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Islande: A la recherche de l’énergie à grande profondeur // Iceland: Looking for very deep energy

drapeau-francaisUne opération de forage jusqu’à 5 kilomètres de profondeur est actuellement en cours au cœur des anciennes coulées de lave de la péninsule de Reykjanes, dans le sud-ouest de l’Islande. Le forage, qui pénètre une extension terrestre de la dorsale médio-atlantique, a débuté le 12 août 2016.
À la fin de cette année, l’Iceland Deep Drilling Project (IDDP) devrait permettre de réaliser le puits de forage le plus chaud au monde, avec des températures atteignant entre 400 et 1000°C. Le magma issu des profondeurs rencontre et chauffe l’eau de mer qui s’est infiltrée sous le plancher océanique. Le forage pourrait rencontrer l’équivalent terrestre des «fumeurs noirs», sources chaudes le long de la dorsale, qui sont saturées en minéraux tels que l’or, l’argent et le lithium.
A 5 km de profondeur, les pressions sont élevées, plus de 200 fois le niveau atmosphérique. Selon les sociétés productrices d’énergie qui sont derrière le projet, l’eau apparaîtra sous la forme de « vapeur supercritique. » [NB : On parle de fluide supercritique lorsqu’un fluide est chauffé au-delà de sa température critique et lorsqu’il est comprimé au-dessus de sa pression critique]. La vapeur supercritique n’est ni liquide ni gaz et elle détient beaucoup plus d’énergie thermique que l’un ou l’autre.
Un puits capable de capter une telle vapeur pourrait avoir une capacité énergétique de 50 mégawatts, contre 5 MW pour un puits géothermique classique. Cela signifie que quelque 50 000 foyers pourraient être alimentés, contre 5000 seulement à partir d’un seul puits.
Le puits actuel est le second foré dans le cadre de l’IDDP. Le précédent, sur le site géothermique du Krafla, dans le nord-est de l’Islande, a atteint tout à fait par hasard le magma à un peu plus de 2 km de profondeur en 2009. Le magma à très haute température a été brièvement utilisé pour chauffer l’eau froide envoyé dans le puits afin de déterminer la quantité d’énergie qui pourrait être générée et pour se rendre compte si la technologie était opérationnelle. Ce puits de forage n’a jamais fourni d’énergie au réseau islandais, mais jusqu’à sa fermeture pour des problèmes de corrosion, il a été le puits géothermique le plus puissant jamais bien percé, avec une production de 30 MW.
L’Islande tire déjà la totalité de son énergie de combustibles non fossiles, mais ses centrales géothermiques jouent un  rôle secondaire par rapport à ses grandes centrales hydroélectriques qui produisent les trois quarts de l’électricité du pays. Cela pourrait changer. En effet, si la vapeur supercritique peut être obtenue grâce à des forages profonds, la production d’énergie atteindra un ordre de grandeur bien différent. A une plus grande échelle, les techniques en cours de développement en Islande pourraient être adoptées par d’autres pays à travers le monde.
Source: The New Scientist.

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drapeau-anglaisA rig is currently drilling 5 kilometres into the rugged landscape of old lava flows in Reykjanes, at the south-west corner of Iceland. Drilling began on August 12th.

By the end of the year, the Iceland Deep Drilling Project (IDDP) hopes to have created the hottest hole in the world, hitting temperatures anywhere between 400 and 1000 °C. The drilling will penetrate a landward extension of the Mid-Atlantic Ridge. At that depth, magma that moves from below through volcanic activity meets and heats seawater that has penetrated beneath the ocean bed. The drilling could find the landward equivalent of “black smokers”, hot underwater springs along the ridge saturated with minerals such as gold, silver and lithium.

At that depth, pressures are high, more than 200 times atmospheric levels.  The consortium of energy companies behind the project expects the water to be in the form of “supercritical steam”, which is neither liquid nor gas and holds much more heat energy than either.

A well that can successfully tap into such steam could have an energy capacity of 50 megawatts, compared to the 5 MW of a typical geothermal well. This would mean some 50,000 homes could be powered, versus 5,000 from a single well.

It will be the IDDP’s second deep well. The first, in the Krafla geothermal field of north-east Iceland, unexpectedly struck magma at just over 2 km down in 2009. The hot magma was briefly used to heat cold water sent down the well to test how much energy could be generated and that the technology worked. It never supplied power to the Icelandic grid, but until it was shut down after corrosion problems, it was the most powerful geothermal well ever drilled, generating 30 MW.

Iceland’s electricity is already entirely powered by non-fossil-fuel sources. But its string of geothermal power plants plays a second role compared to its large hydroelectric power stations, which generate three-quarters of the country’s electricity. That could change. If supercritical steam can be obtained in deep boreholes, it will make an order of magnitude difference to the amount of geothermal energy the wells can produce. There could be global benefits, too, if the techniques being developed in Iceland are adopted elsewhere.

Source:  The New Scientist.

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Centrale géothermique dans le nord-est de l’Islande (Photo: C. Grandpey)

Ages de glace et volcans // Ice ages and volcanoes

drapeau francaisSelon deux nouvelles études effectuées le long de dorsales océaniques, la hausse et la baisse du niveau des océans provoquées par les variations climatiques pendant les millions d’années écoulés sont en relation avec les vallées et les chaînes de montagnes sur le plancher océanique, ce qui laisse supposer que les âges glaciaires exercent une influence sur les éruptions volcaniques sous-marines. De plus, ces éruptions pourraient libérer suffisamment de dioxyde de carbone pour faire varier les températures planétaires. Les études ont concentré leur approche sur les zones d’accrétion, là où le magma monte et vient combler le vide entre les plaques tectoniques qui s’éloignent l’une de l’autre.
La première étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Geophysical Research Letters, a été réalisée sur la dorsale Est-Pacifique, au large des côtes occidentales de l’Amérique du Sud. Les chercheurs ont découvert des liens entre les âges glaciaires et ces dorsales qui remontent jusqu’à il y a 800 000 ans. Les zones de croûte plus épaisse et plus mince correspondent à des cycles glaciaires de 100 000 ans. Lorsque les glaciers se sont étendus et que le niveau de la mer a baissé, une plus grande quantité de lave a été émise par les volcans de ces dorsales. La croûte la plus mince, qui s’est formée lorsque les éruptions ont ralenti, correspond à des époques d’élévation du niveau marin.
Une deuxième étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Science, a été effectuée à la jonction entre les plaques tectoniques australienne et antarctique. Elle a livré les mêmes conclusions que l’autre étude. Au cours des derniers millions d’années, lorsque le niveau de la mer s’est élevé, les éruptions sous-marines ont ralenti le long de la dorsale. Ensuite, lorsque la couverture de glace s’est étendue et que le niveau de la mer a baissé, la pression plus faible exercée par l’océan a stimulé l’activité volcanique. Le modèle informatique suggère que le poids de l’eau peut modifier la vitesse d’ascension du magma au niveau des dorsales.
Des études antérieures ont montré que les volcans sur terre ont eux aussi connu une hausse d’activité il y a entre 12 000 et 7000 ans, lorsque la couverture glaciaire a rétréci, à la fin du dernier âge glaciaire.

Les périodes glaciaires sont conditionnées par des variations régulières de l’orbite de la Terre. Ces variations créent des cycles climatiques qui ont duré 23 000 années, 41 000 années et 100 000 années, au moins au cours des derniers millions d’années. Le niveau de la mer peut monter et descendre d’une centaine de mètres au cours de ces fluctuations climatiques.
Bien que les éruptions le long de la dorsale Australie-Antarctique et la dorsale Est-Pacifique aient continué quel que soit le niveau de la mer, on a observé une intensification de l’activité volcanique correspondant à chacun des trois cycles glaciaires. Le cycle glaciaire de100 000 ans est celui qui a créé les changements les plus significatifs dans la croûte au fond de l’océan.

Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que les volcans des fonds marins émettaient de la lave d’une manière relativement stable dans le temps. Cependant, les deux dernières études suggèrent qu’il pourrait y avoir une interconnexion complexe entre les âges de glace, les changements de niveau de la mer et des périodes d’activité volcanique. Par exemple, si les volcans connaissent une hausse d’activité pendant une période glaciaire, il se pourrait que le CO2 émis réchauffe la Terre et entraîne un rétrécissement des calottes glaciaires. Cependant, on ne sait pas quelle quantité de gaz en provenance des océans s’échappe dans l’atmosphère.
Les études renforcent l’idée d’un lien étroit entre le système climatique et le globe terrestre qui, en fait, pourraient être considérés comme faisant partie d’un système unique. Non seulement les âges de glace affecteraient le volcanisme, mais le volcanisme pourrait avoir un effet rétroactif sur le climat proprement dit. Cela n’a pas encore été prouvé, mais c’est une réelle possibilité.

Source : Live Science.

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drapeau anglaisAccording to two new studies, the climate-driven rise and fall of sea level during the past million years matches up with valleys and ridges on the seafloor, suggesting ice ages influence underwater volcanic eruptions. These eruptions could pump out enough carbon dioxide to shift planetary temperatures.

The studies concentrated their approach on spreading ridges, where magma rises to fill the gap between moving tectonic plates.

The first study, whose results were published in the journal Geophysical Research Letters, was performed at the East Pacific Rise spreading ridge, offshore western South America. The researchers found connections between ice age cycles and these spreading ridges that extend back 800,000 years. The bands of thicker and thinner crust correspond to 100,000-year ice age cycles. When glaciers expanded and sea level dropped, more lava oozed from the ridge volcanoes. The thinnest crust, formed when eruptions slowed, matches up with eras of higher sea level.

A second study, whose results were published in the journal Science, was conducted at the junction between the Australia and Antarctic tectonic plates. It comes up with the same conclusions as the former study. For the past million years, when sea level rose, underwater eruptions slowed along the ridge. And when ice sheets expanded and sea level dropped, the lowered ocean pressure boosted volcanic activity. The computer model suggests that water weight can change how quickly magma, wells up at spreading ridges.

Earlier studies have found that volcanoes on land also surged in activity between 12,000 and 7,000 years ago, when ice sheets shrunk after the most recent cold climate swing ended.

Ice ages are driven by regular variations in Earth’s orbit. These changes create climate cycles that lasted 23,000 years; 41,000 years; and 100,000 years, at least for the previous million years. Sea level may rise and fall by some 100 metres during these climate swings.

Although eruptions along the Australia-Antarctica spreading ridge and the East Pacific Rise spreading ridge continued whether sea level was high or low, there were pulses of volcanic activity that corresponded to each of these three ice age cycles. The 100,000-year ice age cycle created the most prominent changes in the seafloor crust.

Until now, scientists had assumed that seafloor volcanoes ooze lava at relatively steady rates through time. However, both studies suggest that there could be a complex feedback loop among ice ages, sea level changes and bursts of volcanic activity. For instance, if volcanoes pick up their pace during an ice age, then CO2 could warm the Earth and shrink the ice sheets. However, no one knows how much gas would escape into the atmosphere from the oceans.

The studies reinforce the idea that the climate system and the solid Earth are connected and, in fact, may be thought of as a single system. Not only do ice ages affect volcanism, but volcanism has a feedback effect on climate itself. This has not been proved yet, but it’s a possibility.

Source: Live Science.

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Vue de la dorsale Est-Pacifique  (Source:  Wikipedia)

L’accrétion médio-atlantique en direct! // A live view of accretion along the Mid-Atlantic Ridge!

drapeau francais6 heures: La sismicité reste élevée ce matin dans la partie nord du vatnajökull, mais aucune éruption n’a été observée au cours des dernières heures.

Comme je l’ai déjà écrit, les événements qui sont actuellement observés sous le Vatnajökull font probablement partie de l’activité tectonique qui se produit régulièrement en Islande, en raison de la situation de l’île sur la dorsale médio-atlantique, avec un processus d’accrétion entre les plaques Eurasienne et Nord-américaine. Ce processus d’accrétion correspond à un écartement moyen de deux centimètres par an entre ces deux plaques. Cette fois, depuis le début de l’activité sismique il y a une semaine et la montée de magma qui a débuté sous le volcan Bárðarbunga, on a observé une dérive de 20 centimètres sous le glacier Vatnajökull! Comme le fait remarquer un géophysicien de l’Institut des Sciences de la Terre à l’Université d’Islande: « C’est dix fois la dérive [naturelle] des continents ».
Le dyke de 25 km mis en place par l’intrusion magmatique a cessé de progresser vers le nord-est et s’oriente maintenant vers le nord. Les scientifiques islandais pensent que le magma a peut-être rencontré un obstacle dans la croûte, ce qui aurait dévié sa trajectoire.
En une semaine depuis le début de l’activité, environ 5000 événements ont été enregistrés par les sismos. Les plus importants ont atteint M 4,7 le 21 août, et M 5,1 et M 5,3 au cours des dernières heures. Les secousses les plus fortes sont probablement dues à la fois la dépressurisation de la chambre magmatique sous le Bardarbunga et aux contraintes provoquées par l’intrusion magmatique. En effet, la caldeira s’enfonce sous l’effet de la baisse de pression dans la chambre magmatique.
Selon un modèle élaboré par l’Institut des Sciences de la Terre, environ 200 millions de mètres cubes de magma se sont écoulés sous le glacier au cours de la semaine écoulée.

Source : Iceland Review.

19 heures : La sismicité reste intense mais – je suis désolé pour les médias – aucune éruption n’a été observée au cours des dernières heures. D’ailleurs, la couleur de l’alerte aérienne a été ramenée à l’Orange. L’intrusion magmatique se poursuit en direction du nord. Le dyke atteint une longueur estimée à une trentaine de kilomètres et, au train où vont les choses, il ne va pas tarder à sortir du glacier. Que se passera-t-il alors ? Verra-t-on en direct une fracturation du sol ? Y aura-t-il une éruption fissurale comme on peut en observer dans le NE de l’Islande sur le volcan Krafla ? La sismicité ira-t-elle en décroissant sans qu’il se passe rien de visible ? Autant de questions auxquelles personne ne sait répondre. Il nous faudra donc nous armer de patience et laisser la Nature décider…

22 heures: Le Met Office et de la Protection Civile islandais ont abaissé le niveau d’alerte du Bárðabunga d’«urgence extrême» à «simple alerte», et l’espace aérien est de nouveau ouvert. Comme je l’ai écrit auparavant, la couleur de l’alerte aérienne a été abaissée de rouge à orange. En conséquence, toutes les restrictions concernant l’aviation ont été annulées et tous les aéroports islandais sont ouverts.
La nature imprévisible des volcans a été une source de frustration pour beaucoup de gens. De nombreux habitants vivant près de la zone d’évacuation pensent que la Protection Civile est allée trop loin et que certaines personnes ont été évacuées dans des zones qui ne pouvaient pas être atteintes par les inondations dans l’éventualité d’une éruption. Encore une fois, je pense que les autorités ont eu raison de déclencher une évacuation à grande échelle vu que les scientifiques ne pouvaient pas dire quels seraient l’importance et l’impact d’une éruption du Barðarbunga.

Source : Iceland Review.

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drapeau anglais06:00: Seismicity remains elevated this morning but no eruption has been observed during the past hours.

As I put it before, the events that are currently observed beneath Vatnajökull are probably part of the tectonic activity that regularly occurs in Iceland, due to the situation of the island on the Mid-Atlantic Ridge, with an accretion process between the Eurasian and the North American plates. This accretion process usually amounts to an average of two centimetres per year. This time, since the beginning of the seismic activity one week ago and the magma flow that started in Bárðarbunga volcano, the land below Vatnajökull glacier has drifted apart by 20 centimetres! Said a geophysicist from the University of Iceland’s Earth Science Institute: “This is ten times the [natural] continental drift.” The 25-km dyke formed by the magma intrusion has stopped stretching to the northeast and is moving north. Icelandic scientists believe this is probably caused by an obstacle in the crust which might have diverted its route..

In the one week since the activity began, approximately 5,000 earthquakes have been picked up by sensors, the largest of which were an M 4.7 event on August 21st and two M 5.1 and M 5.3 quakes during the past hours. The largest quakes are believed to be caused both by the magma chamber depressurizing beneath Bardarbunga and by the strain from the channel the magma has formed. The caldera appears to be sinking with the magma chamber depressurizing.

According to a model made by the Earth Science Institute, approximately 200 million cubic metres of magma have been flowing underneath the glacier in the past week.

Source: Iceland Review.

19 :00 : Seismicity remains intense but – I’m sorry for the media – no eruption was observed during the past hours. Besides, the aviation volour code has been lowered to Orange. The magma intrusion continues northward. The dyke has reached an estimated thirty kilometers, and at this rate, it will not be long out of the glacier. What will happen next? Shall we see the ground fracturing with our own eyes? Will there be a fissure eruption as can be observed in NE Iceland on Krafla volcano? Will seismicity decline without anything visible happening? These are questions that no one can answer. We must therefore be patient and let Nature decide by itself…

22 :00 : The Icelandic Met Office and Civil Protection authorities have reduced the alert level of Bárðabunga volcano from “emergency” to “alert”, and air travel is open again. As I put it before, the aviation colour code has been lowered from red to orange. Therefore, all restrictions on aviation have been cancelled and all airports in Iceland are open.

The unpredictable nature of volcanoes has been a source of frustration for many. Many residents near the evacuation area believe Civil Protection went too far and that some people were evacuated from areas that could not possibly be reached by flooding in the event of an eruption. Again, I think the authorities were right to start a large-scale evacuation as scientists could not tell how big an eruption of Barðarbunga would be.

Source : Iceland Review.

Vatna-carte

Les impacts sismiques en rouge sur cette carte montrent parfaitement le cheminement du magma.

(Source: Met Office islandais)

Vatna-carte

Le dyke oblique vers le nord pendant que le Barðarbunga s’affaisse, d’où l’intense sismicité.

(Source:  Met Office  islandais)

Des fonds océaniques inexplorés // Unexplored ocean depths

drapeau francaisGrâce aux sondes et autres véhicules spatiaux, nous savons ce qui se passe sur Mars ou sur Vénus, mais nous n’avons toujours pas percé les secrets des profondeurs de nos océans. Comme le faisait remarquer récemment l’océanographe Fabien Cousteau sur la BBC, seuls 5 pour cent des fonds océaniques ont été sérieusement été explorés à ce jour. Une preuve de cette lacune vient d’être mise à jour par la disparition mystérieuse du vol MH370, le Boeing 777 de Malaysian Airlines, qui est censé avoir plongé dans les eaux de l’Océan Indien, à environ 2500 km au large de la côte sud-ouest de l’Australie.
Les chercheurs qui font tout leur possible pour trouver la « boîte noire » doivent affronter des obstacles redoutables allant des volcans sous-marins aux vagues gigantesques car ils opèrent dans les «Quarantièmes Rugissants», l’un des lieux les plus reculés et les plus hostiles de la Terre. Même si les recherches permettent de retrouver des restes du vol MH370 à la surface, les volcans sous-marins entraveront probablement les efforts pour récupérer la boîte noire, le précieux enregistreur de vol, au fond de l’océan.  .
En effet, la dorsale sud-est indienne traverse directement la zone de recherche, ce qui signifie que le relief des fonds marins est extrêmement tourmenté et constamment remodelé par des coulées de lave. La dorsale est une chaîne volcanique extrêmement active à une profondeur moyenne de 3000 mètres ; elle marque la zone de divergence entre les plaques tectoniques de l’Antarctique et de l’Australasie.
En conséquence, il n’existe aucune garantie que l’opération de recherche internationale impliquant les forces militaires de six pays réussira à récupérer l’épave de l’avion  qui a disparu le 8 Mars avec 239 personnes à bord.

Le 27 Mars dernier, j’ai écrit une note sur le terrible tremblement de terre qui a frappé l’Alaska en 1964. Si nous étudiions les profondeurs de nos océans aussi attentivement que la surface de Vénus, nous en saurions beaucoup plus sur les zones de subduction où les failles sous-marines déclenchent des séismes majeurs. Actuellement, la prévision des séismes dans le monde est nulle. Si un tremblement de terre semblable à l’événement de 1964 se produisait à nouveau en Alaska, la catastrophe serait identique et le bilan humain probablement revu à la hausse. Malgré cela, nous continuerons à étudier d’autres planètes et à envoyer des astronautes sur la Lune parce que les hommes ont toujours rêvé et été fascinés par le ciel à travers les âges, et beaucoup moins par l’obscurité des abîmes de leurs propres océans.

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drapeau anglaisThanks to the probes and other space vehicles, we know what’s happening on Mars or Venus but we have not pierced yet the secrets of the bottoms of our oceans. A proof of this is given by the mysterious disappearance of flight MH370, the Malaysian Boeing 777 which is supposed to have plunged into the waters of the Indian Ocean, about 2500 kilometres off the south-western coast of Australia.

Searchers racing to find the aircraft’s « black box » face daunting hurdles ranging from undersea volcanoes to mountainous seas as they operate in the “Roaring Forties”, one of Earth’s most remote locations. Even if the search does find verifiable wreckage from MH370 on the surface, underwater volcanoes will probably hamper efforts to recover the black box flight recorder from the depths.
Indeed, the Southeast Indian Ocean Ridge cuts directly through the search area, meaning the sea bed is rugged and constantly being reshaped by magma flows. The ridge is an extremely active range of volcanoes sitting at an average depth of 3,000 metres, which marks the point where the Antarctic and Australasian tectonic plates diverge.
As a consequence, there is no guarantee that the international search operation involving the militaries of six nations will succeed in retrieving wreckage of the plane which disappeared on March 8th with 239 people on board.

On March 27th, I wrote a note about the terrible earthquake that struck Alaska in 1964. Should we study the depths of our oceans as attentively as the surface of Venus, we would know much more about the subduction zones where submarine faults trigger major earthquakes. At the moment, earthquake prevision in the world amounts to zero. If an earthquake similar to the 1964 event happens again in Alaska, the disaster will be the same and the death toll probably even worse. However, we’ll keep on studying other planets and sending astronauts to the Moon because men have always dreamed and been fascinated with the skies through the ages and far less by the darkness of the abysses of their own oceans.

Dorsale-blog

Carte des fosses et dorsales océaniques, avec la dorsale sud-est indienne au SO de l’Australie.

(Source: Le Dictionnaire Visuel)