Les zones de rift du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s rift zones (Hawaii)

De nombreuses éruptions, que ce soit sur le Mauna Loa ou le Kilauea, se produisent dans des zones de rift, autrement dit de fractures à la surface du sol. C’est ce qui s’est passé en 2018 lorsque la lave est sortie dans la zone de rift est (East Rift Zone – ERZ) du Kilauea.
Ce volcan possède deux zones de rift. La zone de rift Est est longue ; elle s’étire sur une cinquantaine de kilomètres sur terre et environ 70 km sous le niveau de la mer. La zone de rift Sud-Ouest, qui est historiquement moins active, mesure environ 35 km de long et seule une petite partie se prolonge dans l’océan.

Les zones de rift sont des zones de faiblesse du volcan qui se forment dès le début de sa formation, probablement en raison de l’étirement de l’édifice au fur et à mesure de sa mise en place. Les zones de rift permettent au magma de migrer plus facilement depuis la région de stockage au sommet. Ce sont les éruptions successives des zones de rift qui mettent en place les flancs du volcan.
Les jeunes volcans hawaïens ont généralement deux ou trois zones de rift, selon qu’ils s’édifient ou non contre un volcan à proximité immédiate. Dans le cas du Kilauea, il n’y a que deux zones de rift, car le volcan s’appuie contre le flanc sud-est du Mauna Loa. Les deux zones de rift du Kilauea sont presque parallèles aux zones de rift du Mauna Loa, ce qui confirme l’appui du Kilauea contre son voisin. Les zones de rift séparent le flanc nord – relativement stable – du flanc sud qui est  plus mobile. Lorsque le magma pénètre dans la zone de rift, le flanc nord reste stable contre le Mauna Loa au nord tandis que le flanc sud du Kilauea est poussé vers le sud pour recevoir le nouveau magma.
À mesure que la pression augmente dans le système d’alimentation magmatique au sommet, des intrusions se produisent souvent dans la zone de rift, comme ce fut le cas en 2018 dans la partie inférieure de la zone de rift est, la Lower East Rift Zone (LERZ). Les intrusions s’accompagnent généralement d’une hausse de la sismicité lorsque le magma fracture le sol le long de son trajet. Les séismes ont leurs hypocentres à des profondeurs d’environ 2 à 4 km sous la surface et les périodes de forte sismicité peuvent durer plusieurs heures, voire plusieurs jours, en fonction de la progression de l’intrusion. En plus de la sismicité, on observe aussi des déformations du sol lors d’une intrusion magmatique dans une zone de rift. L’inflation au-dessus de l’intrusion est mesurée par des tiltmètres et des stations GPS qui révèlent un mouvement à la fois vertical et latéral au fur et à mesure que les stations s’éloignent de la zone de rift en phase d’inflation.
Tandis que le magma s’élève des profondeurs et se fraye un chemin à travers la roche, la fracturation se traduit à la surface du sol par de nombreuses fissures parallèles au-dessus de l’intrusion. Ces fissures continuent de s’élargir sous la pression du magma. Si l’intrusion atteint la surface, une ou plusieurs fissures vont s’ouvrir et laisser échapper la lave. Des rideaux de fontaines de lave et/ou des phénomènes de spatter apparaissent lorsque la lave jaillit des fissures. Lorsqu’une fissure évolue, on passe généralement d’une éruption linéaire à une éruption à partir d’une ou plusieurs bouches. Cela peut entraîner une augmentation de la pression dans le système éruptif, avec intensification des fontaines de lave.
Les fontaines de lave sont provoquées par la formation rapide de bulles de gaz lorsque le magma monte à de faibles profondeurs ; elles éclatent ensuite et projettent la lave sous pression vers la surface. Les bulles se forment parce que la pression à faible profondeur est suffisamment basse pour permettre au gaz dissous dans le magma de s’échapper, un peu comme des bulles qui se forment lorsqu’on ouvre une bouteille d’eau gazeuse. En plus des coulées, les fontaines qui jaillissent des fissures peuvent entraîner des accumulations de projections près de la bouche éruptive, ce qui donne naissance à des formations linéaires ou coniques. Les spatter cones que l’on rencontre souvent le long des zones de rift du Kilauea se forment de préférence lorsque l’activité éruptive persiste.

Quand l’éruption se termine, le magma de l’intrusion qui n’a pas atteint la surface redescend à l’intérieur de la zone de rift où il peut demeurer en fusion pendant des décennies. C’est ainsi qu’une lave de composition chimique semblable à celle de l’éruption de 1955 a été émise au cours de la première semaine de l’éruption de 2018 dans la Lower East Rift Zone, ce qui laisse supposer que la lave sortie des premières fissures était un magma résiduel de l’éruption de 1955.

Cela montre que les zones de rift jouent un rôle essentiel dans l’acheminement du magma dans l’édifice volcanique, mais elles peuvent aussi stocker du magma susceptible d’alimenter de futures éruptions.
Source: USGS / HVO.

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Many eruptions on both Mauna Loa and Kilauea occur alon rift zones . This is what happened in 2018 when lava eruped along Kilauea’s East Rift Zone.

Kilauea has two rift zones. The East Rift Zone is longer, with about 50 kilometres on land, plus approximately 70 kilometres below sea level. The Southwest Rift Zone, which is historically less active, is about 35 kilometres long with only a small portion underwater.

Rift zones are areas of weakness in the volcano which form early in its lifetime, likely due to spreading of the volcano as it settles. Volcanic rift zones provide the easiest pathways for magma to travel underground from the summit storage region, with successive eruptions from the rift zones building up the volcano’s flanks.

The youngest Hawaiian volcanoes typically have two or three rift zones depending on whether they are built up against a neighbouring volcano. In the case of Kilauea, there are only two rift zones because the volcano is buttressed against the southeastern slope of Mauna Loa. Kilauea’s two rift zones are nearly parallel to Mauna Loa’s rift zones reflecting this buttressing and the rift zones separate the relatively stable northern flank from the more mobile southern flank of the volcano. When magma intrudes into the rift, the northern flank remains stable against Mauna Loa to the north, and Kilauea’s southern flank is forced southward to accommodate the additional magma.

As pressure builds within the summit magma plumbing system, rift zone intrusions, like the 2018 intrusion into the lower East Rift Zone (LERZ), can occur. Intrusions are typically accompanied by increasing numbers of earthquakes as the magma fractures the ground along its path. The earthquakes are concentrated at depths of about 2 to 4 kilometres below the ground surface, and periods of increased seismicity can last several hours to days as the intrusion progresses. In addition to seismicity, ground deformation also occurs during a rift zone intrusion. Inflation above the intrusion is measured by tilt and GPS stations showing upward and outward motion as the stations move away from the swelling rift zone.

As the magma ascends and forces its way through the rock, fracturing is mirrored on the ground surface with many parallel cracks above the intrusion. These cracks continue to widen as the rift is forced open. If the intrusion reaches the surface, one or more fissures will open and erupt lava. Long curtains of lava fountains or spatter form as the lava erupts through cracks in the ground. As a fissure evolves, it typically transitions from erupting along a line to focusing at a single or several vents. This in turn can cause increased pressurization within the erupting system resulting in higher lava fountains.

Lava fountains are driven by the rapid formation of gas bubbles as magma rises to shallow depths, which then burst to create the pressurized lava at the surface. The bubbles form because pressure at shallow depths is low enough for the gas dissolved within the magma to escape, like bubbles forming when you open a carbonated drink. Beside lava flows, fissure fountains can produce spatter build-up adjacent to the vent in linear or conical formations. Spatter cones which are common along Kilauea’s rift zones, are likely to build when eruptive activity persists.

When an eruption ends, the intrusion’s un-erupted magma drains back into the rift zone where it can remain molten for decades. In fact, lava with a chemical composition similar to the 1955 eruption was produced during the first week of the 2018 LERZ eruption, suggesting that the early fissures were supplied by stored magma. This illustrates that rift zones are not only essential for the transportation of magma within the volcano, but are also storing magma that could feed future eruptions.

Source : USGS / HVO.

Zone de rift Est du Kilauea

Zone de rift Sud-Ouest du Kilauea

(Photos: C. Grandpey)

Les émissions de CO2 dans les zones de rift // CO2 emissions in rift areas

drapeau-francaisDes scientifiques de l’Université du Nouveau-Mexique ont effectué des recherches visant à étudier le dioxyde de carbone (CO2) qui s’échappe des systèmes de failles dans le Rift Est-Africain (REA) afin de mieux comprendre dans quelle mesure ce gaz en provenance de l’intérieur de la Terre affecte l’atmosphère. La recherche a été financée par le programme Tectonique de la National Science Foundation.
On pense en général que le CO2 qui se trouve à l’intérieur de la Terre est envoyé dans l’atmosphère par les volcans actifs. Cependant, ce gaz peut également s’échapper le long de failles situées loin de centres volcaniques actifs.
Les scientifiques ont mesuré les émissions diffuses de CO2 du bassin Magadi-Natron dans le Rift Est-Africain entre le Kenya et la Tanzanie. Plusieurs volcans actifs émettent de grandes quantités de CO2 dans la région, notamment le Nyiragongo au Congo et l’Ol Doinyo Lengai en Tanzanie. En outre, des quantités importantes de CO2 sont stockées dans les grands lacs anoxiques de ce secteur.
Pour mesurer le flux de CO2 émis par les failles, les chercheurs ont utilisé un analyseur EGM-4 avec une chambre d’accumulation cylindrique. Les échantillons de gaz ont ensuite été recueillis dans des ampoules sous vide afin de procéder à leur analyse chimique et isotopique dans les laboratoires de l’Université du Nouveau-Mexique.
Les données fournies par l’ensemble des échantillons prélevés le long des failles ont été comparées aux analyses de gaz de l’Ol Doinyo Lengai. On a découvert qu’elles avaient des compositions isotopiques du carbone qui indiquaient une forte contribution magmatique au CO2 observé.
L’étude a généré des données intéressantes qui ont permis aux scientifiques de quantifier les émissions massives et prolongées de CO2 par des failles profondes. Ils ont constaté que le bassin Magadi-Natron, à la frontière entre le Kenya et la Tanzanie, émettait environ 4 mégatonnes de CO2 mantellique par an. La sismicité à des profondeurs de 15 à 30 km enregistrée au cours de l’étude suppose que les failles dans cette région pénètrent probablement la croûte terrestre inférieure. Ainsi, la source du CO2 serait la croûte inférieure ou le manteau, ce qui est compatible avec les isotopes de carbone mesurés dans le gaz.
Les résultats indiquent que le CO2 provient probablement du manteau supérieur ou de corps magmatiques situés dans la croûte inférieure le long de ces failles profondes. L’extrapolation des mesures à l’ensemble de la branche Est du système de rift révèle une émission de CO2 de 71 mégatonnes par an, comparable à l’ensemble des émissions des dorsales médio-océaniques qui se situe entre 53 et 97 mégatonnes par an.
En comparaison avec les grandes éruptions volcaniques qui transfèrent instantanément des quantités importantes de CO2 et d’autres gaz dans l’atmosphère où ils peuvent affecter le climat de la planète pendant plusieurs années, les zones de rift continental diffusent ces gaz extrêmement lentement mais, à l’échelle de temps géologique, les émanations de gaz le long des zones de rift ont pu jouer un rôle jusqu’alors insoupçonné dans le réchauffement de l’atmosphère et peut-être même mis un terme aux ères de glaciation.
Toutefois, même si l’on inclut les émissions de CO2 nouvellement quantifiées dans le Rift Est-Africain dans l’ensemble du CO2 émis sur la planète, ces émissions naturelles sont éclipsées par celles provenant de l’utilisation de combustibles fossiles qui s’élevaient à 36 giga tonnes de CO2 en 2013. Cette comparaison montre que l’humanité émet actuellement en CO2 l’équivalent de 500 Rifts Est-Africains dans l’atmosphère chaque année !
Source: Science Blog: http://scienceblog.com/

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drapeau anglaisScientists at the University of New Mexico have conducted research to study carbon dioxide (CO2) emissions through fault systems in the East African Rift (EAR) in an effort to understand CO2 emissions from the Earth’s interior and how this gas affects the atmosphere. The research was funded by the National Science Foundation Tectonics Program.
CO2 from Earth’s interior is thought to be released into the atmosphere mostly via degassing from active volcanoes. However, the gas can also escape along faults away from active volcanic centres.
The scientists set out to measure diffuse CO2 flux from the Magadi-Natron basin in the East African Rift between Kenya and Tanzania. Several active volcanoes emit large volumes of CO2 including Nyiragongo in the Congo and Ol Doinyo Lengai in Tanzania. Additionally, significant amounts of CO2 are stored in large anoxic lakes in this region.
To measure diffuse CO2 flux, the researchers used an EGM-4 CO2 gas analyzer with a cylindrical accumulation chamber. The gas samples were then diverted from the chamber into pre-evacuated glass vials in order to carry out gas chemistry and carbon isotope analyses in the laboratories at the University of New Mexico.
The data from all samples were then compared to gas data from the active volcano Ol Doinyo Lengai and were found to have carbon isotope compositions that indicated a strong magmatic contribution to the observed CO2.
The research generated interesting data allowing the scientists to quantify the massive and prolonged deep carbon emissions through faults. They found that about 4 megatonnes per year of mantle-derived CO2 is released in the Magadi-Natron Basin, at the border between Kenya and Tanzania. Seismicity at depths of 15 to 30 kilometers detected during the project implies that extensional faults in this region may penetrate the lower crust. Thus, the ultimate source of the CO2 is the lower crust or the mantle, consistent with the carbon isotopes measured in the gas.
The findings suggest that CO2 is transferred from upper mantle or lower crustal magma bodies along these deep faults. Extrapolation of the measurements to the entire Eastern branch of the rift system implies a huge CO2 flux 71 megatonnes per year, comparable to emissions from the entire global mid-ocean ridge system of 53 to 97 megatonnes per year.
Compared with large volcanic eruptions that instantly transfer significant amounts of CO2 and other gases into the atmosphere where they affect the global climate over a few years, continental rifting is extremely slow at spreading these gases but on geologic time-scales, large-scale rifting events could have played a previously unrecognized role in heating up the atmosphere and perhaps ending global ice ages.
It is important to note, however, even when including the newly quantified CO2 emissions from the EAR in the global CO2 budget, natural emissions are dwarfed by emissions from fossil fuel use which were 36 giga tons of CO2 in 2013. This comparison shows that humanity is currently emitting the equivalent of 500 East African Rifts in CO2 to the atmosphere per year.
Source : Science Blog : http://scienceblog.com/

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Ol Doinyo Lengai, l’un des volcans du Rift Est-Africain  (Photos: C. Grandpey)

Volcanisme actif très probable sur Vénus // Very likely active volcanism on Venus

drapeau francaisDans une note publiée le 22 mars 2014 et intitulée «Des volcans actifs sur Vénus? », j’écrivais que les images fournies par la sonde Venus Express lancée par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) montraient que les éruptions volcaniques ne faisaient peut-être pas uniquement partie du passé sur cette planète qui est la plus proche de la Terre. En effet, des scientifiques avaient découvert quatre points lumineux éphémères dans une zone de rift relativement jeune connue sous le nom de Ganiki Chasma.
Aujourd’hui, une équipe internationale de scientifiques (deux Allemands et trois Russes) a trouvé des preuves quasi certaines que Vénus est volcaniquement active. Leurs recherches sont publiées en ligne dans les Geophysical Research Letters.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015GL064088/full

Comme je l’ai écrit plus haut, en examinant les données fournies par la mission Venus Express, les scientifiques avaient détecté des pics de température éphémères en plusieurs endroits de la surface de la planète. Ces points chauds, qui donnaient l’impression de s’allumer et s’éteindre sur un laps de temps de quelques jours, semblent aujourd’hui être générés par des coulées de lave actives.
Les points chauds qui apparaissent dans l’imagerie thermique de Venus Express montrent des pics de température de plusieurs centaines de degrés dans des secteurs allant d’un kilomètre carré à plus de 200. Les points chauds sont concentrés dans la grande zone de rift de Ganiki Chasma.

Les chercheurs russes avaient déjà cartographié la région lorsqu’ils avaient réalisé une carte globale de Vénus suite aux missions soviétiques Venera dans les années 1980 et la mission américaine Magellan dans les années 1990. Le travail de cartographie avait alors montré que Ganiki Chasma était très jeune, géologiquement parlant, mais les scientifiques ne savaient pas si la région s’était formée hier ou il y a un milliard d’années. Les récentes anomalies thermiques détectées par Venus Express correspondent exactement aux endroits où ils avaient cartographié ces dépôts relativement jeunes et en avaient déduit une possible activité en cours.
Les dernières conclusions de l’étude correspondent à d’autres données qui avaient révélé la probabilité d’une activité volcanique très récente. En 2010, l’imagerie infrarouge de plusieurs volcans semblait montrer des coulées de lave vieilles de quelques milliers ou quelques millions d’années. Quelques années plus tard, les scientifiques ont signalé des pics de SO2 éphémères dans la haute atmosphère de Vénus, autre signal potentiel de volcanisme actif.
L’observation des points chauds par Venus Express, qui s’ajoute à la cartographie géologique des missions Venera et Magellan, confirme la très forte probabilité d’un volcanisme actif sur Vénus. Cette découverte souligne l’importance de la collaboration internationale dans l’exploration de notre système solaire et la compréhension de son évolution.
Source : ESA

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drapeau anglaisIn a note published on Mars 22nd 2014 and entitled “Active volcanoes on Venus?”, I wrote that images provided by ESA’s Venus Express orbiter were showing that volcanic eruptions may not just be a thing from the past on the Earth’s nearest neighbour. Scientists had discovered four transient bright spots in a relatively young rift zone known as Ganiki Chasma.

Today, an international team of scientists (two Germans and three Russians) has found some of the best evidence yet that Venus is volcanically active. Their research is published online in Geophysical Research Letters.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015GL064088/full

As I put it above, in scrutinizing data provided by ESA’s Venus Express mission, the scientists had found transient spikes in temperature at several spots on the planet’s surface. The hotspots, which were found to flash and fade over the course of just a few days, appear to be generated by active flows of lava on the surface.

The hotspots turned up in thermal imaging taken by Venus Express. The data showed spikes in temperature of several hundred degrees in spots ranging in size from one square kilometre to over 200 kilometres. The spots were clustered in a large rift zone called Ganiki Chasma. The Russian researchers had previously mapped the region as part of a global geologic map of Venus generated from the Soviet Venera missions in the 1980s and U.S. Magellan mission in the 1990s. The mapping work had shown that Ganiki Chasma was quite young, geologically speaking, but the scientists didn’t know if it formed yesterday or was a billion years old. The recent active anomalies detected by Venus Express fall exactly where they had mapped these relatively young deposits and suggest ongoing activity.

The latest finding is consistent with other data that had revealed probable very recent volcanic activity. In 2010, infrared imaging from several volcanoes seemed to indicate lava flows from thousands to a few million years old. A few years later, scientists reported transient spikes in SO2 in Venus’ upper atmosphere, another potential signal of active volcanism.

The observation of hotspots by Venus Express, combined with the geologic mapping from Venera and Magellan, make a strong case for a volcanically active Venus. This discovery   underscores the importance of international collaboration in exploring our solar system and understanding how it evolves. »

Source: ESA.

Venus

drapeau francaisCette carte de la surface de Vénus a été créée à partir de l’observation de plus de dix années d’images radar de la planète. Les données fournies par la sonde Magellan de la NASA entre 1990 et 1994 forment la base de l’image, avec des lacunes compensées par l’Observatoire d’Arecibo du Porto Rico. L’image a été colorisée pour montrer le relief en utilisant les informations recueillies par l’altimètre radar de la sonde Magellan, avec des données supplémentaires fournies par la sonde soviétique Venera et les missions Pioneer Venus de la NASA.

drapeau anglaisThis map of the surface of Venus was created from observations accumulated during more than a decade of radar imaging of the planet. Observations made by NASA’s Magellan spacecraft between 1990 and 1994 form the base of the image, with gaps in the data filled in by the Arecibo Observatory in Puerto Rico. The image is colour-coded to show elevation, using information gathered by the Magellan radar altimeter, with additional data provided by the Soviet Venera spacecraft and NASA’s Pioneer Venus missions.

Des volcans actifs sur Vénus? // Active volcanoes on Venus?

drapeau francaisLes scientifiques ont longtemps pensé que les volcans avaient joué un rôle considérable dans l’évolution de Vénus, la deuxième planète à partir du soleil​​.
Les images fournies par la sonde Venus Express lancée par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) montrent que les éruptions volcaniques ne sont peut-être pas seulement une chose du passé. Les scientifiques ont en effet découvert quatre points lumineux éphémères dans une zone de rift relativement jeune, Ganiki Chasma, observée 36 fois par la Venus Monitoring Camera VMC) de la sonde, une caméra multi-canaux à grand angle opérant dans le visible, l’ultraviolet et le proche infrarouge.

Les chercheurs ont construit des mosaïques à partir d’images prises lors des passages orbitaux et calculé la luminosité de surface relative. Ils ont détecté quatre éclats de lumière éphémères d’une température estimée entre 526 ° C et 826 ° C, donc bien au-dessus de la température normale de surface (426 ° C) de la planète.
Les scientifiques recherchaient ces endroits depuis plusieurs années et n’avaient jamais pu les trouver. Ils estimaient que la chance de voir quelque chose était extrêmement faible, à peu près de 8 pour cent. Ils ont finalement pu repérer quatre points, tout près de Maat Mons, un volcan bouclier géant dont la dernière éruption a peut-être eu lieu il y a 10 à 20 millions d’années, ce qui est un laps de temps très court d’un point de vue géologique.
L’analyse de suivi laisse supposer que les éclats de lumière pourraient être des coulées de lave qui s’étendraient sur 25 km ou plus, ou bien une chaîne de cônes de scories, ou encore un point chaud semblable à celui observé sur Io, la lune de Jupiter.
Les chercheurs envisagent de passer au peigne fin les images radar de Vénus réalisées par la sonde Magellan de la NASA entre 1990 et 1994 pour voir s’ils peuvent trouver d’autres preuves d’une possible activité volcanique. L’équipe scientifique continue également à utiliser la sonde Venus Express et à rechercher des éclats de lumière dans d’autres zones de rift.
La découverte d’une activité volcanique sur Vénus aurait des implications majeures pour comprendre les processus en cours à l’intérieur, à la surface et dans l’atmosphère de la planète.
Source : Discovery News .

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drapeau anglaisScientists have long suspected that volcanoes played a huge role in the evolution of Venus, the second planet from the sun.

Images provided by ESA’s Venus Express orbiter are showing that volcanic eruptions may not just be a thing from the past. Scientists discovered four transient bright spots in a relatively young rift zone known as Ganiki Chasma, which was observed 36 times by the spacecraft’s Venus Monitoring Camera. They constructed mosaics from images taken during the orbital passes and computed the relative surface brightness. They found four transient flashes, estimated to be between 526°C and 826°C – well above the planet’s normal 426°C surface temperature.

The researchers had been looking for these spots for several years and could never find them. They figured the chance of seeing anything was extremely slim, just about 8 percent. At last, they could make out four places, all near Maat Mons, a giant shield volcano that scientists believe last erupted 10 million to 20 million years ago, which is a very short period, geologically speaking. .

Follow-up analysis suggests the bright flashes could be lava flows stretching 25 kilometres or so, a chain of cinder cones, or a volcanic hotspot similar to what has been found on Jupiter’s moon Io.

Scientists plan to comb through archived radar images of Venus made with NASA’s Magellan spacecraft between 1990 and 1994 to see if they can find any other evidence of potential volcanic activity. The team also is continuing to use the Venus Express spacecraft to look for flashes in other rift zones.

The discovery of present-day volcanic activity on Venus would have major implications for understanding processes in the planet’s interior, surface and atmosphere.

Source: Discovery News.

Venus-blog

La planète Vénus photographiée par la sonde Mariner 10 le 16 septembre 2006.  (Crédit photo:  NASA)