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Le magma de Long Valley (Californie) avant la super éruption // Long Valley’s magma (California) before the super eruption

Long Valley, en Californie, à proximité du  Parc National de Yosemite, est un supervolcan qui est entré en éruption il y a environ 765 000 ans. En une semaine, 760 kilomètres cubes de lave et de cendre ont été émis par le volcan. Cette cendre a probablement refroidi la planète en faisant obstacle aux rayons du soleil, avant de recouvrir toute la partie occidentale de l’Amérique du Nord. Aujourd’hui, de nombreux géologues visitent des sites comme Long Valley avec l’espoir de comprendre pourquoi les super éruptions se déclenchent et, au bout du compte, où et quand elles sont susceptibles de se produire à nouveau.
Un rapport publié au début du mois de novembre dans les Proceedings of the National Academy of Sciences par des chercheurs de l’Université du Wisconsin montre que le vaste réservoir magmatique sous Long Valley était beaucoup moins chaud avant l’éruption qu’on ne le pensait jusqu’à présent. Leur étude laisse supposer que des erreurs d’interprétation ont été commises. Selon l’un des auteurs de l’étude, un géologue au Georgia Institute of Technology, « l’image traditionnelle des volcans alimentés par des réservoirs magmatiques dans la croûte n’est pas la meilleure façon d’interpréter les processus physiques ». Selon lui, la plupart des scientifiques pensent que les chambres magmatiques se trouvent «dans un état plutôt calme, à basse température, et relativement stable pendant la plus grande partie de leur vie». Malheureusement, cela signifie que les scientifiques ne sont pas en mesure de les analyser correctement avec les outils mis à leur disposition.

L’idée reçue est que l’on a affaire à un gros réservoir de roche fondue qui stagne pendant une longue période dans la croûte. La nouvelle hypothèse est que le magma reste stocké pendant une longue période dans un état cristallin stable, à basse température, et incapable de produire une éruption. Ce système inerte a besoin d’un énorme apport de chaleur pour déclencher une éruption. En conséquence, la cause principale de l’éruption doit être une ascension rapide d’une quantité importante de roche plus chaude en provenance des profondeurs. Au lieu d’un réservoir de roche en fusion sur une longue durée, les cristaux de roche solidifiée ont été incorporés peu de temps avant l’éruption de Long Valley. Ainsi, les conditions de fusion n’ont probablement duré que quelques décennies, au plus quelques siècles.
Les conclusions de la nouvelle étude s’appuient sur une analyse détaillée des isotopes d’argon de 49 cristaux recueillis à Bishop Tuff, un dépôt de cendre fossilisée, émise lors de la formation de la caldeira de Long Valley. L’argon, produit par la désintégration radioactive du potassium, s’échappe rapidement des cristaux à haute température ; donc, si le réservoir magmatique contenant ces cristaux avait été uniformément chaud avant l’éruption, l’argon ne se serait pas accumulé, et les dates des 49 cristaux auraient été identiques.
En utilisant un nouveau spectromètre de masse de haute précision dans le laboratoire de géochronologie de l’Université de Wisconsin-Madison, les dates obtenues par l’équipe de chercheurs s’étendent sur 16 000 ans, indiquant la présence d’argon qui s’était formé bien avant l’éruption. Cela indique des conditions de basse température avant la méga éruption.
Le nouveau spectromètre de masse de haute précision est plus sensible que ses prédécesseurs, ce qui lui permet de mesurer un plus petit volume de gaz avec une plus grande précision. Lorsque les chercheurs ont examiné plus en détail les monocristaux, il est apparu que certains d’entre eux devaient provenir d’un magma complètement solidifié. Il est apparu également que près de la moitié des cristaux ont commencé à se cristalliser quelques milliers d’années avant l’éruption, indiquant des températures plus basses. Pour obtenir l’âge réel de l’éruption, il faut prendre en compte la dispersion des dates. Les plus jeunes cristaux montrent la date de l’éruption.
Ces résultats ont une signification au-delà de la volcanologie car les cendres de Long Valley et d’autres super éruptions sont fréquemment utilisées pour la datation. Une meilleure compréhension du processus pré éruptif pourrait conduire à une meilleure prévision du comportement des volcans.
Cependant, certains chercheurs remarquent que cette étude ne permettra pas de faire avancer la prévision volcanique. Elle ne fait que souligner le fait que nous ne comprenons pas ce qui se passe dans les systèmes magmatiques au cours de la période de 10 à 1000 ans qui précède une grande éruption. De plus, comme chaque volcan a son propre processus éruptif, les conclusions tirées de l’éruption de Long Valley ne sauraient être généralisées à tous les supervolcans du monde entier.
Source: Université du Wisconsin à Madison.

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Long Valley, California, is a supervolcano located neat Yosemite National Park, which erupted about 765,000 years ago. Within one week, 760 cubic kilometres of lava and ash were emitted by the volcano. The ash likely cooled the planet by shielding the sun, before settling across the western half of North America. Today, many geologists visit places like Long Valley with the hope to understand why super-eruptions happen, and ultimately to understand where and when they are likely to occur again.

A report published early in November in the Proceedings of the National Academy of Sciences by University of Wisconsin researchers shows that the giant body of magma at Long Valley was much cooler before the eruption than previously thought. The paper suggests we may be thinking about volcanoes and their eruptions in the wrong way. « The historical view of volcanoes as fed by basically these tanks of magma in the crust isn’t really a useful way to think about the physical processes, » said first author of the study, a geologist at the Georgia Institute of Technology. He added that scientists are realizing that underground magma chambers are « in a pretty calm, pretty cool, more or less unremarkable state for most of their lifetime. » Unfortunately, that means they don’t show up very well with the tools scientists have to monitor magma underground.

The older view was that there was a long period with a big tank of molten rock in the crust. A new view is that magma is stored for a long period in a state that is locked, cool, crystalline, and unable to produce an eruption. That dormant system needs a huge infusion of heat to erupt. Thus, the main cause of the eruption must be a quick rise of much hotter rock from deep below. Instead of a long-lasting pool of molten rock, the crystals from solidified rock were incorporated shortly before the eruption of Long Valley. So the molten conditions likely lasted only a few decades, at most a few centuries.

The new results are rooted in a detailed analysis of argon isotopes in 49 crystals from the Bishop Tuff, a fossilized ash deposit released when the Long Valley Caldera formed. Argon, produced by the radioactive decay of potassium, quickly escapes from hot crystals, so if the magma body that contained these crystals was uniformly hot before eruption, argon would not accumulate, and the dates for all 49 crystals should be the same.

Using a new, high-precision mass spectrometer in the Geochronology Lab at University of Wisconsin-Madison, the research group’s dates spanned a 16,000 year range, indicating the presence of some argon that formed long before the eruption. That points to unexpectedly cool conditions before the giant eruption.

The new, high-precision mass spectrometer is more sensitive than its predecessors, so it can measure a smaller volume of gas with higher precision. When the researchers looked in greater detail at single crystals, it became clear some must have been derived from magma that had completely solidified. It appeared that about half of the crystals began to crystallize a few thousand years before the eruption, indicating cooler conditions. To get the true eruption age, one needs to see the dispersion of dates. The youngest crystals show the date of eruption.

The results have meaning beyond volcanology, however, as ash from Long Valley and other giant eruptions is commonly used for dating. A better understanding of the pre-eruption process could lead to better volcano forecasting.

However, some researchers notice that this study does not point to prediction in any concrete way. It only points to the fact that we do not understand what is going on in these systems, in the period of 10 to 1,000 years that precedes a large eruption. Besides, as each volcano has its own erupting process, the conclusions about Long Valley should not be extended to all supervolcanoes around the world.

Source: University of Wisconsin at Madison.

Source: USGS

Vers une éruption des Champs Phlégréens? Personne ne le sait vraiment!// Toward an eruption of the Phlegrean Fields ? Nobody really knows !

I Campi Flegrei – Les Champs Phlégréens – la zone volcanique active près de Naples, est comme Yellowstone ou le monstre de Loch Ness: elle refait surface de temps en temps dans la presse. Habituellement, ce sont les journaux britanniques à sensations qui annoncent une possible éruption dans un proche avenir. Cette fois, c’est le très sérieux magazine américain Newsweek qui aborde le sujet. On peut lire que « [le volcan] semble de plus en plus se rapprocher d’une éruption et les scientifiques préviennent qu’il ressemble à une « soupière bouillante » qui mijote sous la surface. Il ne fait guère de doute que le volcan devient de plus en plus dangereux. »
C’est bien connu : Les Champs Phlégréens sont une vaste caldeira à l’ouest de Naples. Près d’un million de personnes vivent dans les limites administratives de la ville, ce qui en fait l’une des régions avec les plus fortes densités de population en Europe. La dernière éruption remonte à 1538, mais c’était un événement relativement mineur. Il y a environ 40 000 ans, le volcan a connu une éruption majeure et éjecté quelque 200 kilomètres cubes de matériaux. Cet événement a été mis en relation avec l’extinction des Néanderthaliens.
Dans les années 1980, le volcan a commencé à reprendre goût à la vie. À cette époque, on a enregistré une série de séismes dans la ville de Pouzzoles et le sol s’est soulevé de 1,80 mètre, ce qui a fait naître les craintes d’une éruption. Dans une étude récente, des chercheurs ont montré que la pression magmatique s’est accumulée pendant près de sept décennies et que cette accumulation de pression sur le long terme est une preuve que les Champs Phlégréens se dirigent «vers des conditions favorables à une éruption».
Pour mieux comprendre ce qui se passe sous le volcan, une équipe de chercheurs conduite par un scientifique de l’Université d’Aberdeen (Royaume Uni) a étudié la caldeira en analysant les essaims sismiques pendant l’activité entre 1983 et 1984. Le résultat de leur travail a été publié dans la revue Scientific Reports. L’équipe scientifique a pu identifier une zone à très haute température qui alimente le volcan. Elle se trouve sous la ville de Pouzzoles et s’étend sous la mer à une profondeur de 4 kilomètres. Le magma n’est pas remonté jusqu’à la surface en 1983-1984 en raison d’une formation rocheuse qui s’étend à 1,5 km de profondeur et qui a entravé son ascension. Les contraintes produites par ce phénomène ont migré vers une région moins profonde.
On peut lire dans le rapport scientifique : «Ce que tout cela signifie n’est pas très clair, et les recherches futures devront se concentrer sur les nouveaux paramètres ; nous nous trouvons dans une situation où les« signaux géophysiques et géochimiques indiquent que le volcan est en train de se réactiver ».

Au cours des trois dernières décennies, le comportement du volcan a changé à cause de l’entrée de fluides dans la caldeira. Ce qui a généré l’activité sous Pouzzoles dans les années 1980 a migré ailleurs, de sorte que le danger ne se situe plus dans un seul endroit. Il se pourrait qu’il soit maintenant beaucoup plus proche de Naples qui est une zone plus densément peuplée. Aujourd’hui, le risque ne se situe plus uniquement au centre de la caldeira.
Selon l’étude, « il est impossible de dire quelle sera l’ampleur de la prochaine éruption, mais il ne fait aucun doute que le volcan est en train de devenir plus dangereux. La question à laquelle nous devons répondre maintenant est de savoir si une grande quantité de magma est en train de monter vers la surface, ou s’il s’agit de quelque chose de moins inquiétant qui pourrait trouver son chemin vers la surface dans la mer ».
Source: Newsweek.

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I Campi Flegrei – The Phlegrean Fields – the active volcanic zone close to Naples, is like Yellowstone or the Loch Ness monster: it comes from time to time to the surface. Usually, it is the British yellow press which announces a possible eruption in the near future. This time, it is the American magazine Newsweek which tackles the topic. We can read that ‘[the volcano) appears to be edging ever closer to an eruption, with scientists warning it is like a “like a boiling pot of soup” simmering beneath the surface and that there is “no doubt that the volcano is becoming more dangerous.”

It is well known that Campi Flegrei is a huge caldera that sits to the west of Naples. Close to a million people live within the city’s administrative limits, making it one of the most densely populated areas in Europe. The last time Campi Flegrei erupted was in 1538, but this was a relatively minor event. Around 40,000 years ago, it produced a major eruption, ejecting an estimated 200 cubic kilometres of magma. This event has previously been linked with the extinction of the Neanderthals.

In the 1980s, the volcano started rumbling back to life. At this time, it produced a series of earthquakes under the city of Pozzuoli and the ground rose by 1.8 metres, raising fears of an eruption. In a recent study, researchers showed how it had been building pressure for almost seven decades, and that this long-term accumulation of stress was evidence that Campi Flegrei is moving “towards conditions more favourable to eruption.”

To better understand what is going on beneath the volcano, a team of researchers led a scientist from the University of Aberdeen, U.K. probed the caldera by analyzing the seismic swarms during the 1983–1984 unrest. The result of their work was published in the journal Scientific Reports. The team was able to identify a hot zone that is feeding the volcano. It lies under the city of Pozzuoli and extends into the sea at a depth of 4 kilometres. The magma did not rise all the way up to the surface during this period because of a rock formation that extends 1.5 km deep beneath the ground blocking its path. Instead, the stress that was built up migrated toward a shallower region.

One can read in the scientific report that “what this all means is not entirely clear, and future research must focus on characterizing the features as we are at a point where the “geophysical and geochemical signals indicate that the volcano is reactivating.”

Over the last three decades, the behaviour of the volcano has changed because of fluids entering the caldera. Whatever produced the activity under Pozzuoli in the 1980s has migrated somewhere else, so the danger doesn’t just lie in the same spot. It could now be much nearer to Naples which is more densely populated. This means that the risk from the caldera is no longer just in the centre.

“What this means in terms of the scale of any future eruption we cannot say, but there is no doubt that the volcano is becoming more dangerous. The big question we have to answer now is if it is a big layer of magma that is rising to the surface, or something less worrying which could find its way to the surface out at sea.”

Source : Newsweek.

Vue aérienne de la région de Pouzzoles et des Champs Phlégréens

(Source: Wikipedia)

Vue de l’intérieur de la Solfatara dans les années 1990

(Photo: C. Grandpey)

 

Agung (Bali / Indonésie) : Premières évacuations // First evacuations

Selon le journal indonésien The Jakarta Globe, près de 6 000 personnes ont été évacuées ce vendredi des villages près du Mont Agung sur l’île de Bali. La sismicité reste élevée et on peut voir des panaches de gaz au-dessus du cratère. Le VSI indique qu’il y a probablement une ascension du magma vers la surface
Le niveau d’alerte est maintenu à 3 (Siaga) sur une échelle de 4. Les autorités ont demandé aux touristes et aux habitants d’éviter le camping ou la randonnée dans un rayon de 6 kilomètres du cratère.
Les vols à l’aéroport international de Bali fonctionnent normalement et il y a peu de perturbations au niveau des agences touristiques dans le reste de l’île.
On commence à voir le même comportement chez les habitants que lors de l’éruption du Merapi en 2010. Certains villageois au pied de l’Agung ont déclaré qu’ils étaient réticents à partir immédiatement. Ils disent qu’ils doivent rester afin de nourrir leurs animaux

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According to the Indonesian newspaper The Jakarta Globe, nearly 6,000 people were evacuated this Friday from villages near Mt Agung on the island of Bali. Seismicity is still elevated and smoke can be seen above the crater. There are indications of magma rising to the surface

The alert status is still at 3 (Siaga) on a scale of 4 levels. Authorities have warned tourists and residents to avoid camping or hiking within a 6-kilometre radius from the crater.

Flights at Bali’s international airport are operating as normal and there is little disruption to tourism operators across the rest of the island.

We are starting to see the same behaviour among residents as during the eruption of Mt Merapi in 2010. Some residents in villages at the foot of Mount Agung said they were reluctant to leave immediately. They say they need to stay in order to feed the animals.

Carte à risques de l’Agung (Source: VSI)

L’alimentation magmatique du Kilauea (Hawaii) // Kilauea Volcano’s magma supply (Hawaii)

drapeau-francaisLes observations du lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u ont permis de mieux comprendre les lentes variations d’alimentation magmatique du Kilauea.

Tous les jours de la semaine, la cendre volcanique et les cheveux de Pele sont recueillis dans des récipients déposés près du lac de lave, sur la lèvre du cratère. La cendre est pesée, et les scientifiques peuvent calculer combien de grammes se déposent chaque heure dans les récipients. Des bulles éclatent à la surface du lac de lave pendant les épisodes de spattering, mais la vitesse à laquelle la cendre s’accumule dans les récipients varie en fonction de la direction du vent, des lieux de projection, de la profondeur du lac de lave, etc. Tout compte fait, sur un mois, ces effets à court terme ont tendance à s’annuler alors qu’une variation est observée d’un mois sur l’autre, avec des pics et des creux dans l’accumulation de la cendre. Les explications de ces variations ont été données par le HVO en observant le comportement du lac de lave proprement dit.
Presque quotidiennement, les scientifiques du HVO mesurent la profondeur de la surface du lac à l’aide d’un télémètre laser. Le niveau du lac monte pendant les épisodes d’inflation du sommet et chute pendant la déflation. Ces fluctuations durent généralement un jour ou deux, parfois plus, mais n’excèdent jamais un mois. Il s’avère que les variations mensuelles du niveau moyen du lac et de l’accumulation mensuelle de cendre correspondent. Sur une période de plusieurs mois, le niveau du lac et l’accumulation de cendre peuvent augmenter, s’accélérer et retomber. Ainsi, une plus grande quantité de cendre tombe dans les récipients quand le niveau de la lave est haut.
Les scientifiques du HVO se sont posé la question suivante: Pourquoi le niveau moyen du lac de lave varie-t-il sur des périodes de plusieurs mois? La réponse se trouve dans les fluctuations d’alimentation magmatique du réservoir peu profond qui se trouve sous la caldeira.
Généralement, on considère que l’alimentation magmatique du Kilauea est relativement stable. En revanche, il y a une dizaine d’années, pendant trois ou quatre ans, cette alimentation était plus importante qu’elle ne l’est aujourd’hui. Il s’agit d’une évolution sur le long terme, qui se distingue par son ampleur et sa durée. Aujourd’hui, c’est différent. Le lac de lave monte et descend sur des périodes de quelques mois seulement, ce qui montre une variation à plus court terme de l’alimentation. Un examen des données GPS sur une période de plusieurs mois – pour minimiser les effets à court terme – montre une correspondance avec le niveau du lac. L’élévation du niveau du lac indique une inflation plus rapide du sommet, tandis que la baisse de niveau traduit un soulèvement sommital plus lent.
L’explication la plus simple de tout cela est que l’apport en magma varie lentement sur des périodes de plusieurs mois. Il ne s’agit pas simplement de transférer le magma d’un lieu vers un autre. C’est l’ensemble du sommet qui monte ou descend, ce qui traduit la hausse et la baisse de l’alimentation magmatique de tout le réservoir sommital. Une seule fois, en 2012, la partie sud du réservoir a baissé alors que la partie nord montait.
Le HVO a identifié environ une douzaine de telles variations d’alimentation depuis le début de l’éruption dans le cratère de l’Halema’uma’u en 2008. Ces variations peuvent être provoquées par des fluctuations de fusion dans le manteau, ou elles peuvent se produire pendant le trajet de 80-100 km entre le manteau et le réservoir de stockage peu profond.
Sans le lac de lave et les mesures précises de son niveau, les scientifiques du HVO n’auraient pas pu détecter les variations d’alimentation et, par conséquent, ils n’auraient pas pu expliquer les variations mensuelles d’accumulation de cendre dans les récipients sur la lèvre du cratère de l’Halema’uma’u. La boucle est bouclée !
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisA new concept has emerged from observations of the lava lake in Halema’uma’u. Crater: slowly pulsing magma supply to Kilauea. Every weekday volcanic ash and Pele’s hair are collected from buckets near the lava lake. The ash is weighed, and an ash accumulation rate is calculated, namely how many grams of ash fall into the buckets per hour. Bubbles at the surface of the lava lake are almost always breaking during spattering, but the rate at which ash accumulates in the buckets varies according to wind direction, locations of spattering, depth to the lava lake, and more. However, when averaged over a month, such short-term effects tend to cancel while month-to-month variation is observed, with peaks and troughs in ash accumulation lasting several months each. Explanations of these phenomena have been given by HVO by observing the behaviour of the lava lake itself.

Almost daily, HVO scientists measure the depth to the lake surface with a laser rangefinder. Lake level rises during summit inflation and drops during deflation. Such changes typically last a day or two, sometimes longer, but not for a month. It turns out that the average monthly lake level and the monthly accumulation of ash track each other. Over a several-month period, lake level and ash accumulation may rise, peak, and fall off. More ash falls in the buckets when lava level is high than when it is low.

The question to answer was: Why does the monthly average lake level change over periods of several months? The answer is: a pulsing rate of magma supply to the shallow storage reservoir under the caldera.

Generally, magma supply to Kilauea is considered to be pretty steady. For 3-4 years about a decade ago, the magma supply rate was higher than it is today. This was a long-term change and stood out by its magnitude and duration. Today is different. The rising and falling lava lake over periods lasting only several months suggests a shorter-term variation in the supply rate. Close examination of the GPS data, again averaged over month-long periods to minimize short-term effects, shows good correspondence with lake level. Rising lake level indicates faster summit uplift, and dropping lake level slower uplift.

The simplest explanation for all this is that the rate of magma supply is slowly pulsing over periods of several months. It isn’t simply a question of transferring magma from one place in the summit to another. The entire summit goes up or down, seemingly reflecting waxing and waning of the magma supply rate to the entire summit reservoir. Only once, in 2012, did the southern part of the reservoir go down when the northern went up.

HVO has identified about a dozen pulses since the Halema’uma’u eruption began in 2008. The pulses may be driven by changes in the rate of melting in the mantle or be induced during transport upward from the mantle to the shallow storage reservoir, an 80-100-km distance.

Without the lava lake and its precisely measured level, HVO scientists wouldn’t have detected a pulsing supply rate and, as a consequence, would not have been able to explain the monthly changes in ash accumulation.

Source: USGS / HVO.

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Vue du lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u. La surface du lac – dont le diamètre est d’environ 255 mètres – se trouve souvent à une vingtaine de mètres sous la lèvre. Le niveau de la lave chute au cours des périodes de déflation du Kilauea et remonte lors des épisodes d’inflation. Un débordement peut se produire sur le plancher de l’Halema’uma’u, comme en mai 2015, mais un tel événement reste exceptionnel. (Crédit photo: USGS / HVO).