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L’or du noyau terrestre // The gold of Earth’s core

Selon une nouvelle étude conduite par des chercheurs de l’Université de Göttingen en Allemagne et publiée dans la revue Nature, le noyau terrestre est riche en or qui s’infiltre à travers le manteau et passe dans la croûte terrestre.
En étudiant les isotopes présents dans la roche volcanique issue des profondeurs de la lithosphère, les chercheurs ont découvert que les métaux précieux présents dans la croûte terrestre, dont l’or, commencent par s’échapper du noyau avant d’entamer leur longue remontée vers la surface, aidés en cela par la convection du magma. Les données confirment que des matériaux présents à l’intérieur du noyau, notamment l’or et d’autres métaux précieux, s’infiltrent dans le manteau terrestre.
Bien que l’on puisse accéder à l’or présent dans la croûte terrestre, la partie récoltée ne représente qu’une infime partie de la quantité totale à l’intérieur de notre planète. La nouvelle étude nous explique que plus de 99 % de l’or se trouve dans le noyau; une telle quantité suffirait à recouvrir la totalité de la Terre d’une couche d’or de 50 centimètres d’épaisseur. C’est assez facile à comprendre : lors de leur formation, les éléments les plus lourds se sont enfoncés à travers l’intérieur perméable de la planète et ont fini par être emprisonnés dans le noyau différencié. Par la suite, le bombardement de météores a apporté davantage d’or et de métaux lourds à la croûte terrestre.
Bien que nous ayons la preuve que des isotopes d’hélium et de fer lourd s’échappent du noyau terrestre, on ignorait jusqu’à présent quelle proportion du métal lourd à la surface de la Terre provient du noyau et quelle proportion provient de l’espace.
Les auteurs de l’étude expliquent qu’il existe un moyen d’obtenir une réponse grâce aux isotopes de ruthénium, un métal lourd précieux. Les isotopes du ruthénium issu du noyau terrestre sont légèrement différents de ceux présents à la surface. Les chercheurs ont développé de nouvelles techniques d’analyse qui leur ont permis d’étudier le ruthénium extrait de roches volcaniques à Hawaï et ils ont découvert une quantité de ruthénium-100 nettement supérieure à celle que l’on trouve dans le manteau. Ils en ont conclu qu’il s’agit de l’isotope du ruthénium qui est apparu dans le noyau.
Cette découverte montre que tous les éléments sidérophiles – éléments chimiques associés au fer en raison de son affinité pour cet élément à l’état liquide – s’échappent du noyau. Cela inclut le ruthénium, mais aussi des éléments comme le palladium, le rhodium, le platine… et l’or ! L’apparition de l’or ne se fait pas à un rythme particulièrement rapide, et il ne suffira donc pas de creuser à 2 900 kilomètres de profondeur pour l’extraire.

Cette nouvelle étude nous apprend quelque chose de nouveau sur notre propre planète, et peut-être sur d’autres planètes rocheuses. Selon l’un des auteurs de cette étude, « nous pouvons désormais prouver que d’énormes volumes de matière mantellique surchauffée proviennent de la limite noyau-manteau et remontent à la surface de la Terre pour former des îles océaniques comme Hawaï.»
Source : Médias américains.

Représentation graphique de la structure de la Terre, avec le noyau métallique interne au centre, suivi du noyau externe, du manteau et de la fine croûte à la surface. (Source : Université de Göttingen)

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According to a new study by researchers from Göttingen University in Germany, and publiciste in the journal Nature, Earth’s core is rich with gold, and it is leaking out through the mantle and into the crust.

When studying the isotopes found in the volcanic rock that oozed out from deep under the lithosphere, the researchers found that precious metals in Earth’s crust, including gold, initially leaked out of the core before beginning the long, long journey up to the surface, borne on convecting magma. The data confirmed that material from the core, including gold and other precious metals, is leaking into the Earth’s mantle above.

Although we can access gold in Earth’s crust, the amount there is an estimated minuscule fraction of the total quantity that our planet possesses. The new study suggests more than 99 percent is in its metallic core ; this is enough to cover all of Earth’s land in gold 50 centimeters thick. It makes sense ; indeed, when still forming, the heavier elements sank down through the planet’s mooshy interior and ended up sequestered in the differentiated core, a process known as the iron catastrophe. Later, meteor bombardment delivered more gold and heavy metals to the crust.

Although we have good evidence that primordial helium and heavy iron isotopes are leaking from Earth’s core, it has long been unclear how much of the heavy metal we find on the surface is from the core and how much is from space.

There is, however, a way to investigate through isotopes of a precious heavy metal called ruthenium. The isotopes of ruthenium in Earth’s core are slightly different from surface ruthenium. The researchers developed new analysis techniques that allowed them to study ruthenium that was dug out of volcanic rock on the Hawaiian islands, and discovered a significantly higher amount of ruthenium-100 than can be found in the ambient mantle. That’s the isotope of ruthenium that originated in Earth’s core.

This discovery suggests that all the siderophile elements are leaking out of the core. That includes ruthenium, of course, but also elements such as palladium, rhodium, platinum, and gold. It won’t be emerging at a particularly high rate, nor can we just dig down 2,900 kilometers to get it.

The new study tells us something new about our own planet, and perhaps other rocky planets. According to one author of ths study, « we can now also prove that huge volumes of superheated mantle material originate at the core-mantle boundary and rise to the Earth’s surface to form ocean islands like Hawaii. »

Source : U.S. News media.

Hawaï s’enfonce // Hawaii is sinking

Aujourd’hui, avec la fonte des glaciers et des calottes glaciaires due au réchauffement climatique, on parle beaucoup du rebond isostatique dans certaines régions du monde. Le substrat rocheux se soulève lentement car la masse de glace qui le surmonte est moins lourde. Certains scientifiques pensent même que le rebond isostatique pourrait favoriser la remontée du magma et déclencher des éruptions plus fréquentes. Cependant, nous manquons de recul pour confirmer cette hypothèse.
Sur l’archipel hawaïen, il n’y a pas de glaciers, bien que le Mauna Loa et le Mauna Kea, sur la Grande Île, culminent à plus de 4 200 mètres d’altitude. Une nouvelle étude révèle qu’Hawaï non seulement ne s’élève pas, mais s’enfonce 40 fois plus vite que les scientifiques le pensaient.
L’histoire géologique d’Hawaï est celle d’une ascension. Il y a plus d’un million d’années, lorsque la plaque tectonique Pacifique s’est déplacée et est arrivée au-dessus d’un point chaud dans la croûte terrestre, des îles volcaniques ont formé ce qui est devenu le 50e État des États-Unis. La Smithsonian Institution explique que « les quatre îles de Maui, Moloka`i, Lana`i et Kaho`olawe étaient autrefois toutes reliées et formaient une vaste masse continentale connue sous le nom de Maui Nui, littéralement « grand Maui ». À mesure que la plaque Pacifique éloigne les volcans hawaïens du point chaud, ils entrent en éruption moins fréquemment, puis ne sont plus alimentés et meurent. L’île s’érode et la croûte sous-jacente se refroidit, se rétrécit et s’enfonce, avant d’être submergée. Dans des millions d’années, les îles hawaïennes disparaîtront lorsque la bordure de la plaque Pacifique qui les soutient glissera sous la plaque nord-américaine et retournera dans le manteau. »

Source: Smithsonian Institution

Une nouvelle étude de l’Université d’Hawaï à Manoa, publiée dans la revue Communications Earth & Environment, indique que, contrairement à d’autres régions du monde, l’archipel est en train de s’enfoncer . L’étude analyse l’affaissement de l’île d’O’ahu, où se trouve Honolulu, la capitale de l’État. Les auteurs ont constaté que dans certaines zones de l’île, situées à 300 km au nord-ouest de la Grande Île – qui se trouve au-dessus du point chaud – l’affaissement atteint environ 0,6 millimètre par an. Cependant, les scientifiques ont également constaté que certaines zones s’enfoncent à un rythme environ 40 fois supérieur, soit environ 25 millimètres par an.
L’étude souligne que l’affaissement est un facteur majeur, mais souvent négligé, dans le cadre de l’exposition future aux inondations. Dans les zones à affaissement rapide, les effets de l’élévation du niveau de la mer se feront sentir beaucoup plus tôt que prévu, ce qui signifie que les autorités devront se préparer aux inondations dans un délai plus court. Cette situation s’explique en partie par le fait que les zones industrielles comme celle de Mapunapuna sont construites sur des sédiments et des remblais artificiels, ce qui, selon les chercheurs, entraîne un tassement plus rapide que dans d’autres zones d’O’ahu. Cette vitesse d’affaissement dépasse largement celle de l’élévation du niveau de la mer sur le long terme (environ 1,54 millimètre), et pourrait, à court terme, engendrer des problèmes pour le littoral de la région. Dans des secteurs comme la zone industrielle de Mapunapuna, l’affaissement pourrait agrandir la zone inondable de plus de 50 % d’ici 2050.
Certains organismes à O’ahu, comme Climate Ready O’ahu, une organisation scientifique et communautaire, s’attendent à devoir faire face à une élévation de plus en plus rapide du niveau de la mer et à une érosion de plus en plus importante des sols, ainsi qu’à d’autres phénomènes liés au réchauffement climatique, tels que les incendies de végétation et les crues soudaines. Si la conservation des zones humides et des écosystèmes dunaires contribuera à stabiliser les rivages, les chercheurs soulignent que la prise en compte de cette vitesse d’affaissement préoccupante sera essentielle pour mettre en place un véritable véritable calendrier nécessaire à la mise en œuvre des stratégies d’adaptation au réchauffement climatique.
Source : Popular Mechanics via Yahoo News.

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Today, with the melting of glaciers and icecaps because of global warming, there is a lot of talk aboud the isostatic rebound in some regions of the world. The bedrock is slowly rising because of the lighter mass of the ice above. Some scientists even say that the isostatic rebound might favour the ascent of magma and trigger more frequent eruptions. However, we don’t have enough perspective to confirm this hypothesis.

On the Hawaiian archipelago, there are no glaciers, although Mauna Loa and Mauna Kea on the Big Island are rising more than 4,200 meters above sea level. A new study reveals that  .Hawaii Is sinking 40 times faster than scientists thought it was.

The geologic story of Hawaii has historically been one of ascension. More than a million years ago, when the Pacific Island Plate moved above a volcanic hotspot, volcanic islands formed what eventually became the U.S.’s 50th State. The Smithsonian Institution explains that « the four islands of Maui, Moloka`i, Lana`i, and Kaho`olawe were once all connected as a vast landmass known as Maui Nui, literally “big Maui.” As the Pacific plate moves Hawaii’s volcanoes farther from the hotspot, they erupt less frequently, then no longer tap into the upwelling of molten rock and die. The island erodes and the crust beneath it cools, shrinks and sinks, and the island is again submerged. Millions of years from now, the Hawaiian Islands will disappear when the edge of the Pacific plate that supports them slides under the North American plate and returns to the mantle. »

Now, a new study from the University of Hawai’i at Manoa, published in the journal Communications Earth & Environment, reports that the island chain may be reversing course. The study analyzes subsidence on the island of O’ahu, home of the state capital, Honolulu. The authors found that in some areas of the island, located 300 km northwest of the Big Island which rests on top of the hotspot, the subsidence rate was at around 0.6 millimeters per year. However, they also recorded areas that are sinking about 40 times that rate, at roughly 25 millimeters per year.

The suty highlights that that subsidence is a major, yet often overlooked, factor in assessments of future flood exposure. In rapidly subsiding areas, sea level rise impacts will be felt much sooner than previously estimated, which means that authorities should prepare for flooding on a shorter timeline.

Part of the reason for this discrepancy is that industrial areas such as the Mapunapuna area are built on sediment and artificial fill, which, according to the researchers, leads to increased compaction compared to other areas of O’ahu. This subsidence rate far outpaces the long-term rate of sea level rise, which is around 1.54 millimeters, and could cause problems for the region’s shoreline on a shorter timetable. In places like the Mapunapuna industrial region, subsidence could increase flood exposure area by over 50% by 2050.

Some institutions on O’ahu, such as the science-based, community-driven Climate Ready O’ahu, are preparing for increased sea level rise and increased soil erosion along with other climate change-induced events, such as wildfires and flash flooding. While the conservation of wetlands and dune ecosystems will help stabilize shorelines, the researchers note that taking into account this concerning rate of subsidence will be vital for understanding the true timeline required to implement climate adaptation strategies

Source : Popular Mechanics via Yahoo News.

La source magmatique du Mauna Loa et du Kilauea (Hawaï) // The magma source of Mauna Loa and Kilauea (Hawaii)

En utilisant près de 200 années d’archives sur la chimie de la lave du Kilauea et du Mauna Loa, des scientifiques de l’Université d’Hawaï à Manoa et leurs collègues ont montré que les deux volcans les plus actifs d’Hawaï partagent une source magmatique commune au sein du panache mantellique hawaïen. Leur étude a été publiée dans le Journal of Petrology.
On pensait autrefois que la composition chimique distincte des laves du Kilauea et du Mauna Loa correspondait à des conduits d’alimentation magmatique complètement distincts depuis leur source dans le manteau jusqu’à la surface. Cependant, les dernières études montrent que c’est inexact. La matière en fusion provenant d’une source commune dans le manteau au sein du panache hawaïen peut alimenter alternativement le Kilauea ou le Mauna Loa sur une échelle de temps de plusieurs décennies.
Les chercheurs ont obtenu sur le long terme un modèle d’activité éruptive alternée entre le Kilauea et le Mauna Loa en analysant près de deux siècles de données sur la chimie de la lave. Les données indiquent que lorsqu’un volcan connaît une période prolongée d’activité, l’autre a tendance à rester en sommeil. Ce schéma semble lié à des changements dans le transport du magma en provenance de la source commune sous l’archipel hawaïen.
Le Mauna Loa est entré en éruption en 2022 après sa plus longue période d’inactivité connue. Cette période a en grande partie coïncidé avec l’éruption du Pu’uO’o sur le Kilauea, de 1983 à 2018. Elle s’est terminée par un effondrement de la caldeira sommitale et une éruption qui a détruit quelque 700 structures. Les fontaines de lave atteignaient jusqu’à 80 mètres de hauteur.
Les chercheurs ont observé que les variations dans la chimie de la lave correspondent aux changements dans la fréquence et l’intensité des éruptions. Le Kilauea est resté très actif pendant que le Mauna Loa est resté relativement calme entre le milieu du 20ème siècle et 2010. Au cours de cette période, la composition chimique de la lave du Kīlauea a ressemblé de plus en plus à celle de la lave typique du Mauna Loa. Ce changement tend à montrer que le magma s’est déplacé du Mauna Loa vers le Kilauea.
Depuis 2010, la composition chimique de la lave du Kilauea a de nouveau commencé à changer, ce qui indique que le magma se dirige maintenant vers le Mauna Loa. Ce changement a d’abord été observé dans les rapports d’éléments traces tels que le niobium et l’yttrium (Nb/Y), qui reflètent le degré de fusion du manteau. L’étude montre que ces changements chimiques pourraient être un précurseur d’une hausse d’activité éruptive au Mauna Loa dans les décennies à venir.
La nouvelle étude propose une nouvelle approche pour prévoir les éruptions sur la Grande Île d’Hawaï. Selon les chercheurs, la surveillance à long terme de la composition chimique de la lave pourrait permettre de savoir quel volcan est susceptible de devenir plus actif à l’avenir. «Notre étude montre que la surveillance de la composition chimique de la lave est un outil susceptible d’être utilisé pour prévoir la fréquence des éruptions de ces volcans voisins sur une échelle de temps de plusieurs décennies. Une hausse future de l’activité éruptive du Mauna Loa est probable si la composition chimique de la lave continue de changer sur le Kilauea. »

Les résultats de l’étude ont des implications pour l’évaluation des risques et les stratégies de surveillance. Les scientifiques pourraient être en mesure de fournir des prévisions plus précises sur le moment et le lieu de la prochaine éruption majeure si le mouvement du magma provenant de la source commune peut être suivi grâce à la chimie de la lave. Ces connaissances pourraient permettre de mieux gérer les risques dans les localités à proximité de ces volcans.
Source : Big Island Now.

Coulée de lave sur le Kilauea (Photo: C. Grandpey)

Dernière éruption du Mauna Loa en 2022 (Crédit photo: USGS)

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Using a nearly 200-year record of lava chemistry from Kīlauea and Mauna Loa, scientists from the University of Hawaiʻi at Mānoa and their colleagues revealed that Hawaii’s two most active volcanoes share a magma source within the Hawaiian plume. Their discovery was published in the Journal of Petrology.

In the past, the distinct chemical compositions of lavas from Kīlauea and Mauna Loa were thought to require completely separate magma pathways from their source in the mantle to the surface. However, the latest research shows that this is incorrect. Melt from a shared mantle source within the Hawaiian plume may be transported alternately to Kīlauea or Mauna Loa on a timescale of decades.

Researchers identified a long-term pattern of alternating eruptive activity between Kīlauea and Mauna Loa by analyzing nearly 2 centuries of lava chemistry data. The data indicates that when one volcano experiences an extended period of heightened activity, the other tends to remain dormant. The pattern has been linked to shifts in the transport of magma from the shared source beneath the Hawaiian Islands.

Mauna Loa erupted in 2022 after its longest-known dormancy period. The period of inactivity largely coincided with the prolonged Pu’uO’o eruption at Kīlauea which lasted from 1983 to 2018. It ended with a summit caldera collapse and a voluminous eruption. Lava fountains were as tall as 80 meters

Researchers have observed that variations in lava chemistry correspond to changes in the frequency and intensity of eruptions. Kīlauea was highly active while Mauna Loa remained relatively quiet between the mid-20th century and 2010. During this period, the chemical composition of Kīlauea’s lava became increasingly similar to typical Mauna Loa lava. The shift suggests that magma transport had moved from Mauna Loa to Kīlauea.

Since 2010, lava chemistry at Kīlauea has once again begun to change which indicates that magma is now being redirected back to Mauna Loa. The shift was first observed in trace element ratios such as niobium to yttrium (Nb/Y) which reflect the degree of mantle melting. The study suggests that these chemical shifts could be a precursor to increased eruptive activity at Mauna Loa in the coming decades.

The new study provides a new approach to forecasting volcanic eruptions on Hawaii Big Island. It suggests that long-term monitoring of lava chemistry could serve as an indicator of which volcano is likely to become more active in the future. “Our study suggests that monitoring of lava chemistry is a potential tool that may be used to forecast the eruption rate and frequency of these adjacent volcanoes on a timescale of decades. A future increase in eruptive activity at Mauna Loa is likely if the chemistry of lava continues to change at Kīlauea.”

The findings of the study have implications for hazard assessment and monitoring strategies.

Scientists may be able to provide more accurate predictions about when and where the next major eruption will occur if magma movement from the shared source can be tracked through lava chemistry. The knowledge could help mitigate risks for the communities living near these volcanoes.

Source : Big Island Now.

https://bigislandnow.com/

Islande : réouverture du Blue Lagoon : jusqu’à quand ? // Iceland : reopening of the Blue Lagoon : until when ?

Le Blue Lagoon a rouvert ses portes le 18 février 2024. La décision a été prise en concertation avec les autorités locales. Le site était fermé depuis le 8 février, lorsqu’une éruption a commencé entre Sundhnúkagígar et Stóra Skógfell, juste au nord-est du Blue Lagoon et de la centrale électrique de Svartsengi.
Environ 150 personnes se trouvaient dans l’enceinte du Blue Lagoon lorsque la dernière éruption a commencé. Il a fallu une quarantaine de minutes pour évacuer les lieux.
La lave de l’éruption du 8 février a traversé la route menant au Blue Lagoon ; les visiteurs devront donc emprunter un itinéraire alternatif.
Personne ne sait combien de temps le Blue Lagoon restera ouvert. Le Met Office islandais enregistre à nouveau un gonflement du sol de 0,5 à 1 cm chaque jour sous Svartsengi. C’était déjà le cas à la suite des éruptions précédentes dans la région. Le Met Office indique qu’une autre éruption ou intrusion magmatique se produira dans les semaines à venir.

Source : Iceland Review.

Photo: C. Grandpey

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Plusieurs visiteurs de mon blog ainsi qu’une journaliste de France 3 m’ont demandé  mon avis sur la situation sur la péninsule de Reykjanes et quelle pourrait être la cause des éruptions à répétition. Comme les volcanologues islandais, je ne peux faire que des suppositions…

Il y a de toute évidence sous le secteur de Svartsengi un réservoir magmatique superficiel qui est bien alimenté par un magma dont l’origine se trouve à très grande profondeur, dans le manteau supérieur, comme l’ont démontré les analyses effectuées par les Islandais. En paraphrasant le regretté Hervé de Goër, scientifique clermontois, je dirais qu’il s’agit probablement d’un magma TGV qui, contrairement aux magmas Omnibus, atteint directement la surface sans étapes, et donc sans différentiations intermédiaires (voir ma note du 20 août 2021 pour plus de détails).

Le réservoir ne doit pas être très volumineux si on en juge par la brièveté des éruptions. Selon les volcanologues islandais, le volume de lave émis le 8 février était de 10 millions de mètres cubes alors que le volume stocké dans le réservoir avait été estimé à 6,5 puis 9 millions de mètres cubes.

Eruption du 8 février 2024 (image webcam)

La répétition relativement rapide des éruptions semble montrer qu’il existe une source magmatique constante dans les profondeurs, et cette source alimente en permanence le réservoir superficiel puisque le gonflement du sol reprend dès que l’épisode éruptif est terminé. Il y aura sûrement d’autres brèves éruptions (combien, on ne la sait pas) jusqu’au jour où cette source sera tarie. De ce fait, les prochaines éruptions devraient se produire dans le même secteur, sauf si le magma trouve ou ouvre de nouvelles fractures, comme il l’a fait pour aller sérieusement menacer Grindavik et y détruire trois maisons.

Image webcam

Il ne faudrait pas que le magma ait la mauvaise idée de se faufiler vers la centrale de Svartsengi en passant sous les digues de terre, ce qui serait catastrophique! A l’heure actuelle, je ne pense pas – comme le redoute un volcanologue islandais – que Reykjavik soit menacée. L’avenir dira si j’ai raison…

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The Blue Lagoon opened again for business on February 18th, 2024. The decision was made in consultation with local authorities. The popular tourist site had been closed since February 8th, when an eruption began between Sundhnúkagígar and Stóra Skógfell, just northeast of the Blue Lagoon and Svartsengi power plant.

Around 150 people were at the Blue Lagoon and the tourist infrastructure around when the last eruption began.  It took about 40 minutes to evacuate the premises.

Lava from the February 8th eruption crossed over the road leading to the Blue Lagoon, so visitors will have to take an alternative route.

Nobody knows how long the Blue Lagoon will remain open. The Icelandic Met Office has recorded a daily land rise of 0.5 – 1 cm beneath Svartsengi, which was also the case in the wake of previous eruptions in the area. It is predicted that another eruption or dyke intrusion will occur within the coming weeks.

Source : Iceland Review.

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I was asked by several followers of this blog and by a France3 journalist my opinion on the situation on the Reykjanes Peninsula and what could be the cause of the repeated eruptions. Like the Icelandic volcanologists, I can only make suggestionss…
There is obviously under the Svartsengi area a shallow reservoir which is well supplied by magma coming from a very great depth, in the upper mantle, as the analyses have demonstrated. Paraphrasing the late Hervé de Goër, a scientist from Clermont-Ferrand, I would say that it is probably a TGV (high speed) magma which, unlike Omnibus (slow speed) magma, reaches the surface directly without intermediate stages.

The reservoir must not be very large judging from the brevity of the eruptions. According to Icelandic volcanologists, the volume of lava emitted on February 8th was 10 million cubic meters while the volume stored in the reservoir was estimated at 6.5 then 9 million cubic meters. The relatively rapid repetition of eruptions seems to show that there is a constant in-depth magmatic source, and this source permanently feeds the surface reservoir since ground uplift resumes as soon as the eruptive episode is over. There will surely be other brief eruptions (how many, we do not know) until the day when this source will dry up. As a result, the next eruptions are likely to occur in the same area, unless magma finds or opens new fissures, as it did when it seriously threatened Grindavik and destroyed three houses there. Let’s hope it does not sneak towards the power plant by passing under the earthen dikes, which would be disastrous ! At the moment, I don’t think Reykjavik is threatened. The future will tell if I am right…