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La lave des épisodes éruptifs 1 à 39 du Kilauea // Lava from Kilauea’s eruptive episodes 1 through 39

Une nouvelle publication en libre accès, émanant de l’Observatoire Volcanologique d’Hawaï (HVO), apporte des précisions sur la chimie des fontaines de lave observées au sommet du Kilauea. L’étude est intitulée : « Caractérisation pétrologique et géochimique de la première année de l’éruption épisodique du Kīlauea dans le cratère de l’Halema‘uma‘u (épisodes 1 à 39) ».

Image webcam de l’Épisode 39

Au cours de la première année de l’éruption (jusqu’au 24 décembre 2025, ce qui correspond à l’Épisode 39), les géologues du HVO ont collecté 178 échantillons dans le cadre du suivi éruptif ; 80 d’entre eux ont permis des analyses géochimiques réalisées en temps quasi réel. L’étude vise à mieux comprendre la dynamique éruptive et à identifier les changements survenus sur le Kilauea à la suite de l’effondrement de la caldeira sommitale en 2018.

Carte des sites d’échantillonnage dans la caldeira sommitale. Les échantillons sont répartis en groupes temporels en fonction de leurs variations chimiques et de leur type (fenêtre de droite). La zone rouge correspond au lac de lave dans le cratère de l’Halema‘uma‘u jusqu’à l’Épisode 39. Les étoiles représentent les bouches éruptives nord (N) et sud (S).

Dans une première partie, les auteurs de l’étude expliquent que les variations observées dans la hauteur des fontaines de lave et la durée des épisodes éruptifs ne sont pas liées à des changements significatifs dans la composition de la lave. Cela laisse supposer que la dynamique éruptive est principalement régie par des variations de viscosité et de géométrie des conduits, tant au cours d’un même épisode qu’entre différents épisodes.

L’éruption est alimentée par de la lave provenant d’une chambre magmatique située à environ 1 à 2 km sous le cratère de l’Halemaʻumaʻu.

Certains éléments indiquent que des vestiges d’anciens lacs de lave formés dans le cratère (entre 2020 et 2023) sont restés à l’état fondu sous la surface ; ils influencent parfois la composition chimique des matériaux émis lors des épisodes de fontaines de lave. Cela prouve que les conduits éruptifs sont, en profondeur, connectés au cœur encore liquide du lac de lave.

Une légère modification de la composition chimique montre qu’un nouveau magma a été émis quelques semaines seulement après le début de l’éruption.

Voici les analyses de divers échantillons examinés pour les besoins de l’étude :

Images de différents types d’échantillons observés au microscope électronique (a) Fragment de téphra vitreux et vésiculaire (issu de l’Épisode 5), présentant des bulles arrondies caractéristiques. (b) Bombe volcanique hautement vésiculaire (Épisode 14), montrant de petits amas de microlites interconnectés. (c) et (d) Lave issue de débordements discontinus au niveau de la bouche éruptive (avant les fontaines de lave de l’Épisode 37), présentant des cristaux d’olivine squelettiques dans une matrice composée de verre et de clinopyroxènes dendritiques (ramifiée en forme d’arbre), avec des oxydes brillants en périphérie et des textures matricielles essentiellement dendritiques. (e) Lave de coulée pahoehoe de l’Épisode 21, contenant des cristaux d’olivine squelettiques et des microlites de plagioclase au sein d’une matrice vitreuse. (f) Lave issue d’une coulée de lave primaire (a‘a) de l’Épisode 6, présentant un macrocristal d’olivine dans une matrice cristalline composée de plagioclase et de pyroxène. (g) Échantillon provenant d’une coulée de lave de type « suintement » (ooze-out) de l’Épisode 39, contenant un glomérocristal d’olivine, de plagioclase et de clinopyroxène entouré de verre. (h) Lave de type « suintement » prélevée entre les épisodes 21 et 22, montrant un glomérocristal de plagioclase et d’olivine, avec de petits oxydes en périphérie. (i) Coulée de lave rhéomorphique* (Épisode 35), présentant des cristaux d’olivine automorphes, entourés de plagioclases enchevêtrés, de petits oxydes et de quelques vésicules. (j) Coulée de lave rhéomorphique (Épisode 34), présentant des vésicules aux formes irrégulières et une matrice densément dendritique.
* ‘Rhéomorphique‘ est un terme qui désigne la déformation ductile et l’écoulement d’une roche magmatique ou pyroclastique alors qu’elle est encore à très haute température. 

Le système de stockage magmatique superficiel du Kilauea, situé sous le cratère de l’Halemaʻumaʻu, a connu une hausse de température au fil des épisodes 1 à 39.

L’intégralité de l’étude, avec des images de meilleure résolution, peut être consultée à l’adresse suivante :

https://www.sciencedirect.com/…/pii/S0377027326002222

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C’est bien de proposer des analyses de la lave produite par le Kilauea, mais en bon tazieffien, j’aimerais voir plus souvent des études concernant les gaz émis par le volcan. Il ne faudrait pas oublier, comme le disait Tazieff, que les gaz sont le moteur des éruptions. Leur analyse avant, pendant et après les différents épisodes éruptifs permettrait de connaître les variations de leurs composants, le CO2 et l’hélium par exemple. Une étude à laquelle j’avais participé sur les basses pentes de l’Etna (voir le résumé sous l’entête de ce blog) montrait une relation avec l’activité au sommet du volcan.

Panache de gaz du Kilauea (photo: C. Grandpey)

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A new open-access publication by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) gives more information about the chemistry of Kilauea’s summit lava fountains. The title of the study is : Petrologic and geochemical characterization of the first year of the current episodic Halema‘uma‘u eruption of Kīlauea (episodes 1 – 39).

In the first year of the eruption (through December 24, 2025, episode 39), the HVO geologists collected 178 samples for eruption monitoring purposes and used a subset of 80 for near-real-time geochemical analyses. The aim of the study is to better understand eruption dynamics and identify changes at Kilauea following the 2018 summit caldera collapse.

In a first part, the authors of the study explain that the variations in fountain height and episode duration are not associated with significant compositional changes of the lava. This suggests that eruption dynamics are instead primarily controlled by viscosity and conduit geometry changes throughout a single episode and between episodes.

The eruption is fed by lava from the magma chamber that is about 1–2 km beneath Halemaʻumaʻu.

There is evidence that the parts of former lava lake eruptions in Halemaʻumaʻu (between 2020–2023) remain molten below the surface and sometimes influence the chemistry of material erupted by lava fountaining. This proves that the vent conduits are connected in some way at depth with the still molten passive lava lake core.

A subtle change in chemistry suggests that a new magma was erupted within a few weeks of the eruption onset.

Kīlauea’s shallow magma storage system beneath Halemaʻumaʻu showed an increase in temperature through fountaining episodes 1–39.

The whole research can be read at this address : https://www.sciencedirect.com/…/pii/S0377027326002222

It is all well and good to offer analyses of the lava produced by Kilauea, but – in the spirit of Haroun Tazieff – I would like to see more frequent studies concerning the gases emitted by the volcano. We should not forget, as Tazieff used to say, that gases are the driving force behind eruptions. Analyzing these gases before, during, and after various eruptive episodes would reveal fluctuations in their components, such as CO2 and helium, for instance. A study I once took part in on the lower slopes of Mount Etna (see the abstract at the top of this blog) demonstrated a correlation with activity at the volcano’s summit.

Exploration sous-marine de la côte sud d’Hawaii // Submarine exploration of the southern coast of Hawaii

Alors que les scientifiques français se plaignaient du manque de moyens pour explorer le volcan sous-marin au large des côtes de Mayotte, des chercheurs américains se trouvaient à bord du navire de recherche Rainier de la NOAA pour explorer la côte sud de la Grand Ile d’Hawaii. Ils ont pu observer et analyser les conséquences de l’arrivée de la lave dans l’océan lors de l’éruption du Kilauea en 2018. Le Rainier fait partie d’une flotte dont la mission est d’étudie la bathymétrie des eaux côtières autour des États-Unis. Les relevés permettent de mettre à jour les cartes marines et divers documents numériques destinés au commerce et au transport maritime, ainsi qu’à la sécurité de la navigation. Le navire mesure également diverses propriétés de l’eau de mer. Les missions du Rainier s’effectuent principalement en Alaska, mais les conséquences de l’éruption de 2018 l’ont conduit à Hawaii. Cette mission a été l’occasion d’observer les deltas de lave formés pendant l’éruption dans la Lower East Rift Zone.

La principale mission de la NOAA étant de maintenir à jour les cartes marines, la côte de Puna au SE de la Grande Ile méritait d’être analysée en raison des changements survenus en 2018. Cependant, l’intérêt de la mission dépasse l’hydrographie. L’observation des pentes sous-marines permet aux volcanologues du HVO à mieux comprendre les processus qui affectent la stabilité du delta de lave nouvellement formé dans la baie de Kapoho, ainsi que d’autres dangers le long du nouveau littoral.
Une étude réalisée en août 2018 par le navire de recherche Nautilus exploité par l’Ocean Exploration Trust, avait déjà fourni une base de référence permettant d’identifier les changements bathymétriques survenus au cours de l’année écoulée.
À l’instar du Nautilus, le Rainier a analysé la bathymétrie à l’aide d’un sondeur multi-faisceau (SONAR) monté sur sa coque. Ce système envoie les ondes acoustiques perpendiculairement à la longueur du navire. Le principe est simple : Les ondes sont envoyées vers le fond de l’océan et remontent vers le navire où un récepteur mesure le temps écoulé. La collecte de millions de mesures de distance permet de construire un DEM (Digital Elevation Model) modèle numérique du relief sous-marin. En comparant le nouveau DEM du Rainier à celui obtenu l’année dernière avec le Nautilus, les volcanologues sont en mesure de voir quelles parties du delta de lave sous-marin sont les plus fragiles, et donc susceptibles de s’affaisser ou de s’effondrer. Par ailleurs, la comparaison d’images satellite récentes avec les cartes des coulées de lave de 2018 révèle que certaines des nouvelles côtes ont déjà reculé de plusieurs dizaines de mètres. Des changements similaires pourraient donc se produire sous la surface de l’océan.
Le traitement et la publication du nouvel ensemble de données prendront un certain temps. Cependant, alors que le Rainier était ancré au large des côtes hawaiennes, les volcanologues du HVO ont pu monter à bord et  repérer des détails intéressants au niveau du littoral submergé le long des deltas de 2018, y compris un chenal de lave, aujourd’hui inactif. Des discussions avec l’équipage du navire ont permis d’identifier plusieurs zones intéressantes pour y effectuer des investigations bathymétriques.
Source: USGS.

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While French scientists were complaining about the lack of means for the exploration of the submarine volcano off the coasts of Mayotte, Americans researchers were on board the NOAA research ship Rainier to explore the southern coast of Hawaii Big island. They could observe and analyse the consequences of the arrival of lava in the ocean during the 2018 Kilauea eruption. The Rainier is part of a fleet that surveys the bathymetry of coastal waters around the United States. The surveys are used to update nautical charts and various digital products in support of marine commerce and transportation, as well as navigation safety. The ship also measures various properties of the ocean water. The Rainier works primarily in Alaska, but the aftermath of the 2018 eruption brought it to Hawai‘i. The journey provided a special opportunity to re-survey the lava deltas formed during the Lower East Rift Zone eruption.

Because NOAA’s core mission is to maintain up-to-date nautical charts, the Puna coast became an important objective given the changes that occurred there in 2018. However, interest in the data goes beyond hydrography. Views of the submarine slopes help HVO volcanologists to better understand ongoing processes that affect the stability of the newly-formed lava delta in Kapoho Bay, along with other hazards along the new coastline.

An August 2018 survey by the Exploration Vessel Nautilus, operated by the Ocean Exploration Trust, provides a baseline to identify bathymetric changes over the past year.

The Rainier, like the Nautilus, surveys bathymetry using a multibeam echosounder (SONAR) mounted to its hull. This system transmits acoustic waves in a fan along the beam of the ship, perpendicular to the ship’s length. As these waves reflect off the ocean floor and back to the ship, a highly-sensitive receiver measures the time that has passed.

Collecting millions of distance measurements allows for the construction of a submarine Digital Elevation Model (DEM). By comparing the new DEM from the Rainier with last year’s DEM from the Nautilus, it will be possible for volcanologists to see which parts of the submarine lava delta are subsiding. Comparisons of recent satellite images with 2018 lava flow maps have suggested that some of the new coastline has already retreated by tens of metres, so similar changes might be expected below the waves.

Full processing and publication of the new dataset will take some time. However, while the Rainier was anchored offshore, HVO’s volcanologists came on board and could spot various submarine features along the 2018 deltas, including a possible lava channel, now inactive. Discussions with the ship’s crew identified several target areas for further bathymetric investigation.

Source : USGS.

L’arrivé de la lave fragilise le littoral hawaiien (Photo: C. Grandpey)