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Tungurahua (Equateur / Ecuador): Une éruption à court ou moyen terme? // An eruption in the short or medium term?

drapeau-francaisDans son dernier bulletin en date du 3 juin 2016, l’Institut de Géophysique (IG) indique que le Tungurahua connaît une activité relativement faible depuis sa dernière éruption qui a eu lieu entre le 25 février et le 15 mars 2016. En particulier, l’activité sismique et de dégazage restent à un niveau normal, à l’exception d’un petit essaim sismique avec des événements longue période (LP) enregistré entre le 1er et le 20 mai, probablement associé à des mouvements fluides. A côté de cela, les observations de déformation montrent un gonflement de l’édifice volcanique, signe d’une intrusion magmatique depuis la fin de la dernière éruption.
La période de calme actuelle pourrait donc être trompeuse et annoncer une activité plus intense à court terme. Au cours des 8 dernières années, le Tungurahua a connu à plusieurs reprises de telles périodes calmes suivies d’une réactivation de l’activité après avoir présenté des signes annonciateurs à court terme dans seulement 20% du temps. Sur la base de ces statistiques et de la période de repos (79 jours) que le volcan est en train de traverser, on estime qu’une réactivation du Tungurahua à moyen terme (semaines ou mois) est probable. Deux scénarios éruptifs sont possibles: 1) une réactivation progressive, de type strombolien, avec retombées de cendre; 2) une reprise rapide de type vulcanien, avec une haute colonne éruptive et des coulées pyroclastiques.

Le but du rapport de l’IG est d’avertir les autorités et la population sur la possibilité d’une éruption du Tungurahua à moyen terme afin que soient prises les mesures nécessaires pour faire face à une telle éventualité.

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drapeau-anglaisIn its latest bulletin (June 3rd, 2016), the Geophysics Institute (IG) indicates that Tungurahua has been experiencing a relatively low activity since its last eruption, which took place between 25 February and 15 March 2016. In particular, seismic and degassing activity remain at a normal level, with the exception of a small seismic swarm with long-period events (LP) registered between 1 and 20 May, probably associated with fluid movements. Beside that, the observations of deformation show an inflation of the volcanic edifice, indicating magma intrusion since the end of the last eruption.
The current period of calm could be deceptive and announce a short-term increased activity. Over the past 8 years, Tungurahua has repeatedly gone through such quiet periods followed by a reactivation of activity after presenting short-term signs in only 20% of cases. Based on these statistics and the rest period (79 days) that the volcano is going through, it is estimated that a reactivation of Tungurahua in tha medium term (weeks or months) is probable. Two eruptive scenarios are possible: 1) a gradual reactivation of Strombolian activity, with ashfall; 2) the rapid start of vulcanian-type activity with a high eruptive column and pyroclastic flows.
The purpose of the IG report is to warn authorities and the public about the possibility of an eruption at Tungurahua in the medium term so that necessary measures are taken to deal with such a situation.

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Déformation du Tungurahua entre le mois de février et la fin du mois de mai 2016. La zone grise symbolise la dernière éruption. (Source: IG)

Activité bradysismique en Nouvelle Zélande // Bradyseismic activity in New Zealand

drapeau-francaisEntre 2004 et 2011, la ville de Matata et ses 642 habitants – dans la partie orientale de la Baie de l’Abondance (Bay of Plenty), à environ 200 km au SE de Auckland – a été secouée par plusieurs milliers de petits séismes. Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que la cause de ces événements, d’une magnitude entre M 2 et M 4 pour la plupart, et à des profondeurs comprises entre 2 et 8 km, étaient due à des mouvements tectoniques typiques de la région. En plus de cette sismicité, le sol s’est soulevé en moyenne de 5 millimètres par an dans les années 1950 et le rythme de soulèvement a plus que doublé pour atteindre environ 12 millimètres par an à partir du milieu des années 2000. Le phénomène s’est calmé par la suite.
Les dernières recherches ont révélé la vraie raison pour laquelle une zone de 400 kilomètres carrés autour de Matata s’est soulevée à partie de 1950. Au cours de cette période, il y a probablement eu une ascension magmatique, ce qui a fait se soulever le sol autour Matata d’environ un centimètre chaque année. Au cours de cette ascension, le magma a fait se déformer ou se fracturer la roche encaissante, ce qui a provoqué de petits séismes.
A l’aide d’un modèle basé sur des données GPS et d’interférométrie radar (InSAR), ainsi que des décennies d’archives géologiques, les scientifiques sont arrivés à la conclusion qu’une poche magmatique se trouve à une dizaine de kilomètres sous la surface, et son volume a augmenté d’environ 9 millions de mètres cubes depuis 1950. Cependant, la présence de ce magma ne signifie pas une éruption est imminente.
La ville de Tauranga, avec plus de 100 000 habitants, se trouve à une cinquantaine de kilomètres au NO de la zone de soulèvement. La population de la région est déjà sous la menace de risques volcaniques, en particulier les retombées de cendre que ne manqueraient pas d’occasionner des éruptions des volcans de Taupo. On ne sait pas si la chambre magmatique nouvellement découverte induira un risque supplémentaire. On n’a observé aucune augmentation de l’activité volcanique dans la région septentrionale de Taupo.
Ce n’est pas la première fois que le magma pousse la croûte ailleurs que sous un volcan actif. Des exemples ont été recensés dans les Andes centrales. On peut également citer l’Italie où des événements bradysismiques sont observés dans la région de Pouzzoles depuis de nombreuses années.
Source: Presse néo-zélandaise..

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drapeau-anglaisBetween 2004 and 2011, the town of Matata and its 642 residents – in the eastern Bay of Plenty, about 200 km SE of Auckland – had mysteriously been the centre of several thousand earthquakes. Until now, scientists suspected that the cause of the quakes, most of them between M 2 and M 4, and at depths of between 2 km and 8 km, were due to typical tectonic movements underground. Aside from this seismicity, the ground had risen by 5 millimetres per year in the 1950s and that rate more than doubled to about 12 millimetres a year starting in the mid-2000s. It has since dropped back to the lower rate.

The new findings have revealed the reason why a 400-square-kilometre area of land around the town has been uplifted since 1950. Over this period, molten or semi-molten rock was being pushed up from below, causing land around Matata to rise by about a centimetre each year. As the magma moved in the sub-surface, it caused the surrounding rock to deform and break, resulting in small earthquakes.

Using a model based on modern GPS and satellite radar data, along with decades of survey records, scientists have concluded a magma body lies about 10 km below the surface, and since 1950 its volume had grown by 9 million cubic metres. However, the presence of the magma does not mean an eruption could be imminent.

The city of Tauranga, with more than 100,000 residents, lies about 50 kilometres NW of the uplift. People in the area are already at risk from volcanic hazards, especially ashfall from the Taupo volcanoes. It’s unclear whether the newly discovered magma chamber will pose an extra risk. There has been no increase in volcanic activity in the northern Taupo region.

The study is not the first to suggest that magma is pushing into Earth’s crust somewhere other than under an active volcano. Examples have also been found in the central Andes and in Italy where bradyseismic events in the area around Pozzuoli have been recorded for many years.

Source: New  Zealand newspapers.

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Source: Google maps.

L’éruption du Mauna Loa (Hawaii) en 1950 // The 1950 eruption of Mauna Loa (Hawaii)

drapeau-francaisDans un article récent, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, a décrit l’éruption du Mauna Loa en 1950, annoncée en mars de cette année-là par une inflation de la montagne. Ce gonflement était si important que le tilt été enregistré jusqu’au sommet du Kilauea. Deux mois plus tard, au mois de mai, la déformation continue de l’édifice s’est accompagnée d’une forte augmentation des petits séismes qui annonçaient l’imminence d’une éruption.
Le 29 mai, un séisme de M 6.4 a été enregistré sous le flanc ouest du Mauna Loa et a été ressenti dans toute l’île. A 21h04 (heure locale) le 1er juin, l’éruption a commencé, avec des l’ouverture de fractures au sommet et dans la partie haute de la Southwest Rift Zone.
L’éruption s’est ensuite propagée rapidement vers le bas du rift, entre 3845 et 3350 mètres d’altitude, avec des rivières de lave vers l’ouest et le sud-est. A 22h30, la fracture éruptive avait déchiré la Rift Zone sud-ouest jusqu’à 2380 m d’altitude, avec des fontaines de lave jaillissant sur 18 km et plusieurs rivières bien alimentées qui avançaient rapidement. Ces coulées ont atteint la côte sud de Kona en 3 heures, en détruisant des biens et en coupant la route principale ainsi que les lignes téléphoniques.
L’éruption a duré 23 jours et a produit 376 millions de mètres cubes de lave, avec plus de 90% de ce volume émis pendant les six premiers jours de l’éruption. Avec un volume de lave 200 fois supérieur à celui de l’éruption actuelle du Kilauea, le Mauna Loa en 1950 a émis plus de lave en six jours que le Pu’uO’o en émet en moyenne sur un laps de temps de 4 ans!
Des échantillons de lave prélevés sur l’ensemble des fractures ouvertes en 1950 ont permis d’étudier les changements intervenus dans la chimie et la minéralogie de la lave au cours de l’éruption.
Ainsi, à une altitude supérieure à 3350 m, les premières fractures ont émis un magma à relativement basse température qui s’était refroidi et partiellement cristallisé dans le réservoir sommital peu profond qui, vraisemblablement, avait également alimenté les éruptions antérieures.
Au fur et à mesure que l’éruption de 1950 a progressé, les fractures ouvertes à faible altitude ont émis des volumes de magma plus chaud et plus « primitif », avec une abondance de minéraux formés à des pressions et des températures élevées. Ces minéraux ont cristallisé dès le manteau (à environ 18 km de profondeur) ou bien ont été incorporés pendant l’ascension du magma à l’intérieur du volcan, signe que le magma est monté très rapidement depuis une grande profondeur.
Les cristaux émis à basse altitude indiquent que le magma a commencé à monter dans le manteau supérieur 8 mois avant l’éruption et que la quantité de magma, ainsi que sa vitesse d’ascension, ont augmenté dans les semaines précédant l’éruption.

Source: HVO.

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drapeau-anglaisIn a recent article, the Hawaiian Volcano Observatory described the 1950 Mauna Loa eruption which was announced in March by an inflation of the mountain. This inflation was so significant that tilt was recorded at the summit of Kilauea volcano. Two months later, continuing deformation was accompanied by a sharp increase in small earthquakes, signalling the probability of an eruption.

On May 29th, an M 6.4 earthquake occurred beneath Mauna Loa’s west flank and was felt on the whole island. At 9:04 p.m. (local time) on June 1st, the eruption began, with fissures opening at the summit and uppermost Southwest Rift Zone.

The fissure eruptions quickly spread down rift—from 3,845 to 3,350 metres a.s.l., sending floods of lava to the west and southeast. By 10:30 p.m., the eruptive fissure had slashed the Southwest Rift Zone down to 2380 m a.s.l., unleashing an 18-km-long trail of spectacular lava fountains that fed several well-fed and fast-moving lava flows. These flows reached the south Kona coast in about 3 hours, endangering lives, destroying property, and severing the main highway and telephone lines along the way.

The eruption lasted 23 days and produced 376 million cubic metres of lava, with over 90% of that volume issued during the first six days of the eruption. With an eruption rate 200 times greater than that of Kilauea’s current eruption, the 1950 Mauna Loa eruption produced more lava in six days than Pu’uO’o typically erupts in over 4 years!

Samples of lava collected from the entire extent of the 1950 fissures document changes in the lava chemistry and mineralogy over space and time during this event.

At elevations above 3,350 m, the earliest 1950 fissures erupted comparatively low-temperature magma, cooled and partly crystallized within a shallow summit reservoir that presumably also fed earlier eruptions.

As the 1950 eruption progressed, lower elevation fissures erupted increasing volumes of hotter and more “primitive” magma with an abundance of minerals formed at high pressures and temperatures. These minerals crystallized from their host magma within the mantle (around 18 km deep) or were incorporated as magma rose through the volcano, a sign that magma ascended quickly from great depths.

Crystals erupted from lower elevations indicate that magma began to ascend within the upper mantle up to 8 months before the eruption, and that the rate and amount of magma transport was increasing in the weeks prior to the eruption.

Source: HVO.

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Vue de la caldeira sommitale du Mauna Loa (Photo: C. Grandpey)

Chaleur et explosivité du magma // Magma heat and explosivity

drapeau-francaisUn article intitulé « Vésiculation thermique lors des éruptions volcaniques» et publié dans la revue Nature a récemment démontré le «rôle essentiel des variations de chaleur pendant l’ascension du magma ». L’article est l’aboutissement d’une étude menée par des chercheurs de l’Ecole des Sciences de l’Environnement, dans l’enceinte de l’Université de Liverpool en Angleterre.

Il est bien connu que les volcans connaissent des éruptions explosives lorsque le magma chargé de gaz atteint la surface de la Terre. Plusieurs techniques sont utilisées pour expliquer la formation et la croissance des bulles de gaz au sein du magma. Par exemple, certains scientifiques examinent attentivement de minuscules cristaux pour mesurer des quantités infimes de gaz dissous à l’intérieur, tandis que d’autres utilisent la spectroscopie pour mesurer les panaches de gaz émis par une bouche volcanique. D’autres volcanologues font fondre les roches volcaniques et y insufflent des gaz.
Le magma stocké dans les profondeurs d’un volcan commence son ascension lentement et accélère quand il s’approche de la surface de la Terre. En effet, au cours de l’ascension, il échappe à la surpression, ce qui permet à des bulles de se développer.
Au début, quand le magma commence à monter sous l’édifice volcanique, il est soumis à près d’un millier de fois la pression atmosphérique. À de telles profondeurs, le magma est un fluide visqueux avec abondance de cristaux à l’intérieur, mais il est en grande partie dépourvu de bulles. L’absence de bulles ne veut pas dire qu’il n’y a pas de gaz, mais ce dernier est principalement dissous dans le magma. On estime qu’entre 1 et 5 % de la masse de magma à cette profondeur est composée de gaz piégé à l’intérieur.
Le magma, même dépourvu de bulles, monte en raison de la flottabilité. Il est moins dense que la roche encaissante plus froide qui l’entoure. Au début, il s’élève en général péniblement, mais il accélère en atteignant des profondeurs plus faibles. Des changements importants se produisent dans la masse en fusion, en même temps que la pression de confinement diminue. De plus en plus de bulles commencent à apparaître, qui font chuter la densité globale du fluide. En se dilatant, ces bulles accentuent la perte de densité, ce qui facilite l’ascension du magma. Les bulles transforment ensuite le magma en lambeaux, jusqu’à son expulsion hors du cratère.
La nouvelle étude a essayé de démontrer que si le magma dégaze effectivement durant la phase de décompression, il dégaze encore davantage sous l’effet de sa montée en chaleur. Tout d’abord, le magma dégage de la chaleur lorsque certaines parties commencent à se figer. Tout comme pour l’eau, ce « gel » produit des cristaux, qui libèrent de la chaleur au cours de leur formation. Cette chaleur ajoutée peut inciter le gaz à s’échapper du magma fluide. De plus, le magma monte en température lors de son passage le long de conduits étroits, suite au frottement le long des parois.
Une confirmation des résultats théoriques de l’étude a été obtenue sur le dôme du Santiaguito au Guatemala. Les chercheurs ont étudié des roches qui portent en elles les signes de la chaleur produite par frottement. Ils ont recueilli des roches avec des fissures qui portent en elles les passages fossiles du gaz en train de s’échapper. De retour au laboratoire, ils ont examiné les échantillons au microscope électronique. Les textures des fissures ont révélé des fragments de cendres figés sur place suite à leur transport par des courants de gaz chaud en provenance des bordures des fissures. D’autres manipulations ont appuyé cette hypothèse. Les scientifiques ont utilisé des échantillons de lave de la grosseur du poing et les ont soumis à des forces très importantes. Ils ont ensuite fait lentement tourner un échantillon de roche contre un autre. Cela a généré un frottement et une chaleur intense suffisante pour faire fondre la roche et libérer les gaz emprisonnés à l’intérieur.
Lorsqu’ils étaient sur le terrain, les chercheurs ont observé le comportement d’une partie active du dôme du Santiaguito, là même où les échantillons avaient été prélevés. Quelques secondes après le début d’une séquence éruptive, des colonnes de cendre et des panaches de gaz montaient jusque parfois à plus d’un kilomètre de hauteur. Des blocs incandescents étaient projetés vers le ciel et venaient ensuite se briser sur les flancs du volcan dont ils dévalaient les pentes. Les géophysiciens ont pu observer l’activité interne du Santiaguito en utilisant une batterie d’instruments comme des sismomètres et inclinomètres. Les capteurs ont révélé la profondeur et l’ampleur des mouvements de roche, des données que les chercheurs ont utilisées pour estimer la quantité de gaz accumulée pendant les cycles éruptifs.
Il semble que les mouvements de roches et de magma peuvent induire des gains de température de plusieurs centaines de degrés, ce qui favorise la volatilisation du magma préalablement «stable» et le dégazage violent qui s’ensuit. Les roches émises lors des éruptions du dôme du Santiaguito montrent dans quelle mesure la chaleur produite par le frottement du magma peut conduire à des explosions volcaniques.
Le comportement de Santiaguito pourrait aider à mieux comprendre les processus essentiels qui jouent un rôle dans l’activité explosive d’autres volcans semblables à travers le monde.
Source: Live Science: http://www.livescience.com/

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drapeau anglaisAn article entitled « Thermal vesiculation during volcanic eruptions » and published in the journal Nature recently demonstrated the « critical influence of heat variations in rising magmas. » The article was the result of a study led by researchers within the School of Environmental Sciences at the University of Liverpool in England.

It is well known that volcanoes erupt explosively when gas-charged magma reaches Earth’s surface. Several techniques are used to explain the formation and growth of gas bubbles within the magma. For instance, some scientists carefully examine tiny crystals to measure minuscule amounts of dissolved gas, while others use spectroscopy to measure the gas plumes escaping from a vent. Other volcanologists melt volcano rocks and infuse them with gases.
Magma deep within a volcano starts its ascent slowly, but eventually, it accelerates toward the Earth’s surface. Indeed, as magma rises, it escapes from overpressure and bubbles grow.
When magma starts rising deep beneath the volcanic edifice, it is subjected to nearly a thousand times the pressure that exists in the atmosphere. At such depths, magma is an extremely viscous fluid, often swimming with crystals, but it is largely devoid of bubbles. The absence of bubbles doesn’t mean there is no gas, but that it is mostly dissolved, within the magma. One estimates that between 1 and 5 per cent of the mass of magma at this depth is trapped gas.
Magma, even when devoid of bubbles, ascends because of buoyancy. It is less dense than the colder rock surrounding it. At first, it may rise sluggishly, but as it reaches shallower levels, it can accelerate. Significant changes occur in the melt as the confining pressure diminishes. More bubbles start to appear, and they diminish the overall density of the fluid. As these bubbles expand, the density decreases further, which facilitates a quicker ascent. This cycle continues until the bubbles rend the surrounding magma to shreds, and expel it out of the crater.
The new study tried to demonstrate that while decompressing magma is prone to degas, it further degasses when it heats up. Firstly, magma gives off heat when portions of it start to freeze. Just like in water, the freezing produces crystals, and as the crystals form, they give off heat. That added heat can induce gas to come out of the fluid magma. Secondly, magma heats up as it flows through constricted conduits, due to friction.
A confirmation of the theoretical results of the study was obtained on the dome of Santiaguito volcano in Guatemala. The researchers looked for rocks that bear testament to frictional heating. They collected rocks with cracks which would represent fossil passageways of escaping gas. Back in the laboratory, they examined the samples under an electron microscope. The textures of the cracks revealed ash shards frozen in place following their transport by currents of hot gas originating on the cracks’ margins. More lab experiments also supported the theory. The scientists took fist-size rock samples of lava and pushed them together with tremendous force, then rotated one rock sample slowly against another. This generated intense friction and heat, enough to melt rock and release abundant, previously locked-in gas.
When on the field, the researchers observed the behaviour of an active portion of Santiaguito’s dome where the samples were collected. Within seconds of an eruption’s onset, columns of ash and gas plumes rise to hundreds of meters and eventually reach more than a kilometre high. Incandescent blocks are blown skyward and then crash onto the volcano’s flanks, breaking open and cascading downward. The geophysicists captured the behaviour of Santiaguito using an array of instruments, including seismometers and tiltmeters. These sensors reveal the depth and magnitude of rock movements – data the researchers used to estimate the amount of gas that accumulates during eruptive cycles.
It seems rock and magma movements can induce temperature gains of hundreds of degrees, promoting volatilization of the previously « flat » magma and subsequent violent degassing. The dome rocks and eruptions at Santiaguito serve as en evidence of how frictional heating can lead to volcanic explosions.
Santiaguito’s behaviour might help to understand vital processes that influence volcanic explosivity at other analogous volcanoes.
Source : Live Science : http://www.livescience.com/

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Vues du dôme Caliente du Santiaguito (Photos: C. Grandpey)