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Nouvelles recherches sur les Champs Phlégréens // New research on the Phlegrean Fields

Les supervolcans sont un peu comme le monstre du Loch Ness en Écosse: ils apparaissent de temps en temps dans les journaux et les magazines, mais personne n’a jamais assisté à leurs éruptions. En Italie, les Champs Phlégréens font partie de ces supervolcans qui pourraient devenir un danger pour les zones habitées.
Une étude récente a confirmé les conclusions de recherches précédentes. Les Campi Flegrei semblent accumuler du magma en évoluant vers une phase pré-éruptive. Les scientifiques ne disent pas qu’une éruption majeure est imminente, mais au vu des conditions actuelles, ils pensent qu’une telle éruption de grande envergure pourrait se produire dans les Champs Phlégréens à « un moment indéterminé du futur ». Ces propos confirment que nous ne sommes actuellement pas en mesure de prévoir les éruptions volcaniques.
Avec Yellowstone aux États-Unis, les Campi Flegrei font partie des rares supervolcans actifs dans le monde. Ils se trouvent dans le sud de l’Italie, à une quinzaine de kilomètres à l’ouest de Naples qui rassemble quelque 1,5 million d’habitants. La dernière éruption remonte à 1538; ce fut un événement relativement mineur, connu sous le nom d’éruption du Monte Nuovo. Cependant, il y a 40 000 ans, le volcan a connu une éruption majeure, à peine moins puissante que celles enregistrées à Yellowstone.
Au cours des 60 dernières années, la région volcanique avec ses 24 cratères et autres édifices a montré des signes d’activité, et les scientifiques l’ont étudiée de près pour mieux comprendre l’évolution de la situation.
Dans une étude publiée dans Science Advances, une équipe de chercheurs a examiné des échantillons de roche, de minéraux et de verre prélevés lors de 23 éruptions sur les Campi Flegrei, dont les deux plus importantes des 60 000 dernières années. En analysant les éléments contenus dans ces échantillons, les scientifiques ont pu se faire une idée de la situation avant et après les éruptions.
L’analyse des éléments montre qu’il y a eu des changements importants dans la température et la teneur en eau du magma à certains moments de l’histoire éruptive des Champs Phlégréens. Il a été constaté que les minéraux à l’intérieur du magma diminuaient avec le temps, tandis que la teneur en eau augmentait. Ils ont constaté qu’une telle évolution s’était produite avant l’éruption du Monte Nuovo.
L’équipe scientifique a remarqué qu’après l’éruption du Monte Nuovo, les Campi Flegrei sont entrés dans une nouvelle phase d’inactivité. Depuis les années 1950, il y a eu trois grandes périodes de regain d’activité qui ont fait craindre un réveil du volcan. Une ascension du magma  d’environ 8 km jusqu’à environ 3 km est tenue pour responsable de cette activité. [Note personnelle: tout cela est cohérent avec les épisodes bradysismiques observés dans la région.]
Les dernières études indiquent que la situation actuelle peut s’expliquer par la présence d’un magma saturé en eau dans la croûte supérieure, ce qui favoriserait la constitution d’un énorme réservoir magmatique. Les chercheurs pensent que le système d’alimentation des Champs Phlégréens entre actuellement dans une nouvelle phase qui pourrait aboutir, à un certain moment du futur, à une éruption de grande ampleur. On pense en général qu’une telle éruption ressemblerait assez à celles observées au cours des 15000 dernières années. Elle se situerait entre la dernière éruption (Monte Nuovo, 1538, 0,02 km3) et l’éruption du Vésuve qui a recouvert Pompéi et Herculanum. De tels scénarios sont pris en compte dans le cadre de la gestion des catastrophes.

Source: Newsweek.

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Earth’s supervolcanoes are like the Loch Ness monster in Scotland: they emerge from time to time in the newspapers and magazines but nobody has ever seen their eruptions. In Italy, the Phlegrean Fields is one of the supervolcanoes that could become a ththreat to populated areas.

A recent study has confirmed what previous research had already concluded. The Campi Flegrei appears to be accumulating magma as it transitions to a pre-eruption state. Scientists do not say that a large eruption is imminent, but they suggest that current conditions at Campi Flegrei indicate one could happen at « some undetermined point in the future. » This statement confirms that we are currently unable to predict volcanic eruptions.

With Yellowstone in the U.S., Campi Flegrei is one of the few active supervolcanoes in the world. It is located in southern Italy, about 15 kilometres to the west of Naples, which is home to around 1.5 million people. The last time it erupted was in 1538 ; it was a fairly small event known as the Monte Nuovo eruption. However, 40,000 years ago, it produced a major eruption, slightly less powerful than the ones recorded at Yellowstone.

Over the last 60 years, the volcanic region with its 24 craters and edifices has shown signs of unrest, and scientists have been studying it and monitoring it closely to better understand the changes taking place.

In a study published in Science Advances, a team of researchers examined rock, mineral and glass samples taken from 23 eruptions at Campi Flegrei, including the two biggest from the last 60,000 years. By analyzing the elements within these samples, the scientists were able to construct a picture of what was happening before and after eruptions.

Analysis of the elements suggests there were critical changes to the temperature and water content of the magma at certain points in the eruptive history of Campi Flegrei. Minerals in the magma were found to decrease over time, while water content increased. They found that this happened before the Monte Nuovo eruption.

The research team notes that after the Monte Nuovo eruption, Campi Flegrei entered a “new phase” of inactivity. Since the 1950s, there have been three “major periods of unrest,” raising concern that the volcano is reawakening. A magma ascent from about 8 km to about 3 km has previously been blamed for this unrest. [Persona note: All this is consistent with the episodes of bradyseism observed in the region.]

The latest findings suggest this is consistent with the presence of water-saturated magma in the upper crust, allowing for the buildup of a huge magma reservoir. The researchers suggest that the plumbing system at Campi Flegrei is currently entering a new buildup phase, potentially culminating, at some undetermined point in the future, in a large volume eruption.

Should an eruption occur, the best guess is that it will have a size and behaviour similar to that seen during past 15,000 years or so, hence ranging from the size of the last eruption (Monte Nuovo, 1538, 0.02 cubic km) to something similar to the eruption of Vesuvius that overwhelmed Pompeii and Herculaneum. These are the scenarios being used to prepare mitigation plans.

Source : Newsweek.

Site des Champs Phlégréens avec le Monte Nuova. A noter que la Solfatara reste fermée au public suite à l’accident qui a coûté la vie à un jeune garçon et ses parents en septembre 2017 (voir ma note à ce sujet: https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2017/09/13/drame-a-la-solfatara-italie-drama-at-the-solfatara-italy/)

Sierra Negra (Iles Galapagos / Galapagos Islands)

Selon le site web d’El Universo, le volcan Sierra Negra dans les îles Galapagos montre une hausse d’activité. La sismicité est en augmentation depuis janvier 2018 avec des événements allant jusqu’à M 4,8. La couleur du niveau d’alerte a été élevée à Jaune, ce qui signifie que l’accès à l’île Isabela est restreint. La persistance d’une sismicité élevée laisse supposer que le magma s’agite à l’intérieur du volcan, ce qui pourrait se solder par une éruption.
Les scientifiques ont installé un réseau sismique temporaire et deux inclinomètres numériques à proximité et à l’intérieur de la caldeira du Sierra Negra.
Le Sierra Negra est l’un des plus grands volcans des Iles Galapagos. Il possède une caldeira de forme ovale qui mesure 9 km d’est en ouest et 7 km du nord au sud. Il a produit au moins 10 éruptions dans l’époque historique, avec une période de repos moyenne de 15 ans entre chaque période éruptive. Ses deux dernières éruptions ont eu lieu en 1979 et 2005.
Source: El Universo.

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According to the El Universo website, the Sierra Negra volcano in the Galapagos Islands is showing increased signs of activity. Seismicity has been increasing since January 2018 with events up to M 4.8 and the colour of the alert level has been raised to Yellow, which means that access to areas of Isabela Island is restricted. The persistence of high levels of seismicity suggests that magma is moving inside the Sierra Negra volcano, which could produce an eruption.

Scientists have installed a temporary seismic network and  two digital inclinometers in the surroundings and in the interior of the Sierra Negra volcano caldera.

Sierra Negra is one of the largest volcanoes in the Galapagos Islands and has an oval caldera, which measures 9 km east-west and 7 km north-south. It has produced at least 10 eruptions in the historical epoch, with an average resting period of 15 years between each eruptive period. Its last two eruptions occurred in the years 1979 and 2005.

Source : El Universo.

Image satellite des îles Galápagos en octobre 2005 lors de la dernière éruption du volcan Sierra Negra dont on aperçoit le panache. (Crédit photo : NASA)

Yellowstone : Le Steamboat Geyser déconcerte les scientifiques // Steamboat Geyser puzzles the scientists

Le Steamboat Geyser dans le Parc National de Yellowstone inquiète les scientifiques qui se posent beaucoup de questions après sa huitième éruption depuis le mois de mars. Elle s’est produite à 9h04 le 4 juin 2018 et a propulsé de l’eau bouillante à plusieurs dizaines de mètres de hauteur. Le geyser a ensuite laissé échapper de volumineux panaches de vapeur.
Le Steamboat Geyser se manifeste très rarement, contrairement au Vieux Fidèle qui est très régulier. Sa dernière grosse éruption remonte à 2014. Les scientifiques ne savent pas pourquoi le geyser connaît subitement ce regain d’activité. Il se peut qu’un petit séisme ait ouvert un nouveau passage à la vapeur suchauffée qui fait jaillir l’eau à la surface. Il se peut aussi que la source magmatique ait subi une modification à la verticale du Steamboat. Les scientifiques prévoient de le surveiller plus activement et de mieux l’étudier pour comprendre ce qui a provoqué le changement soudain de son comportement. Ainsi, les géologues de l’Université de l’Utah ont mis en place une série de capteurs sismiques autour du geyser pour enregistrer les vibrations pendant les éruptions. Ils espèrent obtenir un modèle du réseau d’alimentation du geyser en mesurant les ondes sonores qui le traversent.
Les éruptions d’un geyser sont en surface les expressions de la libération de la pression dans le sous-sol. Au fur et à mesure que l’eau s’écoule dans le sol, elle se rapproche de la roche chauffée par le magma et se transforme en vapeur. Ce processus crée de l’eau surchauffée et sous pression qui se trouve piégée sous la surface de la Terre. Finalement, cette eau bouillante et cette vapeur rassemblent assez de pression pour surmonter la pression de l’eau qui les surmonte. Elles sont brusquement expulsées et donnent naissance à une éruption spectaculaire.
Les autorités du Parc conseillent aux personnes qui ont l’intention de se rendre à Yellowstone de prévoir la visite du Steamboat Geyser vers le 11 ou 12 juin, soit sept à huit jours après la dernière éruption.

Source: Yellowstone Volcano Observatory, Yellowstone National Park.

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The Steamboat Geyser in Yellowstone National Park is puzzling scientists after it erupted for the eighth time since March. The most recent eruption occurred at 9:04 a.m. on June 4th, 2018 and spewed boiling water several tens of metres into the air, followed by hours of steam plumes coming out of the geyser basin.

Steamboat Geyser, unlike the regular Old Faithful Geyser, erupts very infrequently. The last time it came to life was in 2014. Scientists are unsure why all of a sudden the geyser is experiencing a string of eruptions. Perhaps a small earthquake caused a more open flow path from the heated steam and water to the surface. Perhaps there is an increased magma source under Steamboat. Experts are unsure of the reason and plan to actively monitor and study the geyser to better understand what prompted the sudden change in its behaviour. Geologists with the University of Utah set up an array of seismic sensors across the geyser to capture the rumbling during eruptions. Their hope is to reconstruct the plumbing of the geyser by measuring the sound waves as they travel through the geyser up to the sensors.

Geyser eruptions are surface expressions of pressure release from the subsurface. As water trickles down into the soil and rocks in the ground, it continues to travel closer to heated rock and magma and becomes heated and turned to vapour. This process creates superheated and pressurized water to be trapped far below Earth’s surface. Eventually, there is enough boiling water and steam to overcome the overburden pressure of rock and water above. When this happens, the contained boiling water and steam is suddenly released in a dramatic eruption.

The park authorities say that if you plan to visit Yellowstone National Park, it is advisable to plan a visit to Steamboat around June 11th or 12th, seven to eight days after the latest eruption.

Source: Yellowstone Volcano Observatory, Yellowstone National Park.

Photo: C. Grandpey

Le magma du super volcan de Yellowstone // Magma of the Yellowstone super volcano

J’ai écrit plusieurs articles sur ce blog concernant la source magmatique de Yellowstone et la présence d’un double réservoir sous le super volcan.
À l’aide d’une modélisation par superordinateur, des scientifiques de l’Université de l’Oregon ont pu fournir de nouvelles hypothèses concernant ce double réservoir qui se cache sous le Parc National de Yellowstone. L’étude a été publiée dans Geophysical Research Letters.
À des profondeurs de 5 à 10 kilomètres, des forces opposées donnent naissance à une zone de transition où les roches froides et rigides de la croûte supérieure cèdent la place à des roches chaudes et partiellement fondues qui se trouvent en dessous. Cette zone de transition piège les magmas ascendants et les pousse à s’accumuler et à se solidifier dans un filon horizontal appelé sill qui, selon la modélisation informatique réalisée par les chercheurs, peut atteindre 15 kilomètres. Les résultats de la modélisation confirment les observations effectuées précédemment en envoyant des ondes sismiques à travers cette zone.
Le sill se compose essentiellement de gabbro solidifié. Au-dessus et au-dessous se trouvent des corps magmatiques distincts. Celui du dessus contient un magma rhyolitique qui peut produire de temps en temps des explosions très puissantes. Des structures similaires existent probablement sous des super volcans ailleurs dans le monde. La morphologie du sill peut aussi expliquer des signatures chimiques différentes que l’on observe dans les matériaux éruptifs.
En 2014, un article publié dans Geophysical Research Letters par une équipe scientifique de l’Université de l’Utah a révélé, grâce à l’analyse d’ondes sismiques, la présence d’un grand volume de magma dans la croûte supérieure. Les scientifiques avaient toutefois remarqué que d’énormes quantités de dioxyde de carbone et d’hélium s’échappaient du sol, ce qui laissait supposer la présence d’une autre poche de magma sous la précédente. Ce mystère a été résolu en mai 2015, lorsqu’une étude réalisée par l’Université de l’Utah, publiée dans la revue Science, a identifié, au moyen d’ondes sismiques, la présence d’un deuxième volume de magma, encore plus important, à une profondeur de 20 à 45 kilomètres.
Cependant, les études des données sismiques n’ont pas permis de déterminer la composition, ou la quantité de magma dans ces deux réservoirs, ni comment et pourquoi ils se sont formés. Pour comprendre les deux structures, les chercheurs de l’Université de l’Oregon ont créé de nouveaux codes de modélisation pour les superordinateurs afin de savoir à quel niveau le magma est susceptible de s’accumuler dans la croûte. Le travail a été réalisé en collaboration avec des chercheurs de l’Institut fédéral suisse de technologie de Zurich.
Les résultats de la modélisation ont révélé qu’une importante couche de magma refroidi, avec un point de fusion élevé, existait au niveau du sill séparant deux corps magmatiques avec un magma à un point de fusion inférieur ; une grande partie de cette couche de magma refroidi proviendrait de la fusion de la croûte. Les auteurs de l’étude pensent que cette structure est à l’origine du volcanisme rhyolite-basalte que l’on trouve dans l’ensemble du point chaud de Yellowstone, y compris les matériaux produits par les super éruptions. En particulier, la modélisation a permis d’identifier la structure géologique du secteur où se trouve le matériau rhyolitique.
Pour le moment, la dernière étude ne permet pas de savoir quand se produiront les prochaines éruptions du super volcan de Yellowstone, mais elle permet d’expliquer la structure du système d’alimentation magmatique. Elle montre l’endroit où le magma prend sa source et là où il s’accumule.
Étudier l’interaction de l’ascension du magma avec la zone de transition dans la croûte terrestre, et comment ce processus influence les propriétés des poches magmatiques qui se forment au-dessus et au-dessous, devrait permettre de mieux comprendre le rôle joué par les panaches mantelliques dans l’évolution et dans la structure de la croûte continentale.
Source: Université de l’Oregon.

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I have written several posts on this blog about the magma source of Yellowstone and the presence of two magma bodies beneath the volcano.

Using supercomputer modelling, University of Oregon scientists have unveiled a new explanation for the geology underlying magma bodies below Yellowstone National Park. The study was published in Geophysical Research Letters.

At depths of 5-10 kilometres, opposing forces counter each other, forming a transition zone where cold and rigid rocks of the upper crust give way to hot, partially molten rock below. This transition traps rising magmas and causes them to accumulate and solidify in a large horizontal body called a sill, which can be up to 15 kilometres, according to the team’s computer modelling. The results of the modelling matches observations done by sending seismic waves through the area.

The sill is comprised of mostly solidified gabbro. Above and below lay separate magma bodies. The upper one contains rhyolitic magma that occasionally erupts in very powerful explosions. Similar structures may exist under super volcanoes around the world. The geometry of the sill also may explain differing chemical signatures in eruptive materials.

In 2014, a paper in Geophysical Research Letters by a University of Utah-led team revealed evidence from seismic waves of a large magma body in the upper crust. Scientists had suspected, however, that huge amounts of carbon dioxide and helium escaping from the ground indicated that more magma is located farther down. That mystery was solved in May 2015, when a second University of Utah-led study, published in the journal Science, identified by way of seismic waves a second, larger body of magma at depths of 20 to 45 kilometres.

However, the seismic-imaging studies could not identify the composition, state and amount of magma in these magma bodies, or how and why they formed there. To understand the two structures, University of Oregon researchers wrote new codes for supercomputer modelling to understand where magma is likely to accumulate in the crust. The work was done in collaboration with researchers at the Swiss Federal Institute of Technology, also known as ETH Zurich.

The researchers repeatedly got results indicating a large layer of cooled magma with a high melting point forms at the mid-crustal sill, separating two magma bodies with magma at a lower melting point, much of which is derived from melting of the crust. The authors of the study think that this structure is what causes the rhyolite-basalt volcanism throughout the Yellowstone hotspot, including supervolcanic eruptions. More particularly, the modelling helps to identify the geologic structure of where the rhyolitic material is located.

The new research, for now, does not help to predict the timing of future eruptions. Instead, it helps explain the structure of the magmatic plumbing system that fuels these eruptions. It shows where the eruptible magma originates and accumulates.

Studying the interaction of rising magmas with the crustal transition zone, and how this influences the properties of the magma bodies that form both above and below it should boost scientific understanding of how mantle plumes influence the evolution and structure of continental crust.

Source: University of Oregon.

Source: University of Oregon