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Retour sur l’éruption de Kamoamoa (Hawaii) en 2011 // The Kamoamoa eruption (Hawaii) in 2011

Au cours des 35 années qu’elle a duré, l’éruption du Pu’uO’o dans la Middle East Rift Zone (MERZ) du Kilauea a été l’occasion pour les scientifiques d’améliorer leur travail de recherche et de surveillance des volcans hawaiiens. Même les éruptions de courte durée, comme celle de Kamoamoa qui a duré quatre jours en 2011, ont offert des informations importantes.
Dans les mois qui ont précédé l’éruption de Kamoamoa, la lave a rempli le cratère du Pu’uO’o. Une inflation continue a été enregistrée au sommet du Kilauea et le long de la MERZ. Au fur et à mesure que le système se pressurisait, la sismicité augmentait dans la partie supérieure de la Zone de Rift Est (East Rift Zone) et le lac de lave sommital atteignait ses niveaux les plus élevés..
Le 5 mars 2011, une secousse et une augmentation de l’activité sismique, accompagnées d’une déflation rapide du Pu’uO’o, ont été observées en début d’après-midi. Un intrusion dans la partie supérieure de la zone de rift a fait s’évacuer le magma qui se trouvait sous le Pu’uO’o. Peu de temps après, le plancher du Pu’uO’o a commencé à s’affaisser et le niveau du lac de lave sommital a chuté.
Alertés par des alarmes sismiques en temps quasi réel et des données de déformation, les scientifiques du HVO ont rapidement effectué un survol de la zone et ont pu assister au début de l’éruption de Kamoamoa entre le Pu’uO’o et le cratère Napau.
Au cours des premiers jours, l’activité éruptive a oscillé entre deux systèmes de fractures, avec des bouches dont l’activité alternait. En début de journée le 8 mars 2011, l’éruption s’est concentrée sur les deux extrémités opposées des fractures. L’activité a diminué dans l’après-midi du 9 mars, et l’épisode éruptif de Kamoamoa a pris fin vers 22h30..
Le dyke et l’éruption qui a suivi ont joué un rôle de soupape et permis l’évacuation de la pression qui s’était accumulée depuis des mois dans le système d’alimentation du Kilauea.
Pendant l’éruption, afin de compléter les données en temps quasi réel fournies par les stations de surveillance du HVO, les scientifiques ont également récolté des échantillons de lave, effectué des mesures de gaz, cartographié les coulées de lave et les fractures, pris des photos et des notes sur le terrain. Toutes ces données importantes permettent de mieux comprendre les éruptions volcaniques et leurs processus.
Les analyses de plusieurs échantillons de lave prélevés tout au long de l’éruption ont montré que la lave était initialement plus évoluée que celle collectée sur le champs de lave du Pu’uO’o avant l’éruption de Kamoamoa. Cela signifie que le dyke qui a alimenté l’éruption a d’abord émis – ou s’est mélangé à – un magma plus ancien qui était stocké dans la zone de rift. Au fur et à mesure que l’éruption s’est poursuivie et que du magma juvénile est arrivé dans le système, la composition de lave a évolué pour ressembler à celle qui avait été émise précédemment au niveau du Pu’uO’o. Il est intéressant de noter qu’une évolution semblable de la composition de la lave a été observée au début de l’éruption de 2018.
Source : USGS, HVO.

J’étais à Hawaii quelques jours avant le début de l’éruption de Kamoamoa. Vous pourrez voir ci-dessous quelques photos du puits de lave sommital, du cratère du Pu’uO’o et de l’East Rift Zone où la lave commençait déjà à s’écouler.

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The 35-year-long Pu’uO’o eruption on Kilauea’s Middle East Rift Zone (MERZ) was a remarkable opportunity for scientists to improve volcano research and monitoring. Even short-lived episodes in this eruption, like the four-day-long Kamoamoa eruption, offered important insights.

In the months leading up to the 2011 Kamoamoa eruption, lava filled Pu’uO’o crater. Steady inflation was recorded at the summit and the MERZ. As the system pressurized, seismicity increased in the upper East Rift Zone and the summit lava lake rose to the highest levels recorded before that time.

On March 5th, 2011, seismic tremor and increased earthquake activity, accompanied by rapid deflation at Pu’uO’o, began abruptly in the early afrternoon. An intrusion uprift drew magma away from beneath Pu’uO’o. Shortly after, the Pu’uO’o crater floor began to subside and the summit lava lake level dropped.

HVO alerted by near real-time seismic alarms and deformation data, quickly conducted an overflight of the area and witnessed the start of the Kamoamoa eruption between Pu’uO’o and Napau craters.

In the first few days, eruptive activity shifted around two fissure systems with vents repeatedly starting and stopping. Early on March 8th, the eruption focused on the two opposite ends of the fissures. The activity waned in the afternoon of March 9th, and around 10:30 p.m. the Kamoamoa eruptive episode was over.

The dike and subsequent eruption acted as a pressure release valve of Kilauea’s magma plumbing system that had been pressurizing for months.

During the eruption, to supplement the near real-time data from HVO monitoring stations, scientists also collected lava samples and gas measurements, mapped lava flows and ground cracks, took photos and detailed field notes. These important data sets help to better understand volcanic eruptions and their processes.

Analyses of multiple lava samples taken throughout the eruption showed that the erupted lava was initially more evolved than the lava collected on the Pu’uO’o flow fields prior to the Kamoamoa eruption. This means that the dike which fed the eruption either pushed out, or mixed with, a body of cooler magma that had been stored in the rift. As the eruption continued, the lava compositions began to resemble those previously erupted at Pu’uO’o, as juvenile lava flushed through the system. This is what happened in the beginning of the 2018 eruption.

Source : USGS, HVO.

I was in Hawaii a few days before the start of the Kamoamoa eruption. Here are some photos of the summit lava pit crater, the Pu’uO’o crater and the East Rift Zone where lava was already beginning to flow.

Photos : C. Grandpey

Le rebond isostatique en Patagonie // Isostatic rebound in Patagonia

Avec la fonte des glaciers et leur perte de masse à la surface de la Terre, cette dernière a tendance à se soulever dans un phénomène baptisé rebond isostatique. Il a été observé en Islande où certains scientifiques pensent que la pression moindre exercée par les glaciers pourrait favoriser une accélération de l’activité éruptive. Rien de tel n’a été observé pour le moment et il faudra prendre en compte de longues périodes de temps pour avoir confirmation de cette conséquence éventuelle. L’échelle géologique est beaucoup plus longue que l’espérance de vie d’un être humain!

Comme en Islande, les champs de glace qui s’étendent sur des centaines de kilomètres en Patagonie le long de la Cordillère des Andes en Argentine et au Chili fondent à l’un des rythmes les plus rapides de la planète. Dans le même temps, le sol sous cette couche de glace s’élève à mesure que les glaciers disparaissent. En plus de ce que l’on sait déjà en Islande, les géologues ont découvert en Patagonie un lien possible entre la perte récente de la masse de glace, le soulèvement rapide des roches et une faille entre les plaques tectoniques qui sous-tendent la région.

Une équipe scientifique de l’université de Washington à St. Louis (Missouri), vient de terminer l’une des premières études sismiques des Andes patagoniennes. La recherche a été financée par la National Science Foundation. Dans une publication parue dans la revue Geophysical Research Letters, ils décrivent et cartographient la dynamique locale de la subsurface de la Patagonie.

Les données obtenues pour effectuer l’étude montrent comment un rift dans la plaque tectonique descendante, à environ 100 kilomètres sous la Patagonie, a permis à des matériaux mantelliques plus chauds et moins visqueux de s’écouler sous l’Amérique du Sud. Au-dessus de cette zone, les champs de glace ont rétréci, supprimant le poids qui faisait autrefois fléchir le continent vers le bas. Les scientifiques ont constaté une très faible vitesse sismique dans et autour du rift, ainsi qu’un amincissement de la lithosphère rigide recouvrant le rift. Ces conditions particulières du manteau sont à l’origine de bon nombre des changements récents observés en Patagonie, notamment le soulèvement rapide de certaines zones qui étaient auparavant recouvertes de glace.

L’un des auteurs de l’étude explique que « les faibles viscosités signifient que le manteau réagit à la déglaciation sur une échelle de temps de quelques dizaines d’années, plutôt que de milliers d’années. » Un autre fait intéressant est que la viscosité est plus élevée sous la partie sud du champ de glace de la Patagonie méridionale par rapport au champ de glace de la Patagonie septentrionale, ce qui contribue à expliquer pourquoi les taux de soulèvement varient du nord au sud.

Ce rebond isostatique, aussi appelé ‘ »ajustement isostatique glaciaire », est surtout important parce qu’il affecte les prévisions d’élévation du niveau de la mer dans le cadre de scénarios de réchauffement climatique futurs.

L’une des découvertes les plus intéressantes de l’étude est que les parties les plus chaudes et les moins visqueuses du manteau se trouvent dans la région du rift, sous la partie des champs de glace de Patagonie qui s’est ouverte le plus récemment.

Source: ta météo.com.

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With the melting of glaciers and their loss of mass on the surface of the Earth, the latter tends to rise in a phenomenon called isostatic rebound. It has been observed in Iceland where some scientists believe that the reduced pressure exerted by glaciers could promote an acceleration of eruptive activity. Nothing like this has been observed so far and long periods of time will have to be taken into account for confirmation of this possible consequence. The geological scale is much longer than the life expectancy of a human being!

As in Iceland, the ice fields that stretch ove hundreds of miles in Patagonia along the Andes Cordillera in Argentina and Chile are melting at one of the fastest rates on Earth. At the same time, the ground beneath this ice sheet is rising as the glaciers disappear. In addition to what has already been observed in Iceland, geologists in Patagonia have discovered a possible link between the recent loss of ice mass, rapid rock uplift and a fault between the tectonic plates that underlie the region. .
A group of scientists from Washington University in St. Louis, Missouri, has just completed one of the first seismic studies of the Patagonian Andes. The research was funded by the National Science Foundation. In a publication in the journal Geophysical Research Letters, they describe and map the local dynamics of the Patagonian subsurface.
Data obtained to perform the study show how a rift in the descending tectonic plate, about 100 kilometers beneath Patagonia, allowed hotter, less viscous mantle materials to flow beneath South America. Above this area, the ice fields have shrunk, removing the weight that once flexed the continent downward. Scientists observed very low seismic velocity in and around the rift, as well as a thinning of the rigid lithosphere covering the rift. These particular mantle conditions are driving many of the recent changes seen in Patagonia, including the rapid uplift of some areas that were previously covered in ice.
One of the authors of the study explains that « the low viscosities mean that the mantle reacts to deglaciation on a time scale of tens of years, rather than thousands of years. » Another interesting fact is that the viscosity is higher under the southern part of the Southern Patagonian Icefield compared to the Northern Patagonian Icefield, which helps explain why uplift rates vary from north to south.
This isostatic rebound, also called « glacial isostatic adjustment », is especially important because it affects predictions of sea level rise in relation with future climate warming scenarios.
One of the study’s most interesting findings is that the hottest, least viscous parts of the mantle are found in the rift region, beneath the part of the Patagonian Ice Fields that most recently opened up. .
Source: tameteo.com.

Crédit photo : Wikipedia

Dans la province de Santa Cruz, au sud-ouest de la Patagonie argentine, à la frontière avec le Chili, le parc national Los Glaciares héberge de nombreux glaciers qui aboutissent dans les lacs. Le plus connu et le plus accessible est le Perito Moreno qui est l’un des rares glaciers de la planète à résister aux assauts du réchauffement climatique. Ce comportement est dû aux abondantes précipitations neigeuses sur sa zone d’accumulation.

Source: NASA

Le lac de lave du Kilauea (Hawaii) // The Kilauea lava lake (Hawaii)

Le dernier épisode de « Volcano Watch », un article hebdomadaire publié par l’U.S. Geological Survey (USGS) est consacré au comportement des lacs de lave au sommet du Kilauea.

Lorsque j’ai visité le volcan en août 2008, le cratère de l’Halema’uma’u (HMM) était recouvert d’une croûte de lave bien rigide. Le seul signe d’activité était une zone jaune causée par des dépôts de soufre dans la paroi SO du cratère.

Photos : C. Grandpey

En fait, c’est l’endroit où la lave a décidé d’émerger dans le cratère en septembre de cette même année. Une courte série d’explosions a précédé la formation d’un lac de lave qui s’est étendu régulièrement pour former ce qui a été baptisé l’Overlook Crater. La convection de la lave dans le lac a entraîné des émissions constantes de dioxyde de soufre (SO2) qui ont généré un brouillard volcanique, le vog à Hawaiʻi.

Photo : C. Grandpey

Le lac de lave a également produit une lueur visible en permanence la nuit dans toute la zone sommitale.

Photo : C. Grandpey

Lorsque la lave a commencé à être émisse par des fissures dans les Leilani Estates en 2018, le réservoir sommital du Kilauea a entamé une phase de déflation et le lac de lave s’est rapidement vidangé avant que le sommet commence à s’effondrer.

Source : HVO

L’un des aspects intéressants du lac de lave qui est resté en place entre 2008 et 2018 a été la relation étroite entre les variations du tilt – ou inclinaison du sommet – et le niveau de la surface du lac de lave.

Le lac de lave en 2016 (Crédit photo :  HVO)

Au fur et à mesure que la surface du lac s’élevait dans l’Overlook Crater, les inclinomètres du sommet enregistreraient une tendance inflationniste. Au fur et à mesure que la surface du lac de lave s’abaissait, les instruments enregistraient une tendance déflationniste. Les scientifiques du HVO ont conclu qu’il y avait une connexion ouverte entre le lac de lave et le réservoir magmatique peu profond sous le sommet (réservoir HMM). En conséquence, le lac a agi comme un baromètre, son niveau montant et descendant en relation directe avec les variations de pression dans le réservoir HMM. Ce comportement du lac de lave a permis de déterminer certaines quantités de magma contenues dans le réservoir HMM qui sont difficiles, voire impossibles, à déterminer sur d’autres volcans.

Exemples de variations du tilt en avril 2018 ‘Source : HVO)

Dans une publication de 2019, les scientifiques ont expliqué qu’en analysant la déformation du sommet et les variations de niveau de la lave au cours des premières phases d’effondrement du sommet du Kilauea en 2018, il a été possible d’affirmer que l’effondrement et l’éruption de 2018 avaient entraîné une diminution du volume du réservoir HMM de l’ordre de 20 %, et que la plus grande partie du magma restait présente dans le réservoir.

Le lac de lave présent actuellement dans le cratère de l’Halema’uma’u monte et descend également en suivant des variations inflationniste et déflationniste. Cela signifie que, dans une certaine mesure, il existe à nouveau une connexion ouverte avec le réservoir HMM. Cependant, certains cycles de déflation et d’inflation sont plus importants que d’autres; pendant ces épisodes, le niveau du lac de lave baisse et l’éruption s’arrête. L’éruption ne reprend pas et le niveau du lac ne remonte pas au moment où les inclinomètres montrent une tendance inflationniste. Il faut en général attendre que la phase d’inflation soit à peu près égale à l’épisode de déflation précédent.

Crédit photo : HVO

En observant ce comportement du lac de lave, les scientifiques du HVO savent à peu près à quel moment la pause de l’éruption sera terminée et à quel endroit la lave fera sa réapparition dans le cratère. L’écart de temps observé entre le retour de l’inflation sommitale et la reprise de l’éruption est également une indication que la connexion entre la surface et le réservoir HMM n’est pas toujours ouverte. Pendant que le sommet gonfle, la pression monte dans le réservoir, et ce n’est que lorsque l’éruption recommence que la pression est relâchée. Après cela, le système s’équilibre et se comporte à nouveau comme un système ouvert, comme il l’a fait en 2008-2018.
Il s’agit donc d’une différence intéressante et importante entre le lac de lave actuel et celui qui existait de 2008 à 2018. Cela offre la possibilité de mieux connaître les conditions nécessaires pour que le système passe de fermé à ouvert.
On observe globalement en ce moment une déflation lente du système magmatique sommital du Kilauea. Cela signifie que l’éruption ne s’intensifiera probablement pas. La lave ne fait que des apparitions éphémères dans le cratère.
Source : USGS/HVO.

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The latest episode of « Volcano Watch », a weekly article released by U.S. Geological Survey (USGS) is dedicated to the behaviour of lava lakes at the summit of Kilauea.

When I visited the volcano in August 2008, Halema’uma’u Crater (HMM) was covered with a solid crust of lava. The only sign of activity was a yellow area caused by sulphur deposits in the SW wall of the crater. (see photos above)

Actually, it was the place where lava decided to emerge in the crater in September of that year. A short series of explosions preceded the opening of a lava lake which grew steadily, forming what became known as the Overlook crater. Convection of lava within the lake provided a steady supply of sulphur dioxide (SO2), which was the main contributor to vog (volcanic smog) in Hawaiʻi. (see photo above)

It also provided a reliable glow against the night sky that was visible throughout the summit region. (see photo above).

When lava began erupting from fissures in Leilani Estates in 2018, Kilauea’s summit reservoir system began to deflate, and the lava lake quickly drained away before the summit began to collapse. ‘see photo above)

One of the interesting facets of the 2008–2018 lava lake era was the close association between summit tilt data and the surface level of the lava lake. As the lake surface would rise within the Overlook crater, summit tiltmeters would record inflationary tilt. As the lava lake surface withdrew, tiltmeters would record deflationary tilt. The interpretation was that there was a fully open connection between the lava lake and the shallow summit magma reservoir, referred to as the Halemaʻumaʻu (HMM) reservoir. As a result, the lake acted like a barometer, with its level moving up and down in direct proportion to pressure changes in the HMM reservoir. This unique behaviour made it possible to determine certain quantities for the HMM magma reservoir that are difficult or impossible to determine at other volcanoes.

In a 2019 publication, scientists showed that by tracking deformation and lava level changes during the opening stages of Kilauea’s 2018 summit collapses, it was possible to determine that the entire 2018 collapse and eruption decreased the HMM magma reservoir volume by a most likely amount of 20%, leaving the majority of the magma in place.

The current lava lake in Halemaʻumaʻu (see photo above) also rises and falls together with inflationary and deflationary tilt. This indicates that, to some extent, there is again an open connection to the shallow HMM magma chamber. However, some of the deflation and inflation cycles are larger than others, and during these episodes the lava lake level goes down and the eruption pauses. The eruption does not resume, and the lake level does not rise again at the same time as the tiltmeters show inflationary tilt, but instead waits until the amount of inflationary tilt is about equal to the amount of preceding deflationary tilt.

This behaviour of the lava lake gives HVO scientiststs a rough idea of when the eruption pause be over and active lava will return to the crater. The gap in time between the return of inflationary tilt and eruption renewal is also an indication that the connection between the surface and shallow HMM reservoir is not always open. While the summit is inflating, pressure is building in the reservoir, and it is not until the eruption starts again that the pressure is released. After this the system equilibrates and once again behaves as an open system, like it did in 2008–2018.

This is an interesting and important difference between the current lava lake and the lake that existed from 2008–2018 and presents the opportunity to learn more about the conditions under which the system might change from closed to open.

The current overall trend of Kilauea’s summit magma system is slow deflation. This means there are no signs right now that the eruption could get more vigorous.

Source: USGS / HVO.

Islande : après avoir pataugé dans la sismicité, on s’enlise dans le magma! // Iceland : wading through seismicity and gertting stuck in magma!

Il semble que la situation soit redevenue normale d’un point de vue sismique sur la péninsule de Reykjanes. Il y a quelques semaines, un essaim sismique intense accompagné d’une déformation du sol a incité les scientifiques islandais à penser qu’il s’agissait d’une intrusion magmatique et qu’une nouvelle éruption était probable dans la région du Fagradalsfjall. Manque de chance! Le nombre de secousses a diminué dans les jours suivants et aucune éruption n’a eu lieu.
Aujourd’hui, les dernières données indiquent que le magma de l’intrusion a peut-être commencé à se solidifier sous terre. Les scientifiques s’appuient sur des similitudes entre l’activité actuelle sur la péninsule de Reykjanes et la situation de Kröflueldar entre 1975 et 1984 quand plusieurs intrusions magmatiques se sont formées, mais seules certaines d’entre elles ont atteint la surface et donné lieu à des éruptions volcaniques. Dans une note précédente, j’ai expliqué que j’avais observé une situation similaire en 1989 dans la région du Krafla où une intrusion magmatique n’avait pas déclenché d’éruption.
Le déplacement des stations GPS à proximité de la Geldingadalir a considérablement diminué. Le phénomène indiquait une déformation de la surface mais quasiment aucun mouvement n’a été détecté depuis le 28 décembre 2021.
Les modèles indiquent que l’intrusion magmatique qui vient d’avoir lieu représente environ la moitié de celle qui a précédé l’éruption dans la Geldingadalir, soit environ 18 millions de mètres cubes. Les scientifiques pensent que la partie supérieure de l’intrusion magmatique se trouve une profondeur de 1,5 km.
Les modèles et les dernières mesures indiquent que le magma a commencé à se solidifier et plus le temps passe, moins il y a de chance que l’intrusion magmatique débouche sur une éruption volcanique.
Bien qu’il n’y ait pas de nouvelle éruption, le champ de lave créé par la dernière éruption dégage encore beaucoup de chaleur. On peut parfois voir des nuages de vapeur s’en échapper, mais ce n’est pas le signe d’une hausse d’activité. Les autorités islandaises ont vivement conseillé aux visiteurs de ne pas se déplacer sur le champ de lave en raison du risque d’effondrement des tunnels et autres cavités.
Source: Iceland Review.

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It looks as if the situation has gone back to normal from a seismic point of view on the Reykjanes Peninsula. A few weeks ago, an intense seismic swarm accomapnied by ground deformation led Icelandic scientists to think it was a magma intrusion and that another eruption was likely in the Fagradalsfjall area. Hard luck! The number of earthquakes declined in the following days and no eruption occurred.

Today, new data indicates that the magma of the intrusion might have begun to solidify underground. Scientists have speculated on the similarities of the current activity in Reykjanes with the 1975-1984 Kröflueldar, where several magma intrusions formed but only some of them reached the surface in volcanic eruptions. In a previous post, I explained I had observed a similar situation in 1989 in the Krafla area where a magma intrusion did not trigger an eruption.

GPS station movement close to Geldingadalir has decreased significantly. The movements indicate deformation in the surface but almost no movement has been detected since December 28th, 2021.

Models indicate that the magma intrusion is about half the size of the one that preceded the Geldingadalir eruption, around 18 million cubic meters. They also believe the top of the magma intrusion has reached a depth of 1,5 km.

Models and latest measurements indicate that the magma has begun to solidify and the longer time passes without changes in the activity, the lesser the chance that the magma intrusion will culminate in a volcanic eruption.

While there is no new eruption yet, there is still considerable heat in the new lava field by the former eruption site. One can sometimes see steam rising from the lava field but this is not an indicator of increased activity. Icelandic authorities have warned visitors against walking on the lava field because of the risk of tunnel and cavity collapses.

Source: Iceland Review.

Des nuages de vapeur continuent à s’échapper du champ de lave (Photo: C. Grandpey)