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Quelques réflexions sur l’éruption du Hunga Tonga Hunga Ha’apai (archipel des Tonga) // A few thoughts about the eruption of Hunga Tonga Hunga Ha’apai volcano

Dans mon Limousin natal, berceau de la superbe race bovine, il se dit que « c’est à la fin de la foire qu’on compte les bouses. ». C’est un peu la même chose en volcanologie. Faute de pouvoir prévoir les éruptions, on s’attarde sur leur bilan une fois que les événements sont terminés.

C’est exactement ce qui vient de se produire à l’occasion de l’éruption du volcan sous-marin Hunga Tonga Hunga Ha’apai dans l’archipel des Tonga.

Certes, on connaissait l’existence de ce volcan qui s’était déjà manifesté de manière spectaculaire en 2014 avec des gerbes cypressoïdes typiques des éruptions phréato-magmatiques. L’événement avait donné naissance à une île double qui émergeait à la surface de l’océan.

Le 19 décembre 2021, et le 13 janvier 2022, des séquences explosives avaient annoncé un réveil du volcan sous-marin. Et puis, le 15 janvier 2022, Badaboum! Sans que personne ne l’ai annoncée, une puissante explosion a secoué le Hunga Tonga Hunga Ha’apai, avec un très volumineux panache de vapeur et de cendre qui a grimpé jusqu’à une vingtaine de kilomètres de hauteur et s’est étalé sur quelque 260 km de diamètre.

Une onde de choc s’est propagée sur quasiment la moitié du globe terrestre. Elle a été ressentie en Alaska et même en France. On a, bien sûr, évoqué l’onde de choc provoquée en 1883 par l’éruption du Krakatau (Indonésie) qui avait fait 7 fois le tour de la planète. Un scientifique a précisé qu’ « on a l’habitude de dire que c’est l’équivalent de 10 000 bombes atomiques. »

Un tsunami a frappé tous les rivages du Pacifique, comme en Nouvelle Zélande, au Chili ou à Hawaii où des embarcations ont rompu leurs amarres. L’hypothèse la plus répandue est que le tsunami du 15 janvier a été déclenché par des effondrements dans la caldeira qui a provoqué l’éruption. De leur côté, les scientifiques japonais pensent qu’il a pu être causé par un changement soudain de pression atmosphérique dû à l’éruption.

Alors que personne n’a su prévoir l’éruption, on nous explique maintenant pourquoi elle a été si violente. Un scientifique de l’IRD a déclaré sur France Info: « Ce volcan est de type andésitique. Il est riche en silice et il a tendance à produire beaucoup d’explosions. L’eau se mélange au magma, c’est ce que l’on appelle une éruption phréato-magmatique. L’eau qui interagit avec le magma crée encore plus de gaz. » En somme, rien de plus que ce que l’on savait déjà.

Comme je l’ai indiqué précédemment, l’île double apparue en 2014 n’est que la partie émergée du volcan qui cache sous la surface de l’océan une grande caldeira de 4 à 6 kilomètres de diamètre. Cette caldeira montre que ce volcan a déjà connu des éruptions gigantesques par le passé. L’une d’elles aurait eu lieu il y a 1000 ans. Cela conduit déjà certains scientifiques audacieux à parler d’un cycle volcanique millénaire et la dernière éruption ferait donc partie de ce cycle. Facile à dire quand on est un être humain dont l’espérance de vie ne dépasse que rarement les 100 ans! Il n’y aura personne pour contredire aujourd’hui une telle affirmation.

L’éruption et le tsunami ont certes provoqué de gros dégâts dans les Tonga, mais ils n’ont heureusement tué personne, malgré la proximité de l’événement (65 km de la capitale, Nuku’alofa). Il semblerait que les deux seules victimes se trouvent au Pérou où des nageurs se sont noyés, surpris par des vagues anormalement hautes. Des vagues de 1,20 mètre ont déferlé sur la capitale des Tonga où les habitants ont déclaré avoir fui vers les hauteurs, laissant derrière eux des maisons inondées. Des bateaux et de gros rochers ont été rejetés sur le rivage; l’électricité et les communications ont été coupées. L’épais nuage éruptif a provoqué des retombées de cendres sur la capitale, avec une contamination de l’eau.

Aujourd’hui, le centre d’alerte aux tsunamis (Tsunami Warning Center) à Hawaii est en mesure d’alerter sur la progression des vagues mais, comme l’a fait remarquer un sismologue français, le tsunami provoqué par l’éruption du volcan tongien « a pris tout le monde de court. En effet, les systèmes d’alerte sont faits pour détecter les tsunamis provoqués par les séismes, les plus fréquents, et pas ceux dus à l’activité volcanique, beaucoup plus rares. » Là encore, il reste à faire de gros progrès.

On le sait depuis longtemps, la prévision volcanique n’est pas très élevée sur les volcans de type strombolien ou hawaiien, mais elle est quasiment nulle sur les volcans explosifs comme ceux de la Ceinture de Feu du Pacifique. Les trop nombreuses victimes du Krakatau, du Merapi, du Semeru (Indonésie) ou encore du Fuego (Guatemala) et du Mt Ontake (Japon) sont là pour nous inviter, nous autres pauvres humains, à la modestie et à l’humilité.

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The submarine volcano Hunga Tonga Hunga Ha’apai which has just erupted in the Tonga archipelago was not unknown. It had already erupted in a dramatic way in 2014 with the typical cypressoidal sheaves of phreato-magmatic eruptions. The event gave birth to a dual island which emerged on the surface of the ocean.
On December 19th, 2021, and January 13th, 2022, explosive sequences announced an awakening of the submarine volcano. And then, on January 15th, 2022, without anyone having announced it, a powerful explosion shook Hunga Tonga Hunga Ha’apai, with a very voluminous steam and ash plume which rose up to twenty kilometers in height and spread over some 260 km in diameter.
A shock wave spread over almost half of the globe. It was felt in Alaska and even in France. Many people reminded us of the shock wave caused in 1883 by the eruption of Krakatau (Indonesia) which circled the planet 7 times. A scientist added that « it was the equivalent of 10,000 atomic bombs. »
A tsunami hit all the shores of the Pacific Ocean, such as in New Zealand, Chile or Hawaii where boats broke their moorings. The mostaccepted hypothesis is that the January 15th tsunami was triggered by collpapses in the caldera that caused the eruption. For their part, Japanese scientists believe that it may have been caused by a sudden change in atmospheric pressure due to the eruption.
While no one knew how to predict the eruption, we are now being told why it was so violent. An IRD scientist told France Info: « This volcano is of the andesitic type. It is rich in silica and it tends to produce a lot of explosions. The water mixes with the magma. « It’s called a phreato-magmatic eruption. The water that interacts with the magma creates even more gas. » In short, this scientist did not say anything more than what we already knew.
As I put it before, the dual island that appeared in 2014 is only the emerged part of the volcano which conceals under the surface of the ocean a large caldera 4 to 6 kilometers in diameter. This caldera has revealed that this volcano already experienced gigantic eruptions in the past. One of them probably took place 1000 years ago. This is already leading some audacious scientists to speak of a millennial volcanic cycle and the latest eruption would therefore be part of this cycle. This is easy to say for a human being whose life expectancy rarely exceeds 100 years! There will be no one today to contradict such a statement.
The eruption and the tsunami certainly caused great damage in Tonga, but fortunately they did not kill anyone, despite the proximity of the event (65 km from the capital, Nuku’alofa). It seems that the only two victims were in Peru where swimmers drowned, surprised by abnormally high waves. Four-foot waves swept through Tonga’s capital where residents said they fled to higher ground, leaving flooded homes behind. Boats and large rocks washed ashore; electricity and communications were cut off. The thick eruptive cloud caused ash to fall on the capital, with water contamination.
Today, the Tsunami Warning Center in Hawaii is able to warn about the progress of the waves but, as a French seismologist pointed out, the tsunami caused by the eruption of the Tongan volcano « took everyone by surprise. Indeed, the warning systems are made to detect tsunamis caused by tectonic earthquakes, which are the most frequent, and not those due to volcanic activity, which are much rarer. » Here again, much progress remains to be made.
We have known for a long time that volcanic prediction is not very high on Strombolian and Hawaiian volcanoes, but it is almost nil on explosive volcanoes such as those along the Pacific Ring of Fire. The too many victims of Krakatau, Merapi, Semeru (Indonesia) or even Fuego (Guatemala) and Mt Ontake (Japan) are there to invite us, us poor humans, to modesty and humility.

Gerbe provoquées par l’éruption de 2014 (Source NASA)

Eruption aux Galapagos (Equateur) // Eruption at Galapagos Islands (Ecuador)

Selon le site The Watchers, une éruption a commencé sur le volcan Wolf (Galapagos / Equateur) vers 05h30 (UTC) le 7 janvier 2022. La dernière éruption de ce volcan a eu lieu en 2015 après 33 ans de sommeil, avec un VEI 4.
Selon le Washington VAAC, l’éruption a généré un panache qui est monté jusqu’à 3,6 km au-dessus du niveau de la mer.
La Smithsonian Institution explique que le Wolf (1710 m) est le plus haut volcan des îles Galápagos. Il chevauche l’équateur à l’extrémité nord d’Isabela, la plus grande île de l’archipel.
Une profonde caldeira de 6 x 7 km est située au sommet.
L’éruption de 1797 a été la première éruption historique documentée dans les îles Galápagos
Source : The Watchers, Smithsonian Institution.

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According to the website The Watchers, an eruption began at Wolf volcano (Galapagos / Ecuador) at around 05:30 (UTC) on January 7th, 2022. The last eruption of this volcano took place in 2015 after 33 years of sleep, with a VEI 4.

According to the Washington VAAC, the eruption is sending a plume up to 3.6 km above sea level,.

The Smithsonian Institution explains that Wolf (1,710 m) is the highest volcano of the Galápagos Islands. It straddles the equator at the north end of the archipelago’s largest island, Isabela.

A deep 6 x 7 km caldera is located at the summit.

An eruption in 1797 was the first documented historical eruption in the Galápagos Islands

Source : The Watchers, Smithsonian Institution.

Image satellite NASA Landsat 7

L’énergie des volcans sous-marins // The energy of submarine volcanoes

La plus grande partie de l’activité volcanique sur Terre se produit dans les profondeurs de nos océans, souvent à plusieurs kilomètres sous leur surface. Toutefois, contrairement aux volcans terrestres, la détection d’une éruption sur le fond marin se révèle souvent très difficile. Il reste encore beaucoup à apprendre sur le volcanisme sous-marin et ses effets sur le milieu environnant. Comme je l’ai souligné à plusieurs reprises, nous connaissons la surface de la planète Mars,  nous sommes capables d’y faire voler un hélicoptère, mais les abysses de nos océans, là où se produit le phénomène de subduction et où se déclenchent les séismes les plus meurtriers, restent inconnus.

Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications explique que les volcans sous-marins en éruption au fond des océans peuvent générer une énergie extrêmement puissante. On croyait auparavant que les volcans sous-marins étaient beaucoup moins puissants que ceux sur terre en raison des coulées de lave relativement lentes qu’ils produisent. Toutefois, des submersibles déployés dans le nord-est du Pacifique ont fourni des données qui montrent que les volcans sous-marins peuvent libérer de puissants panaches – appelés méga panaches – qui distribuent des cendres volcaniques sur de grandes distances sous-marines. Les panaches sont poussés par des colonnes d’eau chauffée à haute température. Ils suivent les mêmes schémas que les panaches générés par les éruptions volcaniques sur terre. Ils se déplacent d’abord verticalement puis s’étalent horizontalement.

Les chercheurs estiment que les méga panaches produits par les grandes éruptions sous-marines produisent suffisamment d’eau pour remplir environ 40 millions de piscines olympiques. Cependant, leur source est restée longtemps ambiguë. La nouvelle étude est la première à relier le phénomène à l’émission de magma d’un énorme volcan sous-marin.

Pour mieux comprendre le processus des éruptions volcaniques sous-marines, les chercheurs ont proposé une simulation qui montre que l’énergie nécessaire pour générer de tels panaches de cendres est énorme. Les éruptions les plus puissantes peuvent libérer suffisamment d’énergie pour alimenter un continent. Le problème est de savoir comment exploiter cette énergie.

La nouvelle étude fournit la preuve que les méga panaches sont directement liés à l’émission de lave et sont responsables du transport des cendres volcaniques dans les profondeurs de l’océan. Les recherches montrent également que ces panaches peuvent se former en quelques heures en libérant une énorme quantité d’énergie.

À l’avenir, les scientifiques espèrent utiliser les technologies de télédétection pour observer en direct l’activité des volcans sous-marins afin de pouvoir mieux l’étudier.

Référence : « Rapid heat discharge during deep-sea eruptions generates megaplumes and disperses tephra » – Pegler, S. S., & Ferguson, D. J. – Nature Communications.

Source : The Watchers.

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The majority of Earth’s volcanic activity occurs underwater, mostly at depths of several kilometres, but in contrast to terrestrial volcanoes, detecting that an eruption has occurred on the seafloor can be very difficult. There remains a lot to be done to learn about submarine volcanism and its effects on the marine environment. As I have pointed out several times, we know the surface of Mars, we are able to fly a helicopter there, but the abyss of our oceans, where the phenomenon of subduction occurs and where the the deadliest earthquakes are triggered,  remain unknown.

A new research published in Nature Communications explains that submarine volcanoes erupting at the bottom of the oceans can release extremely powerful energy, high enough to power a continent. It was previously believed that underwater volcanoes were much less powerful than those on land due to relatively slow-moving lava flows. Submersibles operated in the North East Pacific have released data which show that submarine volcanoes can release powerful and huge plumes called megaplumes, distributing volcanic ash across wide underwater distances. The plumes are formed by columns of heated water. They follow the same patterns as plumes generated by volcanic eruptions on land. The plumes move vertically first and then spread out horizontally..

The researchers estimate that the megaplumes produced by large underwater eruptions have enough water to fill about 40 million Olympic-sized swimming pools. However, their source have long remained ambiguous. The new research is the first to link the phenomenon with the release of magma from a huge submarine volcano.

To better understand the process of underwater volcanic eruptions, the researchers came up with a simulation, which showed that the release of energy needed to generate such expansive ash plumes was enormous. The largest eruptions could release energy high enough to power a continent. The problem is how to tap this energy.

The new study provides evidence that megaplumes are directly linked to the eruption of lava and are responsible for transporting volcanic ash in the deep ocean. It also shows that plumes can form in a matter of hours, creating an immense rate of energy release.

In the future, scientists hope to use remote-sensing technologies to livestream activity of underwater volcanoes as they are happening.

Reference : « Rapid heat discharge during deep-sea eruptions generates megaplumes and disperses tephra » – Pegler, S. S., & Ferguson, D. J. – Nature Communications.

Source : The Watchers.

Source : Wikipedia

18 mai 1980, le jour où le Mont St Helens a explosé (2ème partie) // May 18th, 1980, the day when Mount St Helens exploded (part 2)

Comme je l’ai écrit dans ma note du 28 avril 2020 consacrée à l’éruption du Mont St Helens en 1980, un renflement impressionnant est apparu dès le début du mois d’avril sur le flanc nord du volcan. En une semaine, le cratère avait atteint environ 400 m de diamètre et deux systèmes de fractures impressionnantes cisaillaient toute la zone sommitale. Des épisodes éruptifs se produisaient à raison d’un événement en moyenne en mars et environ un par jour le 22 avril 1980, lorsque prit fin la première période d’activité.

Crédit photo : USGS

De petites séquences éruptives ont repris le 7 mai et se sont poursuivies jusqu’au 17 de ce mois. À ce moment-là, plus de 10 000 séismes avaient été enregistrés sur le volcan et le flanc nord avait gonflé d’environ 140 mètres pour former un renflement proéminent. Dès le début de l’éruption, le renflement a progressé plus ou moins horizontalement, à raison d’environ 2 mètres par jour. Il était clair du magma s’élevait à l’intérieur du volcan. En fait, sous le renflement visible en surface se cachait un cryptodôme, autrement dit une intrusion magmatique qui n’avait pas encore percé la surface.

Sans signes précurseurs, un séisme de magnitude M 5,1 a secoué le volcan à 8 h 32 le 18 mai 1980 et s’est accompagné d’une série rapide d’événements. En même temps que le séisme, le renflement sur le flanc nord et le sommet du volcan ont glissé pour donner naissance à un énorme glissement de terrain d’une taille encore jamais observée sur Terre. Un petit panache éruptif sombre et riche en cendre est apparu directement à la base de l’escarpement formé par l’avalanche de débris, tandis qu’un autre s’échappait du cratère sommital et montait jusqu’à environ 200 m de hauteur. Une partie de l’avalanche de débris s’est dirigée vers les crêtes au nord, mais la plus grande partie s’est dirigée vers l’ouest et s’est engagée sur 23 km dans la vallée de la North Fork Toutle River où elle a déposé des hummocks, reliefs de plusieurs dizaines de mètres de hauteur, que l’on peut encore observer aujourd’hui. Le volume de matériaux transportés par les avalanches est estimé à environ 2,5 km3.

Crédit photo : USGS

Photo : C. Grandpey

 Le glissement de terrain a fait disparaître le flanc nord du Mont St. Helens, y compris une partie du cryptodôme qui s’était formé à l’intérieur du volcan. La disparition du cryptodôme a entraîné une dépressurisation soudaine du système magmatique et déclenché un blast – de puissantes éruptions latérales – qui a arraché la partie supérieure du cône sur 300 mètres de hauteur. Lorsque ce blast a dépassé l’avalanche de débris mentionnée précédemment; il a accéléré pour atteindre une vitesse d’au moins 480 kilomètres à l’heure. En quelques minutes, un nuage éruptif a commencé à s’élever de l’ancien cratère sommital et a atteint en moins de 15 minutes une hauteur de plus de 24 km.

Crédit photo : USGS

Le blast a dévasté une zone sur près de 30 km d’ouest en est et sur plus de 20 km au nord de l’ancien sommet. Dans une zone s’étendant à une dizaine de kilomètres du sommet, il ne restait pratiquement plus d’arbres de ce qui était autrefois une belle forêt dense. Juste au-delà de cette zone, tous les arbres sur pied ont été projetés au sol, brisés comme des allumettes. A la limite extérieure de l’éruption, les arbres ont été complètement brûlés sur pied. La zone dévastée de 600 km2 a été recouverte d’un dépôt de matériaux chauds propulsés par l’explosion.

Troncs d’arbres sur le Spirit Lake

(Photos : C. Grandpey)

En disparaissant, le cryptodôme et le flanc du volcan ont mis à l’air libre le conduit d’alimentation du Mont St. Helens, entraînant une énorme libération de pression. Cette brutale dépressurisation dans le conduit éruptif a permis au magma de se précipiter vers l’extérieur. Moins d’une heure après le début de l’éruption, la dépressurisation dans le conduit éruptif a déclenché une éruption plinienne qui a envoyé un énorme panache de tephra dans l’atmosphère. Des coulées pyroclastiques en provenance du cratère ont dévalé la pente du volcan  à 80 – 130 km / h et se sont propagées jusqu’à 8 km au nord.
Cette phase plinienne s’est poursuivie pendant 9 heures, avec une très haute colonne étuptive, de nombreuses coulées pyroclastiques et des retombées de cendres dans les zones sous le vent. À la fin de la phase plinienne, un nouvel amphithéâtre de 1,9 x 2,9 km, orienté vers le nord, était apparu au sommet du volcan.

Crédit photo : USGS

Au cours de la journée, les vents dominants ont emporté la cendre vers l’est, à travers les Etats-Unis. Une obscurité totale a envahi Spokane,  dans l’Etat de Washington, à 400 km du volcan. Des retombées de cendres importantes ont été observées jusque dans le centre du Montana, avant d’atteindre les grandes plaines du centre des États-Unis, à plus de 1 500 km. Le nuage de cendres a traversé les États-Unis en trois jours et a fait le tour de la Terre en 15 jours.
Source: USGS.

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As I put it in my post of 28 April 2020, an impressive bulge had appeared on the north flank of Mount St Helens. Within a week the crater had grown to about 400 m in diameter and two giant crack systems crossed the entire summit area. Eruptions occurred on average from about 1 per hour in March to about 1 per day by April 22nd, 1980 when the first period of activity ceased.

Small eruptions resumed on May 7th and continued to May 17th. By that time, more than 10,000 earthquakes had shaken the volcano and the north flank had grown outward about 140 m to form a prominent bulge. From the start of the eruption, the bulge grew outward, nearly horizontally, at consistent rates of about 2 metres per day. It was clear that magma had risen high into the volcano. In fact, beneath the superficial bulge was a cryptodome that had intruded into the volcano’s edifice, but had yet to erupt on the surface.

With no immediate precursors, a magnitude M 5.1 earthquake occurred at 8:32 a.m. on May 18th, 1980 and was accompanied by a rapid series of events. At the same time as the earthquake, the volcano’s northern bulge and summit slid away as a huge landslide. A small, dark, ash-rich eruption plume rose directly from the base of the debris avalanche scarp, and another from the summit crater rose to about 200 m high. The debris avalanche swept around and up ridges to the north, but most of it turned westward as far as 23 km down the valley of the North Fork Toutle River and formed a hummocky deposit. The total avalanche volume is about 2.5 km3.

The landslide removed Mount St. Helens’ northern flank, including part of the cryptodome that had grown inside the volcano. The removal odf the cryptodome resulted in immediate depressurization of the volcano’s magmatic system and triggered powerful eruptions that blasted laterally and removed the upper 300 m of the cone. As this lateral blast of hot material overtook the debris avalanche; it accelerated to at least 480 kilometres per hour. Within a few minutes, an eruption cloud of blast tephra began to rise from the former summit crater. Within less than 15 minutes it had reached a height of more than 24 km.

The lateral blast devastated an area nearly 30 km from west to east and more than 20 km northward from the former summit. In an inner zone extending nearly 10 km from the summit, virtually no trees remained of what was once dense forest. Just beyond this area, all standing trees were blown to the ground, and at the blast’s outer limit, the remaining trees were thoroughly seared. The 600 km2 devastated area was blanketed by a deposit of hot debris carried by the blast.

Removal of the cryptodome and flank exposed the conduit of Mount St. Helens, resulting in a release of pressure on the top of the volcano’s plumbing system. This caused a depressurization wave to propagate down the conduit to the volcano’s magma storage region, allowing the pent-up magma to expand upward toward the vent opening. Less than an hour after the start of the eruption, this loss of conduit pressure initiated a Plinian eruption that sent a massive tephra plume high into the atmosphere. Pyroclastic flows poured out of the crater at 80 – 130 km/hr and spread as far as 8 km  to the north.

The Plinian phase continued for 9 hours producing a high eruption column, numerous pyroclastic flows, and ashfall downwind of the eruption. When the Plinian phase was over, a new northward opening summit amphitheater 1.9 x 2.9 km across was revealed

Over the course of the day, prevailing winds blew the ash eastward across the United States and caused complete darkness in Spokane, Washington, 400 km from the volcano. Major ashfalls occurred as far away as central Montana, and ash fell as far eastward as the Great Plains of the Central United States, more than 1,500 km away. The ash cloud spread across the U.S. in three days and circled the Earth in 15 days.

Source : USGS.

Le Mont St Helens aujourd’hui (Photos : C. Grandpey)