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Complexité du basalte des arcs volcaniques // Complexity of basalt in volcanic arcs

drapeau-francaisLes dernières recherches effectuées par des chercheurs de l’Université de Washington et publiées en juin 2016 dans les Proceedings of the National Academy of Sciences au sujet des volcans d’arc montrent qu’ils n’émettent pas à cent pour cent de la lave en provenance du manteau. En effet, cette dernière contient également des éléments qui laissent supposer que le processus de subduction fait entrer en jeu certains matériaux retirés à la plaque de la croûte terrestre pendant qu’elle s’enfonce dans les profondeurs.
Les géologues ont longtemps pensé que le basalte provenait du manteau. Toutefois, la nouvelle étude utilise une analyse chimique détaillée pour démontrer que, dans le cadre des volcans d’arc, le magnésium du basalte – qui représente environ 40% du manteau, mais est rare dans la croûte – ne ressemble pas à celui du manteau et montre une importante contribution de la croûte. Alors que les basaltes du plancher océanique sont uniformes dans le type de magnésium qu’ils contiennent, il n’en va pas de même pour les volcans d’arc.
L’étude a utilisé des échantillons de roches prélevés sur un volcan inactif de la Martinique, région où la plaque océanique s’enfonce lentement sous la plaque continentale. Les chercheurs ont choisi d’étudier un volcan des Caraïbes parce que le fleuve Amazone fait se déposer une énorme quantité de sédiments sur le plancher océanique. Les scientifiques voulaient savoir quelle quantité de sédiments de surface, riches en carbone, était entraînée dans les profondeurs de la Terre, et quelle quantité était extirpée de la plaque descendante avant de réapparaître dans l’atmosphère de la planète.
L’analyse des atomes de magnésium présents dans le basalte émis montre qu’ils ne proviennent pas du manteau, ni des sédiments organiques entraînés pendant la subduction, mais directement de la croûte océanique pendant cette même subduction. Malgré tout, ce basalte volcanique ne contient pas tous les composants de la croûte. La majeure partie montre la composition du manteau; la seule différence concerne le magnésium. Il se pourrait que dans les grandes profondeurs, l’eau riche en magnésium s’échappe par compression de la roche qui compose la croûte terrestre. Au moment du déplacement du fluide, la roche qui l’entoure joue le rôle de filtre Brita qui retient le magnésium, transférant ainsi les particules de magnésium de la croûte vers le manteau juste en dessous de la zone de subduction. La plupart des scientifiques pensent que les matériaux de la croûte ou du manteau interviennent sous forme solide. Dans le cas présent, il se peut que le magnésium ait été ajouté par un fluide.
Les fluides semblent intervenir dans l’activité sismique au niveau des zones de subduction, et si l’on connaît mieux la façon dont ces fluides se déplacent dans les profondeurs de la Terre on comprendra certainement mieux les processus tels que le volcanisme et la sismicité profonde. A cet effet, d’autres études seront effectuées sur des roches basaltiques de la Chaîne des Cascades et sur d’autres volcans d’arc pour analyser la composition de leur magnésium.
Source: Université de Washington.

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drapeau-anglaisNew University of Washington research published in June 2016 in the Proceedings of the National Academy of Sciences about arc volcanoes shows that they are not just emitting molten rock from the mantle. The emitted lava also contains elements that suggest something more complicated is drawing material out of the descending plate of Earth’s crust.

Geologists have long believed that basalt originates in the mantle. However, the new study uses detailed chemical analysis to find that the basalt’s magnesium, which makes up about 40 percent of the mantle but is rare in the crust, does not look like that of the mantle, and shows a surprisingly large contribution from the crust.  While the ocean-floor basalts are uniform in the type of magnesium they contain, the one found in arc volcanoes is not.

The study used rock samples from an inactive volcano on the Caribbean island of Martinique, a region where the ocean plate is slowly subducting, beneath the continental plate. Researchers chose to study a volcano in the Caribbean partly because the Amazon River carries so much sediment from the rainforest to the seabed. Scientists wanted to learn how much of the carbon-rich sediment from the surface gets carried deep in the Earth, and how much gets scraped off from the descending plate and reemerges into the planet’s atmosphere.

Analyzing the weight of magnesium atoms in the erupted basalt shows that they came not from the mantle, nor from the organic sediment scraped off during the slide, but directly from the descending oceanic crust. Yet the volcanic basalt lacks other components of the crust. The majority of the other ingredients are still like the mantle; the only difference is the magnesium. The reason might be that at great depths, magnesium-rich water is squeezed from the rock that makes up Earth’s crust. As the fluid travels, the surrounding rock acts like a Brita filter that picks up the magnesium, transferring magnesium particles from the crust to the mantle just below the subduction zone. Most people think you add either crustal or mantle materials as a solid. Here the magnesium may have been added by a fluid.

Fluids seem to play a role in seismic activity at subduction zones, and having more clues to how those fluids travel deep in the Earth could help better understand processes such as volcanism and deep earthquakes. For this purpose, more studies will be performed on basalt rocks from the Cascade Range and other arc volcanoes to analyze their magnesium composition.

Source: University of Washington.

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Illustration du processus de subduction dans le volcanisme d’arc (Source: USGS)

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)