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Sismicité et lithosphère à Hawaii // Seismicity and lithosphere in Hawaii

Comme il le fait régulièrement, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le célèbre HVO géré par l’USGS, vient de publier un article très intéressant sur la sismicité à Hawaii et sa relation plus ou moins étroite avec les volcans.
L’auteur de l’article explique que la plupart des séismes à Hawaii sont intimement liés aux volcans, mais il arrive aussi qu’ils se produisent à cause d’un effet de courbure de la Terre sous le poids de la chaîne volcanique.
L’article rappelle que les plaques tectoniques sont constituées de la lithosphère, une couche essentiellement rigide qui s’étend de la croûte au manteau supérieur. Les îles hawaïennes étant situées à la surface de la plaque Pacifique, leur poids énorme pèse sur la lithosphère et la fait fléchir. Cela génère des contraintes susceptibles de provoquer des séismes baptisés séismes de flexion par les sismologues.

L’île d’Hawaii, du fait de sa grande taille et de son âge relativement jeune, exerce une grande pression sur la lithosphère. La zone de contrainte et de flexion maximale liée à cette masse s’étend sur une centaine de kilomètres au large de l’île. Lorsque la plaque se réajuste pour retrouver une position neutre, cela provoque un renflement significatif au niveau de la lithosphère autour d’Oahu à environ 300 km de là. C’est pourquoi les séismes se produisent parfois loin de la principale zone d’activité sismique et volcanique de l’île d’Hawaï.
Il existe deux exemples de séismes de flexion enregistrés au large des côtes au cours des dernières semaines : 1) un événement de M 3.7 le 21 janvier 2019 à environ 240 km à l’est de l’île d’Hawaï et 2) un événement de M 4.6 le 7 février à environ 84 km au sud-ouest de l’île. L’événement de janvier avait une magnitude trop faible pour pouvoir êtreressenti par la population. En revanche, l’événement de février a été plus intense et a été signalé par 115 personnes à Hawaï, Maui et Oahu, à une distance de 370 km de l’épicentre. C’est le séisme le plus significatif ressenti à Hawaii depuis un événement de M 4,4 le 9 août 2018.
Les séismes de flexion sont parfois appelés «séismes du manteau», ce qui reflète le fait qu’ils se produisent souvent au niveau du manteau supérieur plutôt que dans la croûte terrestre. Les ondes sismiques se déplacent plus facilement à travers le manteau qu’à travers à la croûte. C’est l’une des raisons pour lesquelles les séismes d’origine mantellique peuvent provoquer davantage de dégâts, d’autant plus que leur magnitude peut dépasser M 6,0.
La flexion lithosphérique produit des séismes à Hawaii, mais ils sont moins fréquents que ceux liés directement à l’activité volcanique. Chaque année, le HVO enregistre des dizaines de milliers de secousses sur et à proximité des volcans actifs de Big Island, et seulement quelques centaines d’événements de flexion au large des côtes.

Source : HVO.

Cet article me rappelle ce qui se passe actuellement en Islande où la lithosphère rebondit car les glaciers, du fait du réchauffement climatique, perdent de leur masse et exercent une pression moindre sur la croûte terrestre. Ce phénomène appelé « rebond isostatique » peut engendrer des problèmes. Ainsi, le petit port de Hofn sur la côte sud de l’île est moins profond qu’auparavant, ce qui, à terme, risque de poser des problèmes à certains navires pour entrer dans le port.

Certains géologues pensent que ce rebond isostatique est susceptible de favoriser la remontée du magma à l’intérieur des volcans islandais sous-glaciaires. Toutefois, on ne dispose pas d’un recul suffisant pour affirmer qu’un tel phénomène se produit. Les dernières éruptions en Islande ont eu lieu en 2010 (Eyjafjajjajökul) et 2014 (Holuhraun).

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As it does regularly, the USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has released a very interesting article about seismicity in Hawaii and its link with volcanoes.

The author of the article explains that earthquakes in Hawaii are intimately related to the volcanoes. However, they sometimes happen simply because the Earth under the island chain gets too much bent.

The article reminds us that Earth’s tectonic plates are made of the lithosphere, which is a mostly rigid layer extending from the crust into the upper mantle. As the Hawaiian Islands are located on top of the Pacific Plate, their huge weight flexes the lithosphere. This results in stresses that can lead to earthquakes.

Seismologists call these events “flexural earthquakes” to reflect their cause. The massive Island of Hawaii produces the largest force on the lithosphere due to its relatively young age, which results in forces on the underlying lithosphere. The zone of maximum bending stress from this load extends about 100 km offshore from the island. As the plate re-adjusts back to a neutral position, it results in a raised bulge in the lithosphere that extends around Oahu about 300 km away. This is why earthquakes occasionally happen so far from the main area of seismic and volcanic activity on the Island of Hawaii.

There have been two examples of offshore flexural earthquakes in the past weeks. They include an M 3.7 event on January 21st, 2019 which occurred about 240 km east of the Island of Hawaii, and an M 4.6 event on February 7th about 84 km southwest of the island. The January event was too small and distant for anyone to feel. But the February earthquake produced significant shaking and was reported by 115 citizens from Hawaii, Maui, and Oahu, up to 370 km from the epicentre. It was the largest earthquake felt in Hawaii since an M 4.4 on August 9th, 2018.

Flexural earthquakes are sometimes called “mantle earthquakes,” reflecting the fact that they often occur at depths within the Earth’s upper mantle rather than within the crust. Seismic waves travel more efficiently through the mantle compared with the crust. This is one reason why mantle earthquakes can have widespread and sometimes damaging effects, especially as their sizes can exceed the M 6.0 range.

Lithospheric flexure produces earthquakes in Hawaii less frequently than those directly related to active volcanism. Each year, HVO records tens of thousands of earthquakes on and near Big Island’s active volcanoes, compared with only a few hundred offshore flexural events.

Source : HVO.

This article reminds me of what is happening in Iceland where the lithosphere is rebounding because glaciers, due to global warming, lose their mass and exert less pressure on the Earth’s crust. This phenomenon called « isostatic rebound » can cause problems. Thus, the small port of Hofn on the south coast of the island is shallower than before, which, in the long run, may cause problems for some ships to enter the port.
Some geologists believe that this isostatic rebound is likely to favour the rise of magma inside subglacial Icelandic volcanoes. However, there is not enough evidence to say that such a phenomenon has occurred. The last eruptions in Iceland took place in 2010 (Eyjafjajjajökul) and 2014 (Holuhraun).

Schémas montrant les séismes volcaniques et non-volcaniques à Hawaii, ainsi que l’effet de flexion de la Grande Ile sur la lithosphère (Source : USGS / HVO)

Le point sur la sismicité à Mayotte (Archipel des Comores) // Latest news about seismicity in Mayotte (Comoro Islands)

La sismicité continue à Mayotte, mais les relevés du BRGM (voir graphique ci-dessous) montrent qu’elle est moins intense qu’il y a quelques mois. Dans son bulletin du 30 janvier 2019, le Bureau indique qu’il a dénombré 98 séismes de magnitude supérieure ou égale à M 3.5 entre le 10 et le 30 janvier, (soit en moyenne 5 par jour) dont 13 séismes de magnitude supérieure ou égale M 4.0.

Depuis novembre 2018, le niveau d’activité sismique est stable et constant. Depuis le début de l’essaim sismique, les événements ont été localisés pour la plupart dans une zone située entre 30 et 40 km à l’est de Mamoudzou.

Le BRGM précise que l’apparition de l’essaim sismique en mai 2018 a surpris la communauté scientifique. La connaissance géologique de la zone de l’essaim étant limitée, la compréhension du phénomène se précise au fur et à mesure de l’observation des séismes. Différentes hypothèses sur leurs causes ont ainsi été étudiées. En plus des mesures sismiques, de nouvelles données ont été analysées en octobre et novembre 2018, notamment des données de déformation de la surface de l’île. Une équipe du Laboratoire de Géologie de l’Ecole Normale Supérieure de Paris a ainsi montré que la phase actuelle de l’essaim s’explique par une composante volcanique.

Comme je l’ai indiqué précédemment, le 11 novembre 2018, un signal atypique très basse fréquence a été détecté par les réseaux internationaux. Il est caractéristique d’un phénomène volcanique.

On arrive donc à hypothèse selon laquelle on se trouve devant une conjonction d’effets tectoniques et volcaniques pour expliquer la situation au large de Mayotte. Afin de mieux comprendre la situation, des possibilités de déployer de nouveaux instruments à terre et en mer sont à l’étude.

D’un point de vue sismique, la situation actuelle s’inscrit dans une sismicité connue et modérée dans le canal du Mozambique. L’archipel des Comores présente, le long de ses 500 kilomètres, une sismicité relativement diffuse dans un contexte tectonique et volcanique. Cette sismicité est régulière avec une fréquence relativement importante de séismes de magnitude proche de M 5 dans l’ensemble de la zone.

La sismicité à proximité immédiate de Mayotte est moins bien connue mais des séismes entraînant des dommages se sont déjà produits dans le passé, par exemple le 1er décembre 1993, avec une secousse de M 5.2. En revanche, aucun séisme destructeur de magnitude supérieure à M 6 n’a été enregistré à ce jour à proximité de Mayotte.

Source : BRGM.

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Seismicity continues in Mayotte, but the BRGM surveys (see graph below) show that it is less intense than a few months ago. In its bulletin of January 30th, 2019, the Bureau indicates that it counted 98 earthquakes with a magnitude greater than or equal to M 3.5 between January 10th and 30th, (ie an average of 5 events per day) including 13 earthquakes with a magnitude greater than or equal to M 4.0.
Since November 2018, the level of seismic activity has been stable and constant. Since the beginning of the seismic swarm, events have been located for the most part in an area between 30 and 40 km east of Mamoudzou.
BRGM states that the appearance of the seismic swarm in May 2018 surprised the scientific community. The geological knowledge of the zone of the swarm being limited, the understanding of the phenomenon becomes more precise with the observation of the earthquakes. Different hypotheses on their causes have thus been studied. In addition to seismic measurements, new data were analyzed in October and November 2018, including deformation data on the island’s surface. A team from the Laboratoire de Géologie de l’Ecole Normale Supérieure of Paris has shown that the current phase of the swarm is explained by a volcanic component.
As I indicated earlier, on November 11th, 2018, an atypical, very low frequency signal was detected by international networks. It is characteristic of a volcanic phenomenon.
The final hypothesis is that we are confronted with a conjunction of tectonic and volcanic effects to explain the situation off Mayotte. To better understand the situation, opportunities to deploy new instruments on land and at sea are being explored.
From a seismic point of view, the current situation is part of a known and moderate seismicity in the Mozambique Channel. The Comoros archipelago presents, along its 500 kilometres, a relatively diffuse seismicity in a tectonic and volcanic context. This seismicity is regular with a relatively large frequency of earthquakes with magnitudes close to M 5 in the whole area.
The seismicity in the immediate vicinity of Mayotte is less well known but earthquakes causing damage have already occurred in the past, for example on December 1st, 1993, with a an M 5.2 quake. However, no destructive earthquake with a magnitude greater than M 6 has been recorded so far near Mayotte.
Source: BRGM.

Source: BRGM

Mt Agung (Bali / Indonésie) & Ambrym (Vanuatu)

Selon le Centre de gestion des risques, l’Agung a connu un nouvel épisode éruptif le 21 janvier 2019 à 17 heures (heure locale). Le sismogramme montre que l’éruption a duré 1 minute et 12 secondes avec une amplitude maximale de 23 millimètres. Les mauvaises conditions météo ont empêché d’évaluer la quantité de cendre émise par le volcan pendant l’éruption.
Le niveau d’alerte est maintenu à 3 (siaga) sur une échelle de quatre niveaux.
Les habitants, les randonneurs et les touristes doivent respecter le rayon de 4 km de la zone de danger.

La sismicité est assez forte au Vanuatu ces temps-ci. Plusieurs événements tectoniques ont été enregistrés au cours des derniers mois. Un événement peu profond d’une magnitude de M 6,6 a été enregistré près des côtes du Vanuatu le 15 janvier 2019.
Des témoins ont indiqué que des séismes liés à l’activité volcanique à Ambrym ont ouvert des fractures dans le sol au cours du mois écoulé. Elles ont endommagé des villages entiers et entraîné l’évacuation de 700 personnes. Ces dernières ont été transférées dans des zones plus sûres de l’île. Jusqu’à présent, il n’est pas prévu de les transférer dans d’autres îles. Toutefois, si l’activité volcanique s’intensifie, il est envisagé de les déplacer à Malekula, l’une des grandes îles de la province.
L’activité volcanique est actuellement faible et le niveau d’alerte reste à 3. La zone de danger reste d’environ 2 km autour de Benbow et à 4 km autour de Marum (voir carte). Une autre zone de risque se situe à moins de 3 km des principales fractures au sud-est d’Ambrym.
Bien qu’elle soit inférieure à celle de décembre 2018 et non ressentie par la population, la sismicité persiste à Ambrym. GeoHazards indique qu’elle est lié à l’activité volcanique actuelle. Elle pourrait continuer d’affecter les fractures existantes, en particulier dans le sud-est d’Ambrym. Les dernières images satellitaires confirment la déformation du sol à Ambrym, ce qui signifie que la population de l’île et des îles voisines doivent s’attendre à plus de séismes, de gaz volcaniques et de retombées de cendre.
Source: GeoHazards, The Watchers.

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According to the Center for Volcanology and Geological Hazard Mitigation, Mount Agung erupted on January 21st, 2019 at 5 p.m. (local time). The seismogram shows that the eruption lasted 1 minute and 12 seconds with a maximum amplitude of 23 millimetres. Foggy weather prevented from measuring the amount of ash the volcano spewed during the eruption.

The alert level is kept at 3 (siaga) on a four-level scale.

Residents, climbers and tourists should steer clear of the danger zone within a 4-kilometer radius of the crater.

 

Seismicity is quite hjgh in Vanuatu these days. Several tectonic earthquakes have been recorded during the past months. A strong and shallow event with an M 6.6 magnitude hit near the coast of Vanuatu on January 15th, 2019.

Witnesses indicate that other earthquakes related to volcanic activity at Ambrym opened fissures in the ground during the past month. They damaged entire villages, forcing the evacuation of 700 people. These persons are being relocated to safer zones on the island. There are so far no plans to relocate them to other islands. Should volcanic activity intensify, there is a plan to move them to Malekula, one of the big islands in the province.

Volcanic activity is currently low and the alert level remains at 3. The danger zone remains about 2 km around Benbow and 4 km around Marum (see map). The additional area of risk is within 3 km from major cracks in the South East of Ambrym.

Although it is lower than in December 2018 and not felt by the population, seismicity persists at Ambrym. GeoHazards indicates it is related to the current volcanic activity. It may continue to affect the existing cracks, especially in the South East Ambrym area. The latest satellite imagery confirms ongoing land deformation at Ambrym, which means the population of the island and neighbouring ones may expect more earthquakes, volcanic gases and ashfall at any time.

Source : GeoHazards, The Watchers

 Fractures provoquées par l’activité sismique à Ambrym (Source: strangesounds.org)

Zones de sécurité sur l’île d’Ambrym (Source: GeoHazards)

La sismicité récente en Sicile // Recent seismicity in Sicily

Depuis le début de l’éruption de l’Etna et de l’activité sismique le 23 décembre 2018, plus de 70 séismes avec des magnitudes supérieures à M 2,5 ont été enregistrés sur et autour du volcan. Cinq événements avaient une magnitude supérieure ou égale à 4. La plupart avaient leurs épicentres au sud du séisme qui a secoué la région de Milo pendant le nuit du 8 au 9 janvier 2019. Survenu à 00h50 le 9 janvier, ce dernier événement présentait une magnitude M 4,1 ; son épicentre a été localisé dans la région de Piano Pernicana, sur le versant nord-est de l’Etna, dans la ville de Linguaglossa, à environ 10 km de Milo, Trecastagni et Sant ‘ Alfio. Son hypocentre se trouvait à une profondeur de 2 km. Jusqu’à présent, il n’y a pas eu de réplique significative dans le même secteur. A noer tout de même qu’à 05h14, une secousse de magnitude M 2,0 a été enregistrée à six kilomètres au nord d’Adrano.
Le séisme de M 4,1 a affecté une région située à plus de 20 km au nord-nord-ouest de la région frappée par l’événement de M 4,9 du 26 décembre 2018 dont l’épicentre se trouvait près de Viagrande, sur le versant sud-est de l’Etna. L’INGV rappelle que de tels séismes se produisent relativement fréquemment dans différentes zones périphériques de l’édifice volcanique. De semblables séismes sont été observés en 2002 avant la spectaculaire éruption de l’Etna. Des séismes avaient alors commencé sur le versant nord-est le 27 octobre 2002, suivis le 29 octobre par d’autres sur le versant sud-est, avec au final une secousse de M 4,7 qui a provoqué des effondrements et des dégâts considérables à Bongiardo, près de Santa Venerina.
Comme je l’ai indiqué précédemment, suite a séisme de M 4,9 à Viagrande, les autorités ont inspectés les constructions de la région. 50% des édifices ont été déclarés utilisables, 25% partiellement accessibles et 24% inutilisables. Le reste devra être détruit. Le nombre de personnes déplacées est passé à 1 334, parmi lesquelles 556 ont eu recours à un hébergement indépendant ; 776 autres sont hébergées dans des hôtels affiliés à la région sicilienne. Deux personnes sont hébergées dans des installations publiques.
Source: La Sicilia.

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Since the beginning of the eruption of Mt Etna and seismic activity on December 23rd, 2018, more than 70 earthquakes with magnitudes higher than M 2.5 have been recorded on and around the volcano. Five events had a magnitude greater than or equal to M 4. Most had their epicentres south of the earthquake that shook the Milo region during the night January 8th-9th, 2019. Recorded at 00:50 on January 9th, the latter event had a magnitude of M 4.1; its epicentre was located in the area of ​​Piano Pernicana, on the northeast slope of Mt Etna, in the town of Linguaglossa, about 10 km from Milo, Trecastagni and Sant ‘Alfio. Its hypocentre was at a depth of 2 km. So far, there has been no significant aftershock in the same area. It should be noted, however, that at 5:14 am, a tremor with a magnitude of M 2.0 was recorded six kilometres north of Adrano.
The M 4.1 earthquake affected an area more than 20 km north-northwest of the region hit by the M 4.9 event of 26 December 2018, whose epicentre was near Viagrande, on the southeast slope of Mt Etna. INGV recalls that such earthquakes occur relatively frequently in different peripheral areas of the volcanic edifice. Similar earthquakes were observed in 2002 before Mt Etna’s dramatic eruption. Earthquakes began on the northeastern slope on 27 October 2002, followed on 29 October by others on the south-east side, ending with an M 4.7 quake which caused collapses and damage in Bongiardo, near Santa Venerina.
As I indicated earlier, following the M 4.9 earthquake in Viagrande, authorities inspected the buildings in the region. 50% of them were declared usable, 25% partially accessible and 24% unusable. The rest will have to be destroyed. The number of displaced persons increased to 1,334, of whom 556 used independent accommodation; 776 others are staying in hotels affiliated to the Sicilian region. Two people are housed in public facilities.
Source: La Sicilia.

Effets de l’activité sismique en 2002 (Photo: C. Grandpey)