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Islande : la prévision volcanique a du plomb dans l’aile ! // Iceland : volcanic prediction is in a bad way !

J’ai à l’esprit les paroles du regretté François Le Guern qui avait l’habitude de commencer ses conférences en disant: «Je ne sais pas, nous ne savons pas prévoir une éruption volcanique.» C’est ce que sont en train de se dire les volcanologues islandais en observant la situation actuelle sur la Péninsule de Reykjanes.

Aujourd’hui, il semble que la probabilité d’une éruption dans les prochaines heures soit en train de s’éloigner. Hier, le Met Office islandais avait imaginé cinq scénarios possibles (voir la note sur mon blog), dont l’un était une éruption qui ne menacerait pas les zones habitées ou le trafic aérien.

Au total, plus de 20 000 séismes ont été enregistrés depuis le début de l’essaim il y a une dizaine de jours. Aucun épisode de tremor n’est actuellement détecté mais l’activité sismique reste intense.

Après avoir analysé les dernières données, les volcanologues islandais estiment que rien n’indique qu’une éruption se produira dans les prochaines heures. Les images satellite InSAR sur la période du 25 février au 3 mars montrent la formation d’un dyke dans la zone située entre Fagradalsfjall et Keilir, mais le magma ne semble pas se déplacer.

Les données GPS confirment les données satellitaires et montrent un mouvement relativement constant du sol, qui semble toutefois avoir ralenti au cours des derniers jours. Les données GPS et les images InSAR indiquent qu’il n’y a pas eu d’augmentation significative du mouvement du magma pendant l’activité sismique du 3 mars.

Páll Einarsson, géophysicien islandais bien connu, a déclaré: «Cette série d’événements nous surprend chaque jour.» Il a ajouté qu’il n’y a aucun moyen de prévoir comment les choses vont évoluer, et les scientifiques sont toujours perplexes sur l’évolution de la situation suite à l’épisode de tremor.

Un nouveau modèle de prévision des coulées de lave, élaboré par des scientifiques de l’Université d’Islande, propose quatre sites éruptifs potentiels sur la péninsule, en sachant que ces quatre sites ne sauraient être le siège d’éruptions simultanées. Ces quatre zones sont la colline de Sýlingafell, située juste au nord de la ville de Grindavík, la vallée de Móhálsadalur, située juste à l’ouest du lac Kleifarvatn, Fagradalsfjall et ses environs, et la fissure de Hauksvörðugjá, située à l’ouest de Grindavík. Leur prévision ne se limite plus à la zone située entre les montagnes Keilir et Fagradalsfjall car l’activité sismique n’est plus concentrée uniquement dans cette zone.

Source: Iceland Review et Iceland Monitor.

En lisant la presse islandaise, on se rend compte que l’analyse de la situation repose sur les seuls scientifiques. Aucune allusion n’est faite au Huldufólk, le « peuple caché », au monde des elfes qui ont pourtant une grande importance dans la vie des Islandais. Et si c’était ce petit peuple qui, pour se venger de quelque comportement des scientifiques, s’amusait maintenant à leur mettre des bâtons dans les roues… ?

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 I have in mind the words of the late François Le Guern who used to start his conferences saying “I can’t, we can’t predict a volcanic eruption.” This is what Icelandic volcanilogists say when they observe the current situation on the Reykjanes Peninsula.

Today, it seems the likelihood of an eruption in the next few hours has diminished. Yesterday, the Icelandic Met Office had imagined five possible scenarios (see the post on this blog ), one of which was an eruption that would not threaten inhabited areas or air traffic.

Overall, more than 20,000 earthquakes have occurred since the earthquake swarm started about ten days ago. No tremor pulse is currently detected but there is still significant seismic unrest.

After reviewing new data, Icelandic experts estimate that there is no indication an eruption will occur in the next few hours. InSAR satellite images over the period of February 25th -March 3rd still show signs that a magma dyke is forming in the area between Fagradalsfjall and Keilir, without showing a considerable increase in the movement of magma accompanying the tremor pulse.

GPS data also support that theory, showing a relatively constant movement, although it seems to have slowed down in the past few days. The GPS data and the InSAR images indicate that there has not been a significant increase in magma movement during the seismic activity of March 3rd.

Páll Einarsson, a popular Icelandic geophysicist, said:  “This series of events surprises us every day.” He added there was no way to predict how things will develop, and scientists are still puzzled over what happened after the tremor pulse registered.

A new lava flow prediction model, created by scientists at the University of Iceland, assumes four potential locations of eruptions on the peninsula. They stress there is no chance all four would erupt simultaneously. These four areas are Sýlingafell hill, located just north of the town of Grindavík, Móhálsadalur valley, located just west of Kleifarvatn lake, Fagradalsfjall and vicinity, and Hauksvörðugjá fissure, located west of Grindavík. The reason their prediction is no longer limited to the area between Keilir and Fagradalsfjall mountains is that the seismic activity is no longer limited to that area.

Source: Iceland Review & Iceland Monitor.

Reading the Icelandic press, one realizes that the analysis of the situation rests on scientists alone. No allusion is made to the « hidden people », to the world of elves which are of great importance in the lives of Icelanders. What if it was these little people who, in revenge for some behaviour of scientists, now amused themselves by putting a spade in their wheels …?

Prévision de coulées de lave (zones claires) par l’Université d’Islande

Etna (Sicile) : Et maintenant ?

Que se passe-t-il sur l’Etna ? Depuis le rendez-vous manqué prévu le 26 février 2021 à la mi journée, le Cratère SE montre un calme remarquable et le tremor volcanique est redescendu à un niveau relativement bas.

Personnellement, je n’irais pas trop me promener sur la zone sommitale du volcan car une saute d’humeur soudaine et violente ne saurait être exclue. Il est étrange qu’aucune activité ne soit apparue depuis le 6ème paroxysme. Par sa durée et son intensité (belles fontaines de lave), il a prouvé que la pression des gaz (moteurs de toute éruption) était encore forte et que la chambre magmatique superficielle était encore bien approvisionnée.

On peut se poser plusieurs questions :

S’agit-il d’une simple pause et les paroxysmes vont-ils reprendre dans les prochaines heures ou les prochains jours ?

Des effondrements ont-ils généré un bouchon qui empêcherait toute activité. Je ne crois guère à cette hypothèse car les sismos en auraient rendu compte.

Le magma a-t-il emprunté un autre chemin et la lave sortira-t-elle ailleurs sur la volcan ?

Bien malin serait celui qui pourrait répondre à ces questions. Une éruption majeure n’est bien sûr pas à exclure. Cela fait pas mal de temps que l’Etna n’a pas offert une éruption de grande ampleur, différente des paroxysmes auxquels il vient de nous habituer.

Souvenir de l’éruption de 1991-94 (Photo : C. Grandpey)

Le flanc sud du Kilauea (suite) // Kilauea Volcano’s south flank (continued)

Dans une note publiée le 4 septembre 2018, j’expliquais que la partie visible du Kilauea ne représente qu’une petite partie de l’édifice volcanique. Une grande partie du volcan se trouve sous la mer.
Au fur et à mesure que le volcan se développe au rythme de son activité, la partie sous-marine du flanc sud glisse lentement vers le sud. Ce déplacement est ponctué de séismes qui durent quelques secondes – comme celui de magnitude M 6,9 enregistré le 4 mai 2018 – et de glissements de terrain qui s’étalent sur plusieurs jours ou semaines.

Bien que la partie sous-marine du flanc sud du Kilauea soit une partie importante du volcan, son mouvement est beaucoup plus difficile à contrôler que la partie qui se trouve au-dessus du niveau de la mer. Bien que l’on soit en mesure d’enregistrer des séismes se produisant sous le flanc sud, seuls les plus significatifs et les plus proches du littoral sont bien captés par le réseau sismique.
Pour mieux comprendre ce qui se passe à l’intérieur du flanc sud du Kilauea et déterminer son impact sur l’éruption, un groupe de scientifiques a déployé au mois de juillet 2018 12 sismomètres sur le plancher océanique du flanc sud du Kilauea. Les sismomètres ont été positionnés sur tout le flanc sud pour que les séismes en bordure de ce versant puissent être enregistrés eux aussi, afin de voir si le champ de contrainte au large s’est modifié. Ils ont également été positionnés sur la zone de répliques du séisme de M 6.9 pour mieux comprendre cet événement, et près de l’entrée en mer de l’éruption dans la Lower East Rift Zone pour étudier la progression de la lave et sa pénétration dans l’eau.

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Dans un nouvel article, l’Observatoire des volcans d’Hawaiis (HVO) nous donne plus de détails sur les dernières observations du flanc sud du Kilauea.

Le mouvement du flanc sud qui a accompagné le séisme de M 6.9 en 2018 a été causé par des mouvements du sol sous la surface de l’océan, à des profondeurs de 6 à 9 kilomètres, à l’interface entre le volcan et le plancher océanique. Cette interface est connue sous le nom de « faille de détachement. »

Pendant l’éruption de Pu’uO’o-Kupaianaha de 1983 à 2018 et avant le séisme M6.9 de 2018, la vitesse moyenne de déplacement du flanc sud du Kilauea était d’environ 7,5 cm par an. Le flanc peut se déplacer plus vite ou plus lentement, selon la période et le type d’activité sur le volcan. Cette vitesse peut varier, mais elle reste souvent stable pendant les éruptions de longue durée, avec des changements à court terme lors d’intrusions magmatiques majeures dans le rift et de séismes lents.

Depuis la fin de l’activité éruptive en 2018, on a observé au cours des derniers 36 mois une dizaine de centimètres d’ajustements le long du flanc sud du Kilauea. Ce réajustement était à prévoir et il n’y a pas de quoi s’inquiéter.

Le déplacement du flanc sud du Kilauea qui a suivi le séisme de M6.9 du 4 mai 2018 a été causé par l’intrusion magmatique dans l’East Rift Zone du volcan car le magma a exercé une pression sur le flanc sud. Le volcan s’est réajusté après ces deux événements.

Suite au séisme et à l’éruption observés en 2018, l’East Rift Zone du Kilauea a montré une inflation correspondant à l’apport de magma dans la chambre superficielle du volcan.

Au début de l’éruption sommitale en décembre 2020, la partie supérieure de l’East Rift Zone a commencé à montrer des signes de contraction. Les stations GPS situées le long des parties supérieure et médiane de la zone de rift ont commencé à se déplacer vers le nord, ce qui est rare sur une échelle de temps aussi courte.

La réaction du flanc sud du Kilauea aux variations de pression magmatique a été étudiée au cours des  éruptions et intrusions précédentes. Par exemple, l’intrusion de la «Fête des Pères» en 2007 a également conduit à une légère contraction de la zone de rift suite à l’intrusion magmatique et à l’éruption qui a suivi.

Il est courant de voir des déplacements de failles significatifs après de puissants séismes. Le flanc sud du Kilauea a été le site de cinq séismes de magnitude M 4,0 ou plus au cours de l’année écoulée. Le séisme M 4.1 du 1er février 2021, sous le flanc sud, est l’un des cinq et il a été ressenti sur la Grande Ile d’Hawaï. Ces séismes sont provoqués par le déplacement brusque de la faille de détachement vers le sud-est au-dessus de la croûte océanique.

Source : USGS/ HVO.

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In a post released on September 4th, 2018, I explained that the visible part of Kilauea makes up only a small portion of the total volcano. Much of the volcano lies beneath the sea.

As the volcano grows, this underwater region of the south flank creeps slowly to the south, moving in fits and starts with earthquakes that last seconds (such as the May 4th M 6.9 event) and in slow slip events, which last for days or weeks.

Although Kilauea’s submarine south flank is a major part of the volcano, its motion is much harder to monitor than the part above sea level. While we can record earthquakes occurring beneath the flank, only the largest, and those closest to shore, are well-captured by the seismic network.

To better understand what is going on within Kilauea’s south flank and help determine how it has been affected by the eruption, a group of scientists deployed 12 ocean bottom seismometers in July 2018 on the submarine Kilauea south flank. Seismometers were positioned over the whole south flank so earthquakes associated with the edges of the flank could be recorded to see if the offshore stress field has changed. They also were positioned on the M6.9 aftershock zone to try to better understand that earthquake, and near the LERZ eruption ocean entry to study how lava enters the water and progresses downslope.

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In a new article, the Hawaiian Volcanoes Observatory (HVO) gives us more details about the latest observations of Kilauea’s south flank.

The south flank motion resulting from the M6.9 quake in 2018 was caused by motion deep below the surface, at depths of 6 to 9 kilometres, at the interface between Kilauea Volcano and the ocean floor. This interface is known as a décollement or detachment fault…

During the 1983–2018 Pu’uO’o-Kupaianaha eruption, and prior to the 2018 M6.9 earthquake, the average rate of motion on Kīlauea’s south flank was around 7.5 cm per year. The flank can move faster or slower, depending on the time period and type of activity on the volcano. Rates can be variable but often remain near-constant during long-duration eruptions, with short-term changes during major rift intrusions and slow-slip earthquakes.

Since the activity in 2018, there has been roughly 10 centimetres of adjustments along Kilauea’s south flank surface in the last two and a half years. This amount is to be expected and is nothing to be alarmed about.

The motion following the 2018 M6.9 earthquake and eruptive activity was caused by the magmatic intrusion in Kilauea’s East Rift Zone exerting pressure on the south flank. The volcano adjusts after the combined effects of both the intrusion along the East Rift Zone and the large earthquake.

Following the M6.9 earthquake and 2018 eruption, Kilauea’s East Rift Zone had been showing inflation consistent with magma supply to the volcano’s shallow magma storage system. However, at the start of Kilauea’s ongoing summit eruption in December 2020, the upper portion of the East Rift Zone started to show signs of contraction. GPS stations along the upper and middle parts of the rift zone started to move northward, which is a rare occurrence on such a short timescale.

Kilauea’s south flank’s response to changing magma pressure has been studied extensively through many previous eruptions and intrusions. For example, the 2007 middle East Rift Zone “Father’s Day” intrusion also led to a slight contraction of the rift zone following the intrusion and subsequent eruption.

It is also common to see elevated rates of motion on faults after large earthquakes. Kilauea’s south flank was the site of five earthquakes of magnitude M 4.0 or greater in the past year. The M 4.1 earthquake on February 1st, 2021, beneath the south flank is one of the five and it was felt across the Island of Hawaii. These earthquakes happen in response to abrupt motion of the detachment fault which moves to the southeast over the oceanic crust.

Source: USGS / HVO

Le schéma illustre le mouvement du flanc sud du Kilauea ainsi que l’emplacement des séismes et de leurs répliques. La faille représentée sur le schéma est la faille de détachement (ou décollement). On peut voir que l’intrusion d’un dyke dans la Lower East Rift Zone en 2018 a exercé une pression sur le flanc sud du volcan (Source : USGS)

Un nouveau laboratoire pour le HVO (Hawaii) // New lab for HVO (Hawaii)

L’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO), géré par l’USGS, vient d’acquérir un nouveau laboratoire qui permettra aux scientifiques de mieux comprendre les propriétés physiques des téphras. Le mot « tephra » ou « téphra » fait référence à tous les types et toutes les tailles de fragments de roche projetés par un volcan en empruntant une trajectoire aérienne lors d’une éruption. Les téphras incluent les cendres, les bombes, les scories ou même les cheveux et les larmes de Pelé.

Ce nouveau laboratoire d’analyse de téphras permettra au HVO de déterminer la densité, la taille et la forme des particules, ainsi que les différents types de téphras émis par un volcan. En utilisant ces informations, les géologues du HVO seront en mesure d’analyser toute une gamme de phénomènes, depuis l’ascension du magma et le processus éruptif jusqu’aux dépôts de cendres laissés par les  éruptions du passé. Il est important d’obtenir ces mesures aussi précisément et rapidement que possible lors d’une éruption.

Le nouveau laboratoire du HVO est unique par sa capacité à analyser une vaste gamme d’échantillons, de un mètre à un micron (10-6 m). Le traitement des échantillons est non destructif et l’analyse est rapide. Chaque type de mesure ne prend que quelques minutes, et on estime que l’ensemble des mesures prend 1 à 2 heures. La méthode non destructive d’utilisation de ces nouveaux instruments est révolutionnaire ; elle permet aux chercheurs d’effectuer une suite complète d’analyses sur le même échantillon – au lieu d’utiliser différents échantillons du même matériau – pour une compréhension plus complète des éruptions. Cela permet également de préserver dans leur intégrité tous les  échantillons.

La première étape consiste à étudier les composants de l’échantillon afin de comprendre à quel type d’éruption les scientifiques sont confrontés.

Pour les échantillons de téphras prélevés directement sur le terrain, le HVO dispose de deux nouveaux stéréoscopes à lumière réfléchie. Lors de leur utilisation, les géologues peuvent séparer manuellement les différents composants de l’échantillon, tels que la lave juste prélevée, les cristaux, ou les petits morceaux de la paroi du cratère.

Au cours de l’étape suivante, les chercheurs mesurent la densité des échantillons. Pour les échantillons de lave, la mesure de la densité permet de comprendre quelle était la consistance du magma lors de son émission ; cela renseigne sur la dynamique de l’éruption. La densité de l’échantillon est déterminée en mesurant sa masse et son volume. Pour les morceaux de téphra de plus de cinq centimètres, le volume est calculé à l’aide d’un scanner 3D, puis l’échantillon est pesé. Les grains plus petits, depuis les lapilli jusqu’à la poudre de cendre, sont placés dans un pycnomètre à gaz, une machine qui calcule la densité directement en utilisant le principe d’Archimède de déplacement du volume en injectant de l’azote gazeux. Les pycnomètres fonctionnent aussi bien avec des scories et de la pierre ponce qu’avec des cendres ; ils permettent de comprendre la dynamique des éruptions.

La troisième étape est la mesure de la taille des échantillons, ce qui donne des informations sur la façon dont le magma s’est fragmenté pour produire des téphras pendant les épisodes de fontaines de lave et les explosions. Les fragments de plus de 3 centimètres sont tamisés à la main, de manière traditionnelle, tandis que les grains plus petits sont soumis à un Camsizer, un appareil de dernière génération qui photographie chaque fragment et convertit l’image en mesure de la taille. Le flux de particules passe devant une source de lumière stroboscopique LED ultra lumineuse et plane. Les Camsizers peuvent mesurer des dizaines de milliers de fragments en seulement 5 minutes. De plus, ils utilisent les images pour mesurer la forme 2D des fragments en utilisant des paramètres mathématiques établis. Les informations concernant la taille des fragments sont essentielles pour les modèles de fontaines de lave et de cendres.

L’étape finale peut prendre des semaines, voire des mois. Elle consiste à découper les échantillons en fines lamelles et à les étudier au microscope pétrographique. Le HVO possède deux nouveaux microscopes pétrographiques avec différents ensembles de lentilles: l’un peut évaluer la taille des bulles, la texture des bulles ainsi que la texture de mélanges de magmas, tandis que l’autre peut se concentrer sur les cristaux et les inclusions.

Les nouveaux instruments d’analyse de téphras que vient d’acquérir le HVO sont actuellement en cours d’étalonnage. Les échantillons prélevés pendant l’éruption en cours seront les premiers analysés. Ce nouveau laboratoire permet une analyse quasiment en temps réel des produits émis et donc une meilleure surveillance des éruptions.

Source: USGS / HVO.

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The USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has been granted a new laboratory that will allow scientists to better understand the physical properties of tephra.

Tephra is any type and size of rock fragment that is ejected from a volcano and travels an airborne path during an eruption. Examples include ash, bombs, scoria, or Pele’s hair and Pele’s tears.

The tephra lab will help HVO determine the density, size, and shape of individual tephra particles along with types of tephra. Using this information, HVO geologists can analyse a range of topics, from magma ascent and eruption processes to ashfall deposits from past explosive eruptions. It is important to get these measurements as accurately and quickly as possible during an eruption.

HVO’s new lab is unique in its ability to analyze a wide size range of samples, from one metre to one micron (10-6 m). The sample processing is non-destructive and analysis is fast with each type of measurement taking only minutes, and all measurements are estimated to take 1–2 hours total. The non-destructive nature of these new instruments and methods is revolutionary and allows researchers to perform a full suite of analyses on the same sample, instead of different samples of the same material for a more integrated understanding of eruptions. This also allows samples to be fully preserved.

The first step consists in studying the sample components. Componentry helps understand what type of eruption scientists are dealing with.

For tephra samples straight from the field, HVO has two new stereoscopes that use reflected light. Looking through them, geologists can manually separate the different components that might make up the sample, such as fresh glassy lava, crystals, and small pieces of the crater wall.

Next, the researchers measure density. For pieces of lava, measuring density helps understand how frothy the magma was when it erupted, which tells us about eruption dynamics.

Sample density is determined by measuring its mass and volume. For pieces of tephra larger than five centimetres, the volume is calculated using a 3D scanner, and then the sample is weighed. Smaller grains from gravel to powdery ash sizes will be placed in a pycnometer, a machine that calculates density directly using Archimedes principle of volume displacement with nitrogen gas. The pycnometers work with foams (scoria and pumice) as well as ash and helps understand eruption dynamics.

Then, the samples will be measured for size, which give information about how magma gets ripped apart to produce tephra from lava fountains and explosions. Fragments larger than 3 centimetres are sieved in the traditional manual way, while smaller grains will run through one of the new Camsizers ; this is a machine that photographs each fragment and converts the image to a size measurement. The Camsizers can measure tens of thousands of fragments in as little as 5 minutes. Additionally, they use the images to measure the 2D shape of fragments using established mathematical parameters. Size information is essential for models of lava fountaining and ashfall.

A final step that may take weeks to months. It consists in turning pieces into a thin section for final analysis on a petrographic microscope. HVO has two new petrographic microscopes with different sets of lenses: one can assess bubble sizes, bubble textures, and magma-mixing textures, while the other can focus on crystals and melt inclusions within them.

HVO’s new tephra lab instruments currently being calibrated. Samples from the current eruption will be the first analyzed. The HVO tephra lab brings physical volcanology monitoring of eruptions to near-real time analysis.

Source : USGS / HVO.

Photo : C. Grandpey