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Hawaii : les secrets des profondeurs // The secrets of the depths

Dans une étude publiée le 22 décembre 2022 dans la revue Science, une équipe scientifique du California Institute of Technology (Caltech) a proposé une réponse à la question : comment le magma issu du manteau profond se déplace-t-il vers la surface à Hawaii?
Les réservoirs magmatiques peu profonds qui alimentent les éruptions à Hawaii sont étudiés depuis un certain temps grâce au comportement des ondes sismiques. Les fluctuations de leur vitesse et de leur trajectoire indiquent aux scientifiques les types de matériaux traversés, avec des indications sur leur température, leur densité et leur composition. Cependant, pour vraiment comprendre ce qui gère ces processus volcaniques, les scientifiques ont besoin de savoir ce qui se passe à l’interface entre le manteau visqueux et la croûte solide. C’est ce que révèle la nouvelle étude.
La structure globale décrite dans l’étude est composée de plusieurs chambres allongées ou sills. [NDLR : un sill est une infiltration de roche magmatique entre deux couches plus anciennes d’autres roches (sédimentaires, volcaniques, métamorphiques)]. Lorsque les éruptions évacuent le magma des réservoirs peu profonds qui les surmontent, ces sills profonds semblent réagir.
Une activité sismique persistante dans une zone au sud-ouest du Kilauea et à une trentaine de kilomètres sous la surface avait précédemment laissé supposer l’existence possible d’un ensemble de failles permettant au magma de se déplacer des profondeurs vers des réservoirs proches de la surface. En outre, depuis les années 1980, certains signaux sismiques avaient suggéré que du magma s’agitait dans la région. Jusqu’à récemment, la véritable nature de ce labyrinthe souterrain reposait davantage sur la spéculation que sur la vérité scientifique. Ce dont les scientifiques avaient besoin, c’était d’un pic d’événements sismiques provenant de cette région précise. Une telle situation a semblé se produire en 2015 lorsque l’activité sismique dans la région s’est un peu accélérée.
Cependant, la vraie réponse est apparue en 2018. Après une éruption plus ou moins continue du Kilauea pendant 35 ans, une séquence éruptive majeure a commencé sur le volcan, avec l’émission d’énormes quantités de lave au cours de trois mois. La vidange du réservoir magmatique peu profond a provoqué l’effondrement spectaculaire de la zone sommitale.

Les géologues ont enregistré un pic significatif d’activité sismique profonde en 2019 sous la ville de Pāhala, à environ 40 km au sud-ouest du Kilauea. L’essaim sismique de Pāhala était une opportunité de découvrir ce qui se passait sous l’île, mais les scientifiques à eux seuls n’étaient pas été en mesure d’identifier individuellement tous les séismes car les plus petits étaient carrément étouffés par des événements plus importants.
L’équipe scientifique du Caltech a transmis l’intégralité de l’enregistrement de l’essaim sismique à un programme informatique automatique, une technique qui avait déjà été utilisée pour identifier des millions de séismes en Californie. Le programme a rapidement fait la différence entre les véritables séismes et les bruits parasites, puis il a identifié et caractérisé des milliers d’événements qui auraient été ratés par les programmes conventionnels de détection de signaux sismiques.
De novembre 2018 à avril 2022, le système a enregistré environ 192 000 séismes sous Pāhala. En transférant ces événements sur une carte, l’équipe scientifique a découvert avec surprise un ensemble de structures magmatiques représentant le cœur volcanique qui battait au sud d’Hawaii. Certains événements sismiques provenaient d’une région située à 28-32 km de profondeur. Ces séismes longue période sont généralement attribués aux vibrations produites par le mouvement des fluides, y compris le magma. L’essentiel de la sismicité provenait d’une zone située entre 35 et 43 km de profondeur. Ces séismes volcano-tectoniques délimitaient un certain nombre de structures en forme de feuille, presque horizontales ; certaines d’entre elles avaient 6,5 km de long et 4,8 km de large.
Le complexe Pāhala Sill semble donner naissance à plusieurs artères. Une voie majeure, marquée par des séismes indiquant des fracturations de roches, semble conduire directement dans l’un des réservoirs de magma peu profonds du Kilauea. Ce n’est peut-être pas une coïncidence, alors, si le complexe de sills a commencé à se manifester sans relâche en 2019. Lors de l’éruption de 2018, le Kilauea a été vidé d’une partie importante de son réservoir magmatique peu profond, ce qui a provoqué une chute de pression. Suite à cela, du magma a été aspiré dans les sills pour rétablir la pression. Des événements similaires se sont produits lors de la brève éruption du Kilauea en 2020.
Les prochaines études pourraient permettre de savoir si le Kilauea et le Mauna Loa, qui sont des voisins relativement proches à la surface, sont connectés en profondeur. À ce jour, il existe peu de preuves concrètes de cette hypothèse et les scientifiques conviennent généralement que les deux volcans sont indépendants l’un de l’autre.
Source : Caltech, The Washington Post.

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In a study published on December 22nd, 2022 in the journal Science, a scientific team from the California Institute of Technology (Caltech) has offered a possible answer to the question : how does magma from the deep mantle travel to the Hawaiian surface?

The shallow magma reservoirs that feed Hawaii’s eruptions have been known about for some time thanks to gthe behaviour of seismic waves. Changes in their speed and trajectory tell scientists what sorts of matter they have been travelling through, providing clues to its temperature, density and composition. However, to truly understand what drives these volcanic processes, scientists need to know what is happening at the interface of the squishy mantle and the solid crust. That is what is revealed by the new study.

The giant feature described in the study is made up of several elongated chambers or sills. When eruptions drain magma from the shallow reservoirs above, these deep-seated sills seem to react.

A persistent seismic activity from an area southwest of Kilauea and about 30 km below ground had previously suggested that a collection of faults may exist there, creating pathways for magma to travel from the depths to near-surface reservoirs. Besides, since the 1980s, special kinds of quakes have hinted that magma has been churning about in the region. But until recently, the true nature of this underground labyrinth was based more on speculation than scientific truth. What scientists needed was a sustained spike in quakes coming from that exact region. Things looked promising in 2015 when the region’s rumbling picked up a little.

However, the real answer appeared in 2018. After Kilauea had been erupting more or less continuously for 35 years, a major eruptive sequence began at the volcano. The event produced huge amounts of lava in three months. The drainage of the volcano’s shallow magma reservoir caused its summit to collapse dramatically.

Geologists recorded a shocking spike in deep seismic activity in 2019 below the town of Pāhala, which sits about 40 km southwest of Kilauea. While the Pāhala quake swarm was a chance to unearth the island’s buried magmatic treasure, scientists alone were not able to identify many of the individual quakes as the smaller ones were smothered by bigger events.

The scientific team from Caltech fed the entire recording of the seismic swarm to a machine learning program, a technique which had previously been used to identify millions of hidden quakes in California. The program quickly made the difference between what was a real quake and what was extraneous noise, then identified and characterized thousands of events that would have been missed by conventional seismic signal detection programs.

From November 2018 to April 2022, the system logged around 192,000 quakes below Pāhala. Plotting these events on a map, the team was stunned to discover a collection of pulsing magmatic structures which were the beating volcanic heart of southern Hawaii. Some of the quakes came from a region 28 to 32 km deep: these long-period earthquakes are usually attributed to the vibrations made by the movement of fluids, including magma. The bulk of the seismicity came from an area 35 to 43 km deep. These volcano-tectonic quakes delineated a number of near-horizontal sheetlike structures, some of them 6.5 km long and 4.8 km wide.

The Pāhala Sill Complex appears to have several arteries branching from it. One major pathway, marked by rock-breaking quakes, appears to lead right into one of Kilauea’s shallow magma reservoirs. It’s perhaps no coincidence, then, that the sill complex began to thunder relentlessly in 2019. During the 2018 eruption, Kilauea was drained of a significant portion of its shallow magma supply, causing a pressure drop. In response, magma was sucked into the sills to equalize the pressure. Similar events happened during Kilauea’s briefer 2020 eruption.

Further work may help resolve the controversial question of whether Kilauea and Mauna Loa, which are relatively close neighbours at the surface, are somehow connected at great depths. To date, little concrete evidence for this hypothesis exists, and experts generally agree that the two volcanoes are largely independent of one another.

Source : Caltech, The Washington Post.

Hypothèse du HVO sur le parcours de la lave sous le Kilauea

Le séisme de M 6,9 sur le Kilauea le 4 mai 2018 et ses répliques plusieurs mois plus tard (Source: USGS)

Islande : pourquoi je ne crois pas à une éruption // Iceland : why I don’t believe an eruption will occur

Comme je l’ai indiqué précédemment, je pense – mais je peux me tromper – qu’il n’y aura pas d’éruption sur la péninsule de Reykjanes. Selon moi, on est face à une éruption avortée. Que s’est-il passé ?

L’intrusion magmatique ne fait aucun doute. Tous les instruments ont démontré sa présence. Elle est même considérable, couvrant un distance d’une quinzaine de kilomètres du nord au sud, sur une bonne largeur.

L’intrusion a probablement débuté vers le 24 – 27 octobre 2023 quand les sismographes se sont agités et quand les inclimomètres au sol et les satellites ont détecté un gonflement du sol.

Avec sa source probable dans le secteur de Svarstsengi, le magma en provenance des profondeurs a emprunté les fractures qui déchirent l’Islande du nord-est au sud-ouest. Elles sont le fruit de l’accrétion que connaît l’Islande depuis des lustres. L’une de ces fractures,, légèrement orientée NE – SO, a conduit l’intrusion magmatique vers la bourgade de Grindavik où la pression du magma a fait se soulever et se fracturer le sol, avec la sismicité qui va de pair.

En s’étalent dans les fractures, cette intrusion à grande échelle n’a pas eu une pression suffisante pour que la lave perce la surface. Deux paramètres (sismicité et inflation) semblaient annoncer une éruption, mais les émissions de gaz et leur température étaient absentes. Certes, on a détecté la présence de SO2 en profondeur dans un puits de forage, mais ce n’est pas suffisant pour annoncer un éruption en surface.

Aujourd’hui, si la sismicité persiste, de même que le soulèvement du sol dans le secteur de Svartsengi, ces phénomènes n’ont plus rien à voir avec leur ampleur initiale. De plus, le tremor  montre des valeurs basses.

Source: IMO

On peut raisonnablement penser, comme l’indique le Met Office, qu’il subsiste une alimentation du dike magmatique en profondeur, sous le magma en cours de solidification de l’intrusion, ce qui justifie la sismicité et la déformation enregistrées actuellement. Toutefois, cette arrivée de magma n’a plus la force d’atteindre le surface. D’ailleurs les hypocentres des séismes restent, pour la plupart, à 3 – 5 km de profondeur.

Il faut néanmoins rester vigilant. Comme je l’écrivais le 27 novembre, un nouvel afflux de magma pourrait changer la donne, mais les instruments le signaleront.

En attendant, le Blue Lagoon reste fermé au moins jusqu’au 7 décembre.

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As I put it previously, I think – but I could be wrong – that there will be no eruption on the Reykjanes Peninsula. In my opinion, we are facing an aborted eruption. What happened ?
The magma intrusion is beyond doubt. All instruments demonstrated its presence. It is even considerable, covering a distance of about fifteen kilometers from north to south, over a significant width.
The intrusion probably began around October 24 – 27, 2023, as shown by the seismographs and ground inclimometers, as weel as by satellites which detected an uplift of the ground.
With its likely source in the Svarstsengi area, the magma coming from the depths travelled along the fractures which tear Iceland from the northeast to the southwest. They are the fruit of the accretion that Iceland has been experiencing for ages. One of these fractures, slightly oriented NE – SW, led the magma intrusion towards the town of Grindavik where the pressure of magma caused the ground to rise and fracture, with the seismicity that goes parallel.
While spreading out in the fractures, this large-scale intrusion did not have sufficient pressure for lava to break through the surface. Two parameters seemed to indicate an eruption, but gas emissions and their temperature were absent. Sure, SO2 has been detected at depth in a borehole, but this is not sufficient to herald a surface eruption.
Today, seismicity persists, as well as ground uplift in the Svartsengi area, but these phenomena no longer have anything to do with their initial magnitude. What’s more, the tremor is showing low values.
We can reasonably think, as indicated by the Met Office, that there remains a supply of the magma dike at depth, beneath the now solidified magma of the intrusion, which accounts for the seismicity and deformation currently recorded. However, this influx of magma no longer has the strength to reach the surface. Moreover, the hypocenters of the earthquakes remain, for the most part, at 3 – 5 km depth.
However, one should remain vigilant. As I wrote on November 27th, a new influx of magma could change the situation, but the instruments will react and signal it.

Meantime, the Blue Lagoon will remain closed at least until December 7th.

Prévision éruptive en Islande : peut mieux faire ! // Eruption prediction in Iceland : could be better!

Le regretté Maurice Krafft disait qu’un volcan en passe d’entrer en éruption présente un peu les mêmes symptômes qu’un malade ou un blessé. Il a de la fièvre, des frissons et une mauvaise haleine. La blessure enfle. C’est un peut la même chose quand un volcan va se réveiller. Les sismographes s’agitent ; les inclinomètres montrent des déformations du sol, la composition des gaz se modifie et leur température augmente.

Source: Wikipedia

Ces derniers temps, trois de ces paramètres semblaient réunis sur la péninsule islandaise de Reykjanes pour que l’on assiste à une belle éruption. Un essaim sismique avait démarré le 24 octobre 2023. Une déformation significative du sol avait fait de même trois jours plus tard. Le 16 novembre, des émissions de SO2 étaient détectées dans un trou de forage à proximité de la centrale géothermique de Svargentsi. Aucune mesure de température n’était indiquée par le Met Office. Il semble que les satellites n’aient détecté aucune anomalie thermique.

Source: IMO

Toujours est-il que les signes habituels d’une éruption imminente étaient présents et il était évident que l’on avait affaire à une intrusion magmatique de grande ampleur, d’une quinzaine de kilomètres de longueur du nord au sud, selon les scientifiques islandais.

C’est pourquoi une alerte éruptive a été déclenchée. Le sacro-saint principe de précaution a été mis en œuvre. La sismicité et la déformation les plus intenses étant dans le secteur de Grindavik (3500 habitants), il a été décidé dans l’urgence d’évacuer la ville le 11 novembre. Les habitants n’avaient que quelques minutes pour récupérer leurs biens essentiels car une éruption dans le secteur semblait IMMINENTE, un mot répété à foison par les médias internationaux.

Source: Iceland Review

Les heures et les jours ont passé et point d’éruption à l’horizon. L’imminence d’un tel événement ne semble plus à l’ordre du jour. Sismicité et déformation du sol ont bien décliné et le magma ne semble plus décidé à percer la surface. Le bulletin du Met Office du 23 novembre 2023 n’écarte pas l’éventualité d’une éruption, mais « éruption imminente » et « éruption soudaine » ne sont plus d’actualité.

Les scientifiques islandais ont des idées divergentes sur la question. Il y a quelques jours, un volcanologue islandais m’a écrit que, selon lui, ce serait une affaire de mois. Avec une telle déclaration, on n’est plus dans le domaine de la prévision. C’est comme dire qu’il y aura un risque de vague de froid au mois de février ! En revanche, une scientifique du Met Office expliquait le 18 novembre que la diminution de l’activité sismique et de la déformation du sol indiquait que le magma avait pénétré très haut dans la croûte. Cette dernière étant déjà très fracturée, le magma n’avait pas besoin de beaucoup de force pour atteindre la surface. Ce n’est pas dans mes habitudes de critiquer des scientifiques, mais un telle explication m’a beaucoup surpris, c’est le moins que je puisse dire !

De mon côté, en observant les différents paramètres pré-éruptifs sans que se produise une éruption, j’ai gardé à l’esprit l’expérience que j’avais vécue dans les années 1990 dans le secteur du volcan Krafla, dans le nord-est de l’Islande. Je campais à Reykjalid alors que la sismicité était intense. Allongé sous ma tente, je ressentais clairement des ondes de choc pendant la nuit. Le sol s’était soulevé d’environ un mètre sous la centrale géothermique locale. Je suis resté une journée supplémentaire dans le secteur du lac Myvatn avec l’espoir d’assister à une belle éruption, mais je suis reparti bredouille. Quelques semaines après mon retour en France, j’ai eu l’occasion de rencontrer le regretté Maurice Krafft à l’issue d’une séance de Connaissances du Monde. Il m’a dit, avec son exubérance habituelle : « Ne t’inquiète pas, l’éruption a avorté. » Cela signifiait que le magma avait réussi a se frayer un chemin dans les fractures du sous-sol islandais. Il s’est ensuite solidifié, sans jamais percer la surface. C’est probablement ce qui s’est passé ces derniers temps sur la péninsule de Reykjanes et c’est pour cela que j’ai été pratiquement le seul à évoquer l’hypothèse d’une éruption avortée. Quarante années d’observation sur le terrain sont parfois utiles…

Photo: C. Grandpey

Cela n’exclut pas une nouvelle éruption dans la région comme en 2021 et en 2022. De toute façon, il faut rester vigilant car un nouvel afflux de magma sur le site de l’intrusion changerait la donne.

La question est maintenant de savoir s’il faut autoriser les habitants de Grindavik a rentrer chez eux. Une épée de Damoclès va rester présente, au moins un certain temps, au-dessus de leurs têtes, avec la crainte d’une sortie soudaine de la lave au cœur ou à proximité immédiate de leur bourgade. C’est quand le risque éruptif se trouve à proximité de zones habitées ou de structures essentielles (comme la centrale de Svartsengi) que la prévision éruptive prend toute son importance, pas quand la lave menace de sortir dans une zone désertique.

S’agissant de l’édification des digues de terre, ce n’est ps un souci. Même si elles ne servent à rien cette fois-ci, rien ne dit que ces protections n’auront pas un rôle à jouer un jour ou l’autre. Il semble que depuis 2020 le magma trouve agréable le séjour sur la péninsule de Reykjanes.

Ces derniers jours, une journaliste du journal Le Point m’a contacté, ainsi que Jacques-Marie Bardintzeff, à propos des différents moyens utilisés pour essayer de détourner une coulée de lave. Vous trouverez l’article à cette adresse:

https://www.lepoint.fr/environnement/en-islande-de-la-terre-et-de-l-eau-envisagees-comme-remparts-contre-la-lave-24-11-2023-2544441_1927.php

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The late Maurice Krafft used to say that a volcano about to erupt presents somewhat the same symptoms as a sick or injured person. He has a fever, chills and bad breath. The wound swells. It’s a bit the same thing when a volcano is about to erupt. Seismicity increases; the ground inflates , the composition of the gases changes and their temperature increases.
Recently, three of these parameters seemed to come together on the Icelandic Reykjanes peninsula to lead to a nice eruption. A seismic swarm started on October 24th, 2023. A significant deformation of the ground did the same three days later. On November 16th, SO2 emissions were detected in a borehole near the Svargentsi geothermal power plant. No temperature measurements were given by the Met Office. However, it appears that the satellites did not detect any thermal anomalies.
Still, the usual signs of an imminent eruption were present and it was obvious that there was a large-scale magma intrusion, around fifteen kilometers long from north to south, according to Icelandic scientists. .
This is why an eruptive alert was triggered. The sacrosanct precautionary principle was implemented. As the most intense seismicity and deformation were in the Grindavik area (pop. 3,500), it was urgently decided to evacuate the town on November 11th. Residents had only minutes to collect their essential goods as an eruption in the area appeared IMMINENT, a word repeated profusely by international media.
Hours and days have passed and there is no eruption on the horizon. The imminence of such an event no longer seems to be on the agenda. Seismicity and ground deformation have declined significantly and magma no longer seems determined to break through the surface. The Met Office bulletin of November 23rd, 2023 does not rule out the possibility of an eruption, but “imminent eruption” and “sudden eruption” are no longer relevant.
Icelandic scientists have divergent ideas on the issue. A few days ago, an Icelandic volcanologist wrote to me that, according to him, it would be a matter of months. With such a statement, we are no longer in the realm of prediction. That’s like saying there will be a risk of a cold snap in February! On the other hand, a Met Office scientist explained on November 18th that the reduction in seismic activity and ground deformation indicated that magma had penetrated very high into the crust. The latter being already very fractured, magma did not need much energy to reach the surface. It’s not my habit to criticize scientists, but such an explanation surprised me a lot !
For my part, while observing the different pre-eruptive parameters without an eruption occurring, I kept in mind the experience I had in the 1990s in the area of the Krafla volcano, in the north- east of Iceland. I was camping in Reykjalid when seismicity was intense. Lying in my tent, I clearly felt shock waves during the night. The ground had risen about one meter under the local geothermal power plant. I stayed an extra day in the Lake Myvatn area with the hope of witnessing a nice eruption, but nothing happened. A few weeks after my return to France, I had the opportunity to meet the late Maurice Krafft after a Connaissances du Monde session. He said to me, with his usual exuberance, “Don’t worry, the eruption has aborted. » This meant that magma had managed to find its way into the fractures in the Icelandic subsoil. It then solidified, without ever breaking through the surface. This is probably what happened recently on the Reykjanes peninsula and that is why I was practically the only one to raise the hypothesis of an aborted eruption.
This does not exclude a new eruption in the region as in 2021 and 2022. In any case, one should remain vigilant because a new influx of magma at the site of the intrusion would change the situation.
The question now is whether to allow the residents of Grindavik to return home. A sword of Damocles will remain present, at least for a certain time, above their heads, with the fear of a sudden lava emission in the heart or in the immediate vicinity of their town. It is when the eruptive risk is near populated areas or essential structures (such as the Svartsengi power plant) that eruptive prediction becomes important, not when lava pierces the surface in a desert area.
Regarding the construction of earth dikes, this is not a concern. Even if they are of no use this time, these protections may have a role to play one day or another. It seems that since 2020 magma has enjoyed staying on the Reykjanes peninsula.

Islande : pas d’éruption en vue…mais on ne sait jamais ! // Iceland : no eruption in sight…but you never know!

Selon un professeur de géophysique de l’Université d’Islande, la majeure partie de l’intrusion magmatique dans le secteur de Svartsengi s’est solidifiée et la probabilité d’une éruption diminue, d’autant plus que l’inflation du sol dans la région a ralenti. Le géophysicien explique que le dyke a une épaisseur d’environ deux mètres dans la plupart des endroits, mais avec un peu plus de largeur ailleurs. Maintenant que deux semaines se sont écoulées depuis la formation du dyke, 90 % se sont solidifiés. La probabilité d’une éruption s’éloigne donc considérablement.
Cependant, selon le scientifique, « on ne peut exclure le risque d’une éruption. La zone la plus sensible se trouve au milieu de l’intrusion magmatique, à l’est de la montagne Sýlingarfell. Il pense qu’un nouveau processus pourrait démarrer dans un avenir proche, car le magma afflue toujours à une profondeur de 5 à 6 km sous Svartsengi. Toutefois, il n’y a actuellement aucune contrainte et très peu d’activité sismique.
Le professeur affirme que rien n’indique aujourd’hui qu’une éruption va débuter au niveau de la fracture qui traverse Grindavik, car il n’y a aucun signe d’accumulation de magma dans le secteur.
Source :Iceland Monitor.

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According to a professor of geophysics at the University of Iceland, the majority of the magma channel at Svartsengi has solidified. The likelihood of a volcanic eruption is decreasing and the land rising at Svartsengi has slowed down. The geophysicist explains that the dike is about two metres thick in most places, but somewhat wider elsewhere. Now that two weeks have passed since the dike was formed, 90% of it is solidified. Thus, the likelihood of an eruption has become considerably lower.

However, in his opinion, “there is no way to exclude that there will be an eruption. The most likely area is in the middle of the tunnel, east of Sýlingarfell mountain.”. He thinks a new process can start in the near future because magma is still inflowing into a storage chamber at a depth of 5-6 km below Svartsengi, but there is currently no tension and very little earthquake activity.

The professor says that there are no longer any indications that an eruption will begin in the Grindavik fissure as there are no signs of any magma accumulating there.

Source : Iceland Monitor.