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Les mystères des volcans hawaiiens // The mysteries of Hawaiian volcanoes

drapeau francaisLa plupart des scientifiques sont d’accord pour dire que le volcanisme hawaiien a pour origine un panache mantellique qui perce la croûte terrestre et donne naissance à un « point chaud ». Comme la plaque pacifique se déplace lentement au-dessus de ce point chaud, les éruptions ont fait naître une chaîne de volcans qui s’étire sur 6000 km dans l’Océan Pacifique.

Quand on regarde une carte sous-marine de cette chaîne, on remarque qu’elle décrit une courbe sur le plancher océanique. Pourquoi ? C’est un premier mystère. Certains scientifiques pensent que cette courbe est la preuve que le point chaud n’est pas immobile et que le panache qui l’alimente se déplace, peut-être comme la flamme d’une bougie. Une autre théorie laisse entendre que c’est la plaque Pacifique qui a dévié sa trajectoire alors que le point chaud est resté fixe.

Si l’on regarde la carte une nouvelle fois, on remarque que la trajectoire laissée par le point chaud est plus large entre les îles d’Oahu et d’Hawaii. D’autre part, si l’on se réfère à la carte des volcans qui ont formé les îles, on se rend compte qu’ils suivent deux lignes parallèles. La ligne nord commence avec le Kilauea et se dirige vers le nord-ouest en passant par le Mauna Kea, le Kohala, l’Haleakala, l’ouest de Maui et l’est de Molokai. La ligne sud débute avec le Loihi, le plus jeune volcan de la chaîne, et continue en passant par le Mauna Loa, le Hualalai, Mahukona, Kahoolawe, Lanai et l’ouest de Molokai.

Cette double chaîne a été observée pour la première fois au milieu des années 1800 et elle a été baptisée « Loa » et « Kea », par référence au plus haut édifice sur chaque ligne volcanique. Les scientifiques ont étudié la composition chimique de ces volcans et se sont rendus compte que chaque ligne avait une composition distincte.

L’existence de cette double chaîne volcanique reste un mystère. Comme pour la courbe suivie par la trajectoire du point chaud, plusieurs théories ont été avancées. Il se peut que le panache provienne d’une région située entre le manteau et le noyau, à 2900 km de profondeur , où le magma aurait deux compositions différentes et que chaque composition soit conservée pendant l’ascension du panache vers la surface. Une autre hypothèse, avancée par l’Université d’Hawaii, est que le panache fait étape pendant son ascension et que le magma subit une différentiation avant de monter vers la surface où il créerait une double chaîne volcanique.

Quoi qu’il en soit, toutes ces hypothèses confirment que notre compréhension de l’origine du magma qui alimente les volcans hawaiiens reste très théorique et qu’il reste encore beaucoup de travail pour percer les mystères des volcans hawaiiens!

Source: Volcano Watch / HVO.

drapeau anglaisMost scientists agree that Hawaiian volcanism results from a plume of hot rock that originates deep within the Earth and ascends through the crust, creating the Hawaiian “hot spot.” Because the Pacific plate is moving slowly over the hot spot, the eruptions it fuelled created a chain of volcanoes stretching over 6,000 km across the Pacific Ocean.  .

When looking at a submarine map of this chain, one notices it makes a bend on the seafloor. Why? This is the first mystery. Some scientists have suggested that this bend is a sign that the hot spot is not stationary and that the plume feeding it moves, perhaps like the flame of a candle. Another theory suggests that it was the Pacific Plate that changed direction while the hot spot remained relatively fixed.

Looking again at the maps, one can notice that the hot-spot track appears broader between Oahu and the Island of Hawai‘i. If you look at the map of the volcanoes that make up the islands, you see that those volcanoes follow two parallel trends. The northern trend begins with Kilauea and progresses to the northwest through Mauna Kea, Kohala, Haleakala, West Maui, and East Molokai. The southern trend starts with Loihi, the youngest volcano in the chain, and continues northwest through Mauna Loa, Hualalai, Mahukona, Kahoolawe, Lanai, and West Molokai.

This dual chain was first recognized in the mid-1800s and was referred to as the “Loa” and “Kea” trends after the tallest volcanoes in each line. Scientists studying the chemical composition of the volcanoes have also found that the trends are distinct.

Why this dual chain exists is another mystery. As with the bend in the hot-spot track, there are multiple theories. One possibility is that the plume originates from a region at the boundary between the mantle and the core, 2,900 km beneath the surface, that has two distinct compositions, and that each composition is preserved along the plume’s path to the surface. Another idea, advanced by University of Hawai‘i scientists, is that the plume stalls during ascent in a zone where it undergoes differences in melting before the magma rises towards the surface and creates the dual chain.

All these hypotheses show that our understanding of the ultimate origin of the magma that feeds Hawaiian volcanoes remains largely theoretical and that a lot of work remains to be done to pierce the mysteries of Hawaiian volcanoes!

Source: Volcano Watch / HVO.

Mauna-Kea

Le Mauna Loa vu depuis le sommet du Mauna Kea  (Photo:  C. Grandpey)

Eruptions super volcaniques

drapeau francaisUne équipe de géologues suisses, français et britanniques a tenté de comprendre ce qui peut provoquer les éruptions des super volcans.
Le résultat de leur étude, publié dans la revue Nature Geoscience , montre que la flottabilité et la poussée du magma constituent la principale explication du réveil de ces monstres de feu.
Afin d’essayer de comprendre pourquoi les super volcans comme Yellowstone sont si différents des volcans classiques, l’équipe a procédé à une modélisation informatique de l’activité volcanique en basant l’âge des éruptions sur un minéral témoin, le zircon, que l’on trouve dans les roches volcaniques.
Par ailleurs, une équipe de l’Institut Fédéral Suisse de Technologie de Zurich a utilisé une installation à rayons X de haute technologie (le synchrotron européen) pour étudier la densité de la roche en fusion qui sommeille sous les super volcans. La densité est un facteur important: Comme le magma dans la chambre est moins dense que la roche encaissante, il exerce une poussée sur le toit de cette même chambre.
Dans les volcans classiques, l’activité est déterminée par la taille de la chambre magmatique. Relativement faible en volume, elle est alimentée par des montées régulières de magma qui est expulsé ensuite en quantités modérées lorsque la pression devient trop élevée.
En revanche, s’agissant des super volcans, la chambre magmatique est trop volumineuse pour être mise sous pression par les seules injections de magma. Ce qui se passe, c’est qu’un magma moins dense et donc plus léger s’accumule régulièrement dans la chambre. Au début, cette dernière est assez forte pour résister à la pression, mais elle finit par céder et provoque une libération cataclysmale de matériaux.
L’équipe de géologues suisses, français et britanniques a calculé que l’éruption volcanique la plus intense impliquerait une libération de magma comprise entre 3500 et 7000 kilomètres cubes. C’est la première fois qu’un plafond est défini pour une telle éruption volcanique.
Les auteurs espèrent que les deux études fourniront des indications utiles quant à la fréquence des événements provoqués par les super volcans. A ce jour, on ne sait presque rien sur la vitesse de remplissage et l’explosion de la chambre magmatique. Seules 23 éruptions de ce type se sont produites au cours des 32 derniers millions d’années.

Source : Presse britannique.

Voici un lien vers un communiqué de presse du CNRS qui donne plus d’explications sur « les conditions d’éruption d’un super volcan » : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3375.htm

A noter que l’article paru dans GeoScience a provoqué un certain nombre de réactions. Un volcanologue néo-zélandais a fait remarquer que l’étude française sur les super volcans n’apportait rien de vraiment nouveau. Il a ajouté que la modélisation informatique avait ses limites. Comme il n’y avait pas d’humains pour assister aux éruptions des super volcans dans les temps préhistoriques, les scientifiques doivent se rabattre sur l’examen des matériaux expulsés pendant les éruptions pour trouver des indices.

drapeau anglaisA team of geologists from Switzerland, France and Britain has tried to understand what may cause super volcanoes to erupt.

The result of their study, published in the journal Nature Geoscience, shows that the buoyancy of magma is the key explanation as to why these monsters come to life

Seeking to understand why super volcanoes like Yellowstone can be so different from conventional ones, the team built a computer model of volcanic activity, basing the age of eruptions on a telltale mineral, zircon, found in volcanic rocks.

Separately, a team from the Swiss Federal Institute of Technology in Zurich used a hi-tech X-ray facility to study the density of molten rock below super-volcanoes. Density is important: As magma in the chamber is less dense than solid rock, it pushes on the roof of the chamber

In conventional volcanoes, activity is determined by the size of the magma chamber. Relatively small in volume, it is replenished by regular ascents of magma which is expelled in moderate amounts when the pressure becomes too high.

Differently, in super volcanoes, the magma chamber is too big to be pressurised by magma injections alone. What happens is that a buoyant kind of magma steadily accumulates in the chamber. At the beginning, the chamber is strong enough to resist the pressure but it eventually breaks apart in a cataclysmic discharge.

The Swiss-French-British team calculated that the maximum volcanic eruption would entail a release of between 3,500 and 7,000 cubic kilometres of magma; this is the first time an upper limit has ever been established for a volcano.

The authors hope the two studies will provide useful pointers as to the frequency of super-volcano events. Almost nothing is known about how fast these volcanoes recharge with magma and blow up. Only 23 such eruptions have occurred in the last 32 million years.

Source: British press.

The GeoScience article has triggered some reactions. Among them, a New Zealand volcanologist said the new French research on super-volcanoes does not offer anything new.

He added that computer modelling has a limited value, and as there were no humans around to see super-volcanoes erupting in prehistoric times, scientists have to examine the debris from eruptions for clues.

Yellowstone-blog

(Photo:  C. Grandpey)

El Hierro (Iles Canaries / Espagne): Retour au calme

drapeau francaisCeux qui espéraient une éruption à El Hierro seront fortement déçus! Rien n’indique qu’un tel événement va se produire bientôt. La sismicité a fortement diminué avec un seul événement par jour au cours des trois derniers jours. En ce qui concerne la déformation, on observe un affaissement général de l’île. Par exemple, Frontera a connu une déflation de 4 cm en une seule journée!
Le tremor a disparu des différents sismographes, ce qui signifie que le magma  a cessé de se déplacer sous l’île.
Dans combien de temps surviendra la prochaine crise? Personne ne le sait! Elle peut se produire demain ou l’année prochaine, mais les scientifiques sont convaincus qu’il y aura d’autres périodes d’activité.
La situation actuelle à El Hierro me rappelle les événements bradysismiques dans la région de Pouzzoles en Italie où le sol se soulève et s’abaisse sous la pression du magma, mais sans qu’aucune éruption se produise.

drapeau anglaisThose who expected an eruption at El Hierro will be strongly disappointed! Nothing indicates that such an event is going to occur soon. Seismicity has decreased sharply with only one event per day during the last three days. As far as deformation is concerned, one observes a general subsidence of the island. For instance, Frontera had a one-day deflation of 4 cm!.
The tremor has disappeared from various seismographs, which means magma is no longer moving below the island.
How long will it take to the next crisis? Nobody knows! It can happen tomorrow or next year, but scientists are convinced that more activity periods will follow.
The current situation at El Hierro reminds me of the bradyseismic events in the Pozzuoli area in Italy where the ground uplifts and subsides under magma pressure, but without any eruption happening.

El Hierro (Iles Canaries / Espagne)

drapeau francais23 heures : La journée du 28 décembre est restée calme d’un point de vue sismique à El Hierro avec7 secousses (M 3,3 ; 1,7 ; 2 ; 1,9 ; 2 ; 2,4, entre 11 et 12 km de profondeur, à l’ouest de l’île). A noter qu’un dernier événement de M 1,9 a été enregistré à 20h06 (GMT) à seulement 2 km de profondeur dans le secteur d’El Pinar.Il se confirme que la secousse de M 5,3 enregistrée le 27 décembre vers 17h45 avait une origine tectonique, même si on peut penser que l’essaim sismique détecté ces derniers jours sur l’île a pu contribuer à accélérer le déclenchement du séisme.

Si la sismicité reste faible sur l’île, on constate toutefois que le processus de déformation continue dans le sud-est d’El Hierro où on enregistre un soulèvement d’une dizaine de centimètres depuis le début de la crise. Cela signifie qu’il existe bel et bien une source magmatique sous la partie SE de l’île mais que l’intrusion se fait en douceur, sans générer de séismes. La ligne de tremor est plus marquée ce soir, mais cela est probablement dû aux mauvaises conditions météo dans la région. Les images satellitaires ne montent pas de décoloration de l’eau de mer dans la zone su séisme du 27 décembre.

Il est impossible de prévoir l’évolution de la situation. L’absence véritable de tremor éruptif laisse supposer que le magma reste – une fois encore – incapable de se frayer un chemin jusqu’à la surface

drapeau anglais23:00: Today  December 28th remained calm at El Hierro from a seismic point of view with 7 quakes ( M 3.3, 1.7, 2 , 1.9, 2, 2.4 at depths betwwen 11 and 12 km west of the island). A last M 1.9 event was recorded at 20:06 (GMT) in the El Pinar area at a depth of 2 km only. We get the confirmation that the M 5.3 quake registered on December 27th at 17:45 had a tectonic origin, although it is likely that the seismic swarm detected in recent days on the island may have contributed to accelerate the triggering of the earthquake.
If seismicity is low on the island, the deformation process continues in the south-east of El Hierro where an uplift of about 10 centimetres has been recorded since the beginning of the crisis. This means that there is a magmatic source below the SE part of the island but the intrusion is smooth, without generating earthquakes. The tremor line is thicker tonight but this is probably due to the poor weather conditions in the region. Satellite images do not show any discoloration of the sea water in the earthquake zone of December 27th .
It is impossible to predict the evolution of the situation. The true absence of eruptive tremor suggests that magma remains – once again – unable to make its way to the surface.