les données de déformation montrent un équilibre entre le flux de magma entrant dans le réservoir sous Svartsengi et le flux de magma sortant du cratère actif. Le Met Office a remarqué que le débit de lave lors de cette éruption est plus stable que lors des dernières éruptions au cours desquelles il avait diminué rapidement. Le responsable des mesures de déformation au Met Office islandais a déclaré qu’il n’y a aucun signe indiquant que la séquence d’événements à Sundhnúkagígar est en passe de se terminer. Il a ajouté qu’« il faudra probablement attendre un peu plus longtemps pour l’éruption actuelle ». Il a peut-être raison dans sa prévision, mais il s’est trompé en novembre lorsqu’il a déclaré que l’éruption n’aurait pas lieu avant la fin du mois et probablement pas avant Noël.

A propos de la difficulté de prévoir le comportement d’un volcan, il rappelle ce qui s’est passé sur le volcan Krafla dans les années 1990. Les volcanologues ont attendu longtemps la dernière éruption qui n’a jamais eu lieu. J’étais en Islande à cette époque. La sismicité était élevée et le soulèvement du sol était important. Cependant, la lave n’a jamais percé la surface. Quelques semaines plus tard, le regretté Maurice Krafft m’expliquait que l’éruption avait avorté.

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6 décembre 2024, 11 heures (heure française) : Ce n’est peut-être que provisoire, mais depuis quelques heures l’éruption au niveau du cône actif sur la fracture éruptive de Sundhnúkagígar semble beaucoup moins vaillante et la coulée de lave semble, elle aussi, beaucoup moins fringante. Il se pourrait bien que l’on approche de la fin de l’éruption. Comme au mois de novembre, je ne suis pas trop d’accord avec le scientifique du Met Office. Selon lui, l’éruption devrait encore durer un certain temps. Selon moi, en suivant le même raisonnement et les mêmes calculs qu’en novembre, ce laps de temps devrait être relativement court et d’ici 4 ou 5 jours maximum (le 10 décembre?), tout devrait être terminé…

La lave coulera-t-elle encore à Noël? (Capture écran webcam)

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6 décembre 2024, 14 heures (heure française) : La situation s’accélère sur le site éruptif et il paraît de plus en plus évident que l’éruption qui avait commencé le 20 novembre est en train de vivre ses dernières heures. Le Met Office ne dit rien, mais les images de la webcam braquée vers la fracture éruptive montrent que l’activité sur le seul cône actif décline rapidement. Il faudra attendre probablement plusieurs heures pour avoir confirmation de cette fin de l’éruption, mais l’affaire semble entendue.

En ce moment, aucun signe de nouvelle inflation n’apparaît au niveau de Svartengi. Il faut attendre encore un peu pour voir si le réservoir magmatique montre de nouveaux signes de remplissage, ou si cette éruption sera la dernière de la série.

Le cône éruptif le 5 décembre vers 23 heures…

…dans la matinée du 6 décembre...

…dans l’après-midi du 6 décembre (images webcam)

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6 décembre 2024,16h30 (heure française) : Dans une mise à jour publiée cet après-midi, le Met Office confirme que l’activité éruptive a progressivement diminué ces derniers jours. Le tremor volcanique a lentement diminué. La coulée de lave active n’a fait aucune avancée notable.
Plus intéressant, les dernières données de déformation GPS indiquent que le soulèvement du sol a repris à Svartsengi. Les images satellites ICEYE confirment les signaux reçus des balises GPS.
Malgré la réduction de l’activité volcanique, la pollution gazeuse persiste sur la péninsule de Reykjanes. Les zones affectées varient en fonction de la direction du vent.
Source : Met Office.

Image InSAR montrant la déformation du sol entre le 30 novembre et le 4 décembre 2024

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Avec la nuit, on se rend compte que l’éruption n’a guère évolué par rapport au 5 décembre au soir, même s’il n’y a plus de projections de lave au niveau du cône actif. Ma prévision de la fin de l’éruption vers le 10 décembre tient donc toujours la route…

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December 4th, 2024 marked two weeks since the eruption of the Sundhnúkagígar crater row began. It is the sixth eruption this year and the seventh since December 2023.

As I put it before, deformation data show a balance between the flow of magma entering the reservoir beneath Svartsengi and the flow of magma flowing out of the active crater. The Met Office has noticed that the flow in this eruption is more stable than in recent eruptions, which have decreased rapidly. The head of deformation measurements at the Icelandic Met Office said there are no signs that the sequence of events at the Sundhnúkagígar crater row is ending. He added that “we will likely have to wait a little longer for the current eruption.” He may be right in his prediction, but he was wrong in November when he said the eruption would not happen before the end of the month and probably not before Christmas.

About the difficulty to predict a volcano’s behaviour, he remembers the Krafla volcano in the 1990s. Volcanologists waited a long time for the last eruption that never came. I was in Iceland by that time. Seismicity was high and ground uplift was significant. However lava never pierced the surface. A few weeks later, the late Maurice Krafft explained me that the eruption had aborted.

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December 6th, 2024, 11:00 AM (French time): It may only be temporary, but for the past few hours the eruption at the active cone on the Sundhnúkagígar eruptive fracture seems much less vigorous and the lava flow seems much less lively as well. We may be nearing the end of the eruption. As in November, I do not really agree with the Met Office scientist. According to him, the eruption will last some time. In my opinion, following the same reasoning and calculations as in November, this period of time should be relatively short and in 4 or 5 days at the most (on December 10th?), the eruption should be over…

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December 6th, 2024, 2:00 PM (French time) : The situation is accelerating at the eruption site and it seems increasingly clear that the eruption that began on November 20th is living its final hours. The Met Office is not saying anything, but images from the webcam directed at the eruptive fracture show that activity on the only active cone is declining rapidly. It will probably take several hours to confirm this end of the eruption, but the case seems closed.

At the moment, there is no sign of new ground uplift at Svartengi. We will have to wait a little longer to see if the magma reservoir shows new signs of filling, or if this eruption will be the last in the series.

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December 6th, 2024, 4:30 PM (French time) :In an update released this afternoon, the Met Office confirms that eruptive activity has been gradually decreasing in recent days. The volcanic tremor has been slowly declining. The active lava flow has made no noticeable advancement.

Most interesting, the latest deformation data provided by GPS instruments indicate that land uplift has resumed in Svartsengi. Satellite images from ICEYE confirm the signals received from GPS instruments.

Despite the reduced volcanic activity, gas pollution persists on the Reykjanes Peninsula. The affercted areas vary according to the wind direction.

Source : Met Office.

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With the night, one can see that the eruption has not much changed compared to the evening of December 5th, even if there are no more lava projections from the active cone. My prediction of the end of the eruption around December 10th is therefore still valid…