Étiquette : magma

Grimsey (Islande) : Ça se calme // Seismicity is decreasing

Comme cela était prévisible (voir ma dernière note), on observe depuis hier 20 février 2018  un déclin de la sismicité sur la zone de fracture de Tjörnes et sur l’île de Grimsey (voir ci-dessous). L’essaim sismique avait une origine purement tectonique avec des événements majoritairement superficiels. L’Icelandic Met Office a indiqué à plusieurs reprises qu’aucun paramètre ne suggérait une ascension du magma. Il faut noter qu’au cours des dernières semaines c’est toute la zone de rift islandaise qui a été soumise à une hausse de la sismicité, depuis la Péninsule de Reykjanes où des séismes de magnitude supérieure à M 3,0 ont été enregistrés.

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Predictably (see my last post), since yesterday, February 20th, 2018, there has been a decline in seismicity along the Tjörnes Fracture Zone and on Grimsey Island (see below). The seismic swarm had a purely tectonic origin with mostly shallow events. The Icelandic Met Office has repeatedly stated that there were no parameters to suggest any magma ascent. It should be noted that over the last few weeks the entire Icelandic rift zone has been subjected to increased seismicity, starting from the Reykjanes Peninsula where earthquakes above M 3.0 have been recorded.

Source: IMO

La source magmatique de l’Etna // Mount Etna’s magma source

Il se pourrait que la source d’alimentation magmatique de l’Etna ne se trouve pas à la verticale du volcan sicilien, mais beaucoup plus à l’est, dans une zone baptisée Escarpement de Malte. Par le passé, elle aurait donné naissance aux volcans des Monts Iblei, aujourd’hui éteints. C’est du moins ce que révèle une étude intitulée Etnean and Hyblean volcanism shifted away from the Masta Escarpment by crustal stresses, conduite par une équipe de chercheurs de l’INGV, du Centre allemand de géosciences (GFZ) de Potsdam, l’Université d’Etudes de Roma Tre et de Catane. Les résultats ont été publiés dans la revue Earth & Planetary Science Letters, Elsevier B.V.
Marco Neri, de l’Observatoire Etneo-INGV, rappelle que séismes et éruptions se produisent essentiellement en bordure des plaques tectoniques qui occupent à la surface de la Terre. Cependant, il y a des volcans qui ne suivent pas cette règle, car ils se développent à l’intérieur des plaques tectoniques et non sur les bords. C’est ce qu’on appelle le volcanisme «intraplaque.» C’est le cas des volcans qui entrent en éruption depuis des millions d’années le long de la Sicile orientale.
L’Etna est actif depuis cinq cent mille ans, mais bien avant lui, pendant des millions d’années, les Monts Iblei ont dominé la scène avec de nombreux volcans actifs entre Capo Passero et la Plaine de Catane et entre Syracuse et Grammichele.
Afin de déterminer la source magmatique qui a alimenté les Monts Iblei et donne aujourd’hui vie à l’Etna, les chercheurs ont simulé le parcours emprunté par le magma en dessous des Iblei et de l’Etna jusqu’à la limite entre la croûte et le manteau, à environ 30 km de profondeur. Ils ont intégré dans leurs calculs les différents régimes tectoniques qui se sont succédé dans l’est de la Sicile au cours des dix derniers millions d’années. Dans cette zone, la croûte terrestre a été comprimée ou s’est dilatée en différentes directions, ce qui a favorisé ou entravé l’ascension du magma en provenance du manteau. Le modèle a également mis en lumière l’évolution progressive des failles de l’Escarpement de Malte qui, au fil du temps, se sont approfondies, augmentant la pression lithostatique induite par les masses rocheuses en déformation.

Les scientifiques ont ainsi découvert que les trajectoires empruntées par le magma entre le manteau terrestre et la surface ne sont pas verticales. Elles convergent vers le bas, aussi bien pour l’Etna que pour les volcans des Monts Iblei, dans une même zone, au-dessous de l’Escarpement de Malte. Il s’agit d’une structure tectonique qui ouvre la croûte terrestre en Sicile orientale et permet l’ascension du magma à partir du manteau. L’Escarpement de Malte est aussi un important système de failles situé juste à côté des côtes orientales de la Sicile, sous la mer Ionienne, et capable de générer des séismes. Ces failles s’étendent sur plus de trois cents kilomètres en produisant, au fond de la mer, un escarpement pouvant atteindre trois mille mètres de profondeur.
Il se pourrait bien que ce soit l’Escarpement de Malte qui a généré, le 11 Janvier 1693, dans le Val di Noto, le séisme le plus violent observé au cours des mille dernières années en Italie avec une magnitude de M 7,4, cinquante-quatre mille morts et un tsunami dévastateur.
L’étude montre que, même en Sicile orientale, les volcans et les failles sismogéniques sont l’expression d’un seul contexte volcano-tectonique actif depuis des millions d’années et qui évolue au fil du temps, ce qui explique pourquoi les volcans des Monts Iblei sont éteints aujourd’hui, alors que l’Etna est encore très actif.

Source: Conoscere Geologia.

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Mount Etna’s magma source might not be located vertically beneath the Sicilian volcano, but much further east, in an area known as the Malta Escarpment. In the past, it probably gave birth to the volcanoes of the now extince Iblei Mountains. This is what is revealed by a study entitled Etnean and Hyblean volcanism shifted away from the Masta escarpment by crustal stresses, conducted by a team of researchers from INGV, the German Geosciences Center (GFZ) in Potsdam, the University Roma Tre and Catania. The results were published in Earth & Planetary Science Letters, Elsevier B.V.
Marco Neri, of the Etneo-INGV Observatory, reminds us that earthquakes and eruptions occur essentially along the edge of the tectonic plates that occupy the surface of the Earth. However, there are volcanoes that do not follow this rule because they grow inside the tectonic plates and not on the edges. This is called « intraplate » volcanism. This is the case of volcanoes that have been erupting for millions of years in eastern Sicily.
Etna has been active for five hundred thousand years, but long before, for millions of years, the Iblei Mountains dominated the scene with many active volcanoes between Capo Passero and the Plain of Catania and between Syracuse and Grammichele.
In order to determine the magmatic source that fed the Iblei Mountains and gives life to Mt Etna today, the researchers simulated the path taken by magma below the Iblei and Etna to the limit between the crust and the mantle, about 30 km deep. They integrated in their calculations the different tectonic regimes in the eastern part of Sicily during the last ten million years. In this zone, the Earth’s crust has been compressed or expanded in different directions, which has favoured or hindered the rise of magma from the mantle. The model also highlighted the gradual evolution of the Malta Escarpment faults which, over time, have deepened, increasing the lithostatic pressure induced by the deformed rock masses.
Scientists have discovered that the routes taken by magma between the Earth’s mantle and the surface are not vertical. They converge downwards, as well for Etna as for the volcanoes of the Iblei Mountains, in the same zone, below the Malta Escarpment. It is a tectonic structure that opens the earth’s crust in eastern Sicily and allows the rise of magma from the mantle. The Malta Escarpment is also an important fault system located just off the eastern coast of Sicily, under the Ionian Sea, and capable of generating earthquakes. These faults extend for more than three hundred kilometres and produce, at the bottom of the sea, an escarpment up to three thousand metres deep.
The Malta Escarpment may have triggered, on January 11th, 1693, in the Val di Noto, the most violent earthquake observed over the last thousand years in Italy, with a magnitude of M 7.4, fifty-four thousand dead and a devastating tsunami.
The study shows that, even in eastern Sicily, volcanoes and seismogenic faults are the expression of a single volcano-tectonic context that has been active for millions of years and has evolved over time, which explains why the volcanoes of the Iblei Mountains are extinct today, while Etna is still very active.
Source: Conoscere Geologia.

Photo: C. Grandpey

Fonte des glaciers et éruptions volcaniques // Glacier melting and volcanic eruptions

Voici un sujet qui va de pair avec le titre de mon blog: comment la fonte des glaciers peut favoriser le déclenchement des éruptions dans des régions volcaniques comme l’Islande. L’hypothèse a déjà été examinée plusieurs fois par des scientifiques et a été récemment abordée dans une nouvelle étude conduite par l’Université de Leeds. Les chercheurs ont confirmé l’idée qu’il y avait moins d’activité volcanique en Islande lorsque la couverture glaciaire était plus étendue. En revanche, avec la fonte des glaciers, les éruptions deviennent plus fréquentes du fait de la baisse de pression exercée par la glace.
Les scientifiques anglais ont examiné en Islande la cendre volcanique contenue dans des dépôts de tourbe et des sédiments lacustres et a identifié une période d’activité volcanique particulièrement réduite entre 5 500 et 4 500 ans. Cette période est intervenue après une baisse importante de la température de la planète et la croissance des glaciers en Islande.
Les résultats de l’étude, publiés dans la revue Geology, montrent qu’il y a eu un décalage d’environ 600 ans entre l’événement climatique et la diminution significative du nombre d’éruptions. L’étude indique que l’on est en droit de s’attendre à un décalage similaire avec le changement climatique actuel et des températures plus chaudes qu’il génère.
Le système volcanique islandais se remet du «Petit âge glaciaire», une période de climat plus froid entre 1500 et 1850. Depuis la fin du Petit âge glaciaire, une période de réchauffement climatique fait à nouveau fondre les glaciers islandais. Selon l’un des auteurs de l’étude, «la part prise par l’homme dans le réchauffement climatique rend difficile toute prévision, mais les tendances du passé prouvent qu’un plus grand nombre d’éruptions est susceptible de se produire en Islande dans les prochaines années.»
Le volcanisme islandais dépend des interactions complexes entre les rifts le long de plaques continentales, l’accumulation de gaz et de magma en profondeur et la pression exercée par les glaciers sur la surface du volcan. Les variations de pression à la surface peuvent modifier les contraintes qui s’exercent sur les chambres peu profondes, là où le magma est stocké. En effet, lorsque les glaciers se retirent, il y a moins de pression sur la surface de la Terre. Cela peut accélérer la fonte du manteau, affecter le comportement du magma, ainsi que la quantité de magma que la croûte peut contenir. Même de faibles variations de pression en surface peuvent modifier la probabilité d’éruptions sur les volcans recouverts de glace.
Source: Université de Leeds.

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Here is a topic that goes hand in hand with the title of my weblog : how glacier melting can influence eruptions in volcanically active regions like Iceland. The hypothesis has already been considered several times by scientists and was recently developed in a new study led by the University of Leeds. It confirmed the idea that there was less volcanic activity in Iceland when glacier cover was more extensive and as the glaciers melted volcanic eruptions increased due to subsequent changes in surface pressure.

The study examined Icelandic volcanic ash preserved in peat deposits and lake sediments and identified a period of significantly reduced volcanic activity between 5,500 and 4,500 years ago. This period came after a major decrease in global temperature, which caused glacier growth in Iceland.

The findings, published in the journal Geology, found there was a time lag of roughly 600 years between the climate event and a noticeable decrease in the number of volcanic eruptions. The study suggests that perhaps a similar time lag can be expected following the more recent shift to warmer temperatures.

Iceland’s volcanic system is in process of recovering from the ‘Little Ice Age’, a recorded period of colder climate roughly between the years 1500 to 1850. Since the end of the Little Ice Age, a period of climate warming is causing Icelandic glaciers to melt again. According to one of the authors of the study, « the human effect on global warming makes it difficult to predict how long the time lag will be but the trends of the past show us more eruptions in Iceland can be expected in the future.”

Icelandic volcanism is controlled by complex interactions between rifts in continental plate boundaries, underground gas and magma build-up and pressure on the volcano’s surface from glaciers and ice. Changes in surface pressure can alter the stress on shallow chambers where magma builds up. Indeed, when glaciers retreat there is less pressure on Earth’s surface. This can increase the amount of mantle melt as well as affect magma flow and how much magma the crust can hold. Even small changes in surface pressure can alter the likelihood of eruptions at ice-covered volcanoes.

Source: University of Leeds.

Photo: C. Grandpey

Le magma du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s magma (Hawaii)

A Hawaii où on a affaire à un point chaud de l’écorce terrestre, le magma en provenance du manteau atteint les « racines » du Kilauea à une température d’environ 1500°C. A partir de là, le magma se fraye un chemin vers une première chambre magmatique qui se trouve à environ 3,5 km sous le sommet du volcan. Ce trajet prend environ 8 ans, si l’on en croit une étude publiée récemment sur la chimie du magma du Kilauea.
Au moment où le magma atteint la chambre sommitale du Kilauea, il s’est considérablement refroidi. Les échantillons prélevés dans le lac de lave de l’Halema’uma’u, superbe fenêtre dans la chambre magmatique sommitale, indiquent que la température dans cette chambre est de l’ordre de 1200°C.
Si la lave atteint 1200°C au sommet du Kilauea, cela signifie que l’éruption a vraisemblablement pris sa source directement dans la chambre sommitale ou dans des zones encore plus profondes à l’intérieur du volcan.
Des températures d’émission plus basses peuvent résulter d’une phase d’étape dans l’ascension du magma, de son refroidissement et de sa transformation au fur et à mesure qu’il sort de la chambre sommitale et qu’il emprunte le système d’alimentation peu profond du volcan. [NDLR: Cela me rappelle les « magmas TGV  » en provenance directe du manteau et les « magmas omnibus » qui s’arrêtent en cours de route, chers au regretté Alain de Goër].
Par exemple, avant d’arriver dans le cratère du Pu’uO’o, le magma a effectué un parcours sous terre depuis le sommet du Kilauea et le long de l’East Rift Zone sur une distance d’environ 19 kilomètres. Pendant ce voyage, il se mélange avec du magma à moins haute température qui est stocké dans des poches le long de cette ligne de fracture. Au bout du compte, les échantillons de lave prélevés au niveau du Pu’uO’o indiquent actuellement une température d’environ 1150°C, soit une cinquantaine de degrés de moins que le magma qui se trouve dans la chambre sommitale du volcan.
Un passage de 1200 à 1150°C peut sembler négligeable. En réalité, le magma subit des changements importants au cours de cette baisse mineure de la température. À 1200°C, le magma dans la chambre sommitale est déjà suffisamment refroidi pour commencer à cristalliser un peu. À ce stade, il s’agit d’un mélange de magma liquide et de petites quantités d’olivine et de spinelle, des minéraux que l’on observe à haute température. Au moment où le magma atteint le Pu’uo’o, il s’est refroidi et cristallisé encore davantage et il s’y ajoute du pyroxène et du plagioclase, minéraux qui apparaissent à des températures légèrement plus basses.
Donc, pour résumer la situation, sur le Kilauea le magma peut avoir des températures allant de 1200°C à 1000°C. La première température fait référence à la roche fondue dans la chambre magmatique sommitale du volcan, tandis que la deuxième température révèle une roche solidifiée, mais encore très chaude. Le long de l’East Rift Zone, où le magma circule sous terre depuis le sommet jusqu’au Pu’uO’o, les températures oscillent autour de 1150°C.
Source: USGS / HVO.

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At Hawaii, a hotspot in the Earth’s crust, magma rises from the Earth’s mantle, into the roots of Kilauea, at temperatures of around 1500°C. From there, the magma eventually makes its way to a primary storage chamber that’s about 3.5 km beneath the summit of the volcano, a trip that takes about 8 years, according to a recently published study on Kilauea’s magma chemistry.

By the time magma reaches Kilauea’s summit storage chamber, it has cooled considerably. Samples collected from the lava lake within Halema‘uma‘u, which is a window into the summit storage chamber, indicate that temperatures within the chamber are around 1200°C.

If the lava erupted at the summit of Kilauea is 1200°C, this means the eruption likely tapped directly into the summit magma storage chamber or regions even deeper within the volcano.

Lower eruption temperatures can result from magma stalling, cooling, and mixing as it moves out of the summit storage chamber and through the volcano’s shallow plumbing system.

For example, at the Pu’uO’o vent, magma has been transported underground from Kilauea’s summit and through the East Rift Zone, a distance of about 19 kilometres. During this trip, it mixes with cooler magma stored in pockets along the rift. The result is that lava samples collected at the Pu’uO’o vent now indicate magma temperature of about 1150°C, roughly 50 degrees Celsius cooler than magma in the volcano’s summit storage chamber.

A drop from 1200 to 1150°C may seem small. However, a significant amount of change to the magma occurs during that minor decrease in temperature. At 1200°C, magma in the summit storage chamber has already cooled enough to crystallize a bit. At that point, it is a mixture of liquid magma and minor amounts of olivine and spinel, high-temperature mineral crystals. But, by the time the magma reaches Pu’uo’o, it has cooled and crystalized even further, adding pyroxene and plagioclase, slightly lower temperature mineral crystals, to the mix.

So, to put it in a nutshell, within Kilauea Volcano, magma can have temperatures from around 1200°C down to about 1000°C. The former temperature is indicative of molten rock within the summit storage chamber, and the latter temperature suggests solidified, but still very hot rock. On Kilauea Volcano’s East Rift Zone, where magma is being steadily transported underground from the summit to Pu’uO’o, temperatures hover around 1150°C.

Source : USGS / HVO.

Le magma entre le sommet du Kilauea et l’East Rift Zone (Source: USGS / HVO)

Le lac de lave de l’Halema’uma’u (Crédit photo: USGS / HVO)

Lac de lave dans le Pu’uO’o en 2007 (Photo: C. Grandpey)