Étiquette : seismicity

Hawaii : les secrets des profondeurs // The secrets of the depths

Dans une étude publiée le 22 décembre 2022 dans la revue Science, une équipe scientifique du California Institute of Technology (Caltech) a proposé une réponse à la question : comment le magma issu du manteau profond se déplace-t-il vers la surface à Hawaii?
Les réservoirs magmatiques peu profonds qui alimentent les éruptions à Hawaii sont étudiés depuis un certain temps grâce au comportement des ondes sismiques. Les fluctuations de leur vitesse et de leur trajectoire indiquent aux scientifiques les types de matériaux traversés, avec des indications sur leur température, leur densité et leur composition. Cependant, pour vraiment comprendre ce qui gère ces processus volcaniques, les scientifiques ont besoin de savoir ce qui se passe à l’interface entre le manteau visqueux et la croûte solide. C’est ce que révèle la nouvelle étude.
La structure globale décrite dans l’étude est composée de plusieurs chambres allongées ou sills. [NDLR : un sill est une infiltration de roche magmatique entre deux couches plus anciennes d’autres roches (sédimentaires, volcaniques, métamorphiques)]. Lorsque les éruptions évacuent le magma des réservoirs peu profonds qui les surmontent, ces sills profonds semblent réagir.
Une activité sismique persistante dans une zone au sud-ouest du Kilauea et à une trentaine de kilomètres sous la surface avait précédemment laissé supposer l’existence possible d’un ensemble de failles permettant au magma de se déplacer des profondeurs vers des réservoirs proches de la surface. En outre, depuis les années 1980, certains signaux sismiques avaient suggéré que du magma s’agitait dans la région. Jusqu’à récemment, la véritable nature de ce labyrinthe souterrain reposait davantage sur la spéculation que sur la vérité scientifique. Ce dont les scientifiques avaient besoin, c’était d’un pic d’événements sismiques provenant de cette région précise. Une telle situation a semblé se produire en 2015 lorsque l’activité sismique dans la région s’est un peu accélérée.
Cependant, la vraie réponse est apparue en 2018. Après une éruption plus ou moins continue du Kilauea pendant 35 ans, une séquence éruptive majeure a commencé sur le volcan, avec l’émission d’énormes quantités de lave au cours de trois mois. La vidange du réservoir magmatique peu profond a provoqué l’effondrement spectaculaire de la zone sommitale.

Les géologues ont enregistré un pic significatif d’activité sismique profonde en 2019 sous la ville de Pāhala, à environ 40 km au sud-ouest du Kilauea. L’essaim sismique de Pāhala était une opportunité de découvrir ce qui se passait sous l’île, mais les scientifiques à eux seuls n’étaient pas été en mesure d’identifier individuellement tous les séismes car les plus petits étaient carrément étouffés par des événements plus importants.
L’équipe scientifique du Caltech a transmis l’intégralité de l’enregistrement de l’essaim sismique à un programme informatique automatique, une technique qui avait déjà été utilisée pour identifier des millions de séismes en Californie. Le programme a rapidement fait la différence entre les véritables séismes et les bruits parasites, puis il a identifié et caractérisé des milliers d’événements qui auraient été ratés par les programmes conventionnels de détection de signaux sismiques.
De novembre 2018 à avril 2022, le système a enregistré environ 192 000 séismes sous Pāhala. En transférant ces événements sur une carte, l’équipe scientifique a découvert avec surprise un ensemble de structures magmatiques représentant le cœur volcanique qui battait au sud d’Hawaii. Certains événements sismiques provenaient d’une région située à 28-32 km de profondeur. Ces séismes longue période sont généralement attribués aux vibrations produites par le mouvement des fluides, y compris le magma. L’essentiel de la sismicité provenait d’une zone située entre 35 et 43 km de profondeur. Ces séismes volcano-tectoniques délimitaient un certain nombre de structures en forme de feuille, presque horizontales ; certaines d’entre elles avaient 6,5 km de long et 4,8 km de large.
Le complexe Pāhala Sill semble donner naissance à plusieurs artères. Une voie majeure, marquée par des séismes indiquant des fracturations de roches, semble conduire directement dans l’un des réservoirs de magma peu profonds du Kilauea. Ce n’est peut-être pas une coïncidence, alors, si le complexe de sills a commencé à se manifester sans relâche en 2019. Lors de l’éruption de 2018, le Kilauea a été vidé d’une partie importante de son réservoir magmatique peu profond, ce qui a provoqué une chute de pression. Suite à cela, du magma a été aspiré dans les sills pour rétablir la pression. Des événements similaires se sont produits lors de la brève éruption du Kilauea en 2020.
Les prochaines études pourraient permettre de savoir si le Kilauea et le Mauna Loa, qui sont des voisins relativement proches à la surface, sont connectés en profondeur. À ce jour, il existe peu de preuves concrètes de cette hypothèse et les scientifiques conviennent généralement que les deux volcans sont indépendants l’un de l’autre.
Source : Caltech, The Washington Post.

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In a study published on December 22nd, 2022 in the journal Science, a scientific team from the California Institute of Technology (Caltech) has offered a possible answer to the question : how does magma from the deep mantle travel to the Hawaiian surface?

The shallow magma reservoirs that feed Hawaii’s eruptions have been known about for some time thanks to gthe behaviour of seismic waves. Changes in their speed and trajectory tell scientists what sorts of matter they have been travelling through, providing clues to its temperature, density and composition. However, to truly understand what drives these volcanic processes, scientists need to know what is happening at the interface of the squishy mantle and the solid crust. That is what is revealed by the new study.

The giant feature described in the study is made up of several elongated chambers or sills. When eruptions drain magma from the shallow reservoirs above, these deep-seated sills seem to react.

A persistent seismic activity from an area southwest of Kilauea and about 30 km below ground had previously suggested that a collection of faults may exist there, creating pathways for magma to travel from the depths to near-surface reservoirs. Besides, since the 1980s, special kinds of quakes have hinted that magma has been churning about in the region. But until recently, the true nature of this underground labyrinth was based more on speculation than scientific truth. What scientists needed was a sustained spike in quakes coming from that exact region. Things looked promising in 2015 when the region’s rumbling picked up a little.

However, the real answer appeared in 2018. After Kilauea had been erupting more or less continuously for 35 years, a major eruptive sequence began at the volcano. The event produced huge amounts of lava in three months. The drainage of the volcano’s shallow magma reservoir caused its summit to collapse dramatically.

Geologists recorded a shocking spike in deep seismic activity in 2019 below the town of Pāhala, which sits about 40 km southwest of Kilauea. While the Pāhala quake swarm was a chance to unearth the island’s buried magmatic treasure, scientists alone were not able to identify many of the individual quakes as the smaller ones were smothered by bigger events.

The scientific team from Caltech fed the entire recording of the seismic swarm to a machine learning program, a technique which had previously been used to identify millions of hidden quakes in California. The program quickly made the difference between what was a real quake and what was extraneous noise, then identified and characterized thousands of events that would have been missed by conventional seismic signal detection programs.

From November 2018 to April 2022, the system logged around 192,000 quakes below Pāhala. Plotting these events on a map, the team was stunned to discover a collection of pulsing magmatic structures which were the beating volcanic heart of southern Hawaii. Some of the quakes came from a region 28 to 32 km deep: these long-period earthquakes are usually attributed to the vibrations made by the movement of fluids, including magma. The bulk of the seismicity came from an area 35 to 43 km deep. These volcano-tectonic quakes delineated a number of near-horizontal sheetlike structures, some of them 6.5 km long and 4.8 km wide.

The Pāhala Sill Complex appears to have several arteries branching from it. One major pathway, marked by rock-breaking quakes, appears to lead right into one of Kilauea’s shallow magma reservoirs. It’s perhaps no coincidence, then, that the sill complex began to thunder relentlessly in 2019. During the 2018 eruption, Kilauea was drained of a significant portion of its shallow magma supply, causing a pressure drop. In response, magma was sucked into the sills to equalize the pressure. Similar events happened during Kilauea’s briefer 2020 eruption.

Further work may help resolve the controversial question of whether Kilauea and Mauna Loa, which are relatively close neighbours at the surface, are somehow connected at great depths. To date, little concrete evidence for this hypothesis exists, and experts generally agree that the two volcanoes are largely independent of one another.

Source : Caltech, The Washington Post.

Hypothèse du HVO sur le parcours de la lave sous le Kilauea

Le séisme de M 6,9 sur le Kilauea le 4 mai 2018 et ses répliques plusieurs mois plus tard (Source: USGS)

Islande : pourquoi je ne crois pas à une éruption // Iceland : why I don’t believe an eruption will occur

Comme je l’ai indiqué précédemment, je pense – mais je peux me tromper – qu’il n’y aura pas d’éruption sur la péninsule de Reykjanes. Selon moi, on est face à une éruption avortée. Que s’est-il passé ?

L’intrusion magmatique ne fait aucun doute. Tous les instruments ont démontré sa présence. Elle est même considérable, couvrant un distance d’une quinzaine de kilomètres du nord au sud, sur une bonne largeur.

L’intrusion a probablement débuté vers le 24 – 27 octobre 2023 quand les sismographes se sont agités et quand les inclimomètres au sol et les satellites ont détecté un gonflement du sol.

Avec sa source probable dans le secteur de Svarstsengi, le magma en provenance des profondeurs a emprunté les fractures qui déchirent l’Islande du nord-est au sud-ouest. Elles sont le fruit de l’accrétion que connaît l’Islande depuis des lustres. L’une de ces fractures,, légèrement orientée NE – SO, a conduit l’intrusion magmatique vers la bourgade de Grindavik où la pression du magma a fait se soulever et se fracturer le sol, avec la sismicité qui va de pair.

En s’étalent dans les fractures, cette intrusion à grande échelle n’a pas eu une pression suffisante pour que la lave perce la surface. Deux paramètres (sismicité et inflation) semblaient annoncer une éruption, mais les émissions de gaz et leur température étaient absentes. Certes, on a détecté la présence de SO2 en profondeur dans un puits de forage, mais ce n’est pas suffisant pour annoncer un éruption en surface.

Aujourd’hui, si la sismicité persiste, de même que le soulèvement du sol dans le secteur de Svartsengi, ces phénomènes n’ont plus rien à voir avec leur ampleur initiale. De plus, le tremor  montre des valeurs basses.

Source: IMO

On peut raisonnablement penser, comme l’indique le Met Office, qu’il subsiste une alimentation du dike magmatique en profondeur, sous le magma en cours de solidification de l’intrusion, ce qui justifie la sismicité et la déformation enregistrées actuellement. Toutefois, cette arrivée de magma n’a plus la force d’atteindre le surface. D’ailleurs les hypocentres des séismes restent, pour la plupart, à 3 – 5 km de profondeur.

Il faut néanmoins rester vigilant. Comme je l’écrivais le 27 novembre, un nouvel afflux de magma pourrait changer la donne, mais les instruments le signaleront.

En attendant, le Blue Lagoon reste fermé au moins jusqu’au 7 décembre.

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As I put it previously, I think – but I could be wrong – that there will be no eruption on the Reykjanes Peninsula. In my opinion, we are facing an aborted eruption. What happened ?
The magma intrusion is beyond doubt. All instruments demonstrated its presence. It is even considerable, covering a distance of about fifteen kilometers from north to south, over a significant width.
The intrusion probably began around October 24 – 27, 2023, as shown by the seismographs and ground inclimometers, as weel as by satellites which detected an uplift of the ground.
With its likely source in the Svarstsengi area, the magma coming from the depths travelled along the fractures which tear Iceland from the northeast to the southwest. They are the fruit of the accretion that Iceland has been experiencing for ages. One of these fractures, slightly oriented NE – SW, led the magma intrusion towards the town of Grindavik where the pressure of magma caused the ground to rise and fracture, with the seismicity that goes parallel.
While spreading out in the fractures, this large-scale intrusion did not have sufficient pressure for lava to break through the surface. Two parameters seemed to indicate an eruption, but gas emissions and their temperature were absent. Sure, SO2 has been detected at depth in a borehole, but this is not sufficient to herald a surface eruption.
Today, seismicity persists, as well as ground uplift in the Svartsengi area, but these phenomena no longer have anything to do with their initial magnitude. What’s more, the tremor is showing low values.
We can reasonably think, as indicated by the Met Office, that there remains a supply of the magma dike at depth, beneath the now solidified magma of the intrusion, which accounts for the seismicity and deformation currently recorded. However, this influx of magma no longer has the strength to reach the surface. Moreover, the hypocenters of the earthquakes remain, for the most part, at 3 – 5 km depth.
However, one should remain vigilant. As I wrote on November 27th, a new influx of magma could change the situation, but the instruments will react and signal it.

Meantime, the Blue Lagoon will remain closed at least until December 7th.

Quelques nouvelles d’Islande // Some news from Iceland

En regardant la page web du Met Office dédiée à la sismicité, on constate que l’activité sismique a été réduite le 21 novembre 2023. Cela peut être dû à un réel déclin sur le terrain, mais le Met Office explique que les conditions météorologiques actuelles en Islande mettent à l’épreuve les instruments de surveillance. Les vents violents et les précipitations sont susceptibles de réduire la sensibilité des systèmes de surveillance sismique et les GPS en temps réel. De plus, la houle affecte les mesures basse fréquence et les vagues deviennent des éléments perturbateurs. Il faudra donc attendre un peu pour s’assurer qu’il s’agit bien d’un déclin de l’activité au niveau de l’intrusion magmatique.

Les travaux d’édification des remparts de protection contre la lave autour de Svartsengi ont dû être interrompus en raison des mauvaises conditions météorologiques et aussi parce que le Met Office a indiqué il ne pouvait pas surveiller convenablement la qualité de l’air de la zone.
L’édification des digues s’effectue de jour comme de nuit, avec des équipes qui se relaient toutes les 12 heures. Plus de 50 personnes font leur maximum pour terminer le travail rapidement et efficacement. Il convient de rappeler que les digues de terre n’ont pas pour but d’arrêter la lave, mais de la détourner si elle venait à menacer les infrastructures.

Si de la lave perçait la surface, une autre idée, outre les digues de terre, serait d’utiliser de puissantes pompes qui pourraient éventuellement refroidir la lave afin de la ralentir et de la détourner des zones habitées et des infrastructures. Une stratégie similaire a été utilisée lors de l’éruption de 1973 à Heimaey (îles Vestmann) et s’est avérée efficace pour protéger le port. Un groupe d’experts devrait arriver en Islande pour voir si l’équipement de pompage disponible sur l’île est adapté à une telle situation. .

Sources : Met Office, Iceland Monitor.

NDLR : S’agissant de l’intrusion magmatique, il est très utile d’avoir les données sismiques et de déformation du sol. En revanche rien, ou très peu, n’est dit, sur la température et sur la chimie des émissions de surface. On a appris que du SO2 avait été détecté dans un puits de forage, donc en profondeur à proximité d’une langue de l’intrusion magmatique, peut-être en cours de refroidissement, ce qui n’est pas très significatif, et cela reste une mesure isolée. Apparemment aucune anomalie thermique n’a été détectée par les satellites. Je suppose que le Met Office en aurait fait état.

La sismicité et le tremor ont nettement faibli ces derniers jours. Attendons la suite…

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Looking at the Met Office’s web page dedicated to seismicity, one can see that earthquake activity was reduced on November 21st, 2023. This may be due to a real decline on the ground, but the Met Office warns that the current weather conditions in Iceland are presenting challenges to the monitoring efforts. Heavy winds and precipitation are expected to reduce the sensitivity of seismic and real-time GPS monitoring systems. Additionally, sea swells are affecting low-frequency measurements where waves appear as disturbances. We’ll need to wait some time to make sure that activity has really declined at the magma intrusion.

Work on the defense walls around Svartsengi had to be stopped because of the poor weather conditions and also because the Met Office issued a statement that it couldn’t monitor the area safely with air quality meters.

The construction is carried out day and night, with continious 12-hour shifts. The group, which numbers over 50 people, is working hard to finish the project quickly and efficiently. It should be remermerred that the earthern barriers are not meant to stop the lava, but divert it if it happened to threaten infrastructure.

Should lava pierce the surface, aother idea beside the earthern barriers would be to use powerful pumps that could possibly cool the lava inorder to slow it down and divert it from the settlements and infrastructure. A similar strategy was used during the 1973 eruption in Heimaey (Vestmann Islands) and proved successful to protect the harbour. A group of experts is expected to arrive in Iceland to evaluate whether the pump equipment is useful.

Sources : Met Office, Iceland Monitor.

Editor’s note : Regarding the magma intrusion, it is very useful to have seismic and ground deformation data. On the other hand, nothing, or very little, is said about the temperature and chemistry of surface emissions. We were told that SO2 had been detected in a borehole, therefore at depth, probably near a tongue of the intrusion in the process of cooling, which is not very significant, and it remains an isolated measurement. Apparently no thermal anomaly was detected by the satellites. I suppose the Met Office would have reported this.

Grindavik (Islande) : pas de retour de la population dans les prochains jours // Grindavik (Iceland): no return of the population in the coming days

L’activité sismique a été moins forte ces dernières heures sur la péninsule de Reykjanes, même si les instruments confirment l’intrusion magmatique dans la région. Pour l’instant, rien ne laisse prévoir une forte activité éruptive.

Comme je l’ai écrit précédemment, Grindavik (3 500 habitants) a été durement touchée par les séismes et la population a été évacuée par mesure de précaution. En effet, l’intrusion magmatique a été détectée sous la ville proprement dite, ce qui explique les dégâts causés aux habitations et aux infrastructures. Le chef de la Protection civile a indiqué le 12 novembre qu’il était peu probable que les habitants de Grindavík puissent regagner leur domicile dans un avenir proche. En effet, il y a plus de dégâts que prévu. Certaines parties de la ville sont privées d’eau chaude et d’électricité en raison des dégâts causés au système de distribution géré par la société HS Veitur dont les employés n’ont pas été autorisés à pénétrer dans les zones endommagées pour effectuer des réparations, en raison du danger.
Une nouvelle évaluation de la situation par le Met Office islandais devrait être publiée dans les prochaines heures. Cela permettra d’en savoir plus, notamment si le magma continue de se rapprocher de la surface.
Malgré la diminution actuelle de l’activité sismique, il est peu probable que les habitants de Grindavík puissent regagner leurs foyers dans un avenir proche, même si une éruption ne se produit pas dans les prochains jours. La Protection Civile a déclaré que « même si l’activité s’arrête complètement et que les scientifiques estiment que la crise est terminée, il faudra un certain temps avant de pouvoir être sûr que cette activité ne reprendra pas. Ce n’est qu’à ce moment-là que les habitants pourront rentrer chez eux. »
Source  : Iceland Review.

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15 heures : Le dernier bulletin du Met Office confirme que l’activité sismique est stable sur la péninsule de Reykjanes. Environ 900 événements ont été détectés dans la région de Grindavík depuis minuit. L’activité sismique traverse la partie sud de l’intrusion magmatique entre la rangée de cratères de Sundhnúkar et Grindavík, à une profondeur d’environ 2 à 5 km.
La déformation du sol est lente. L’imagerie satellite montre qu’elle atteint jusqu’à 1 m de déplacement vertical dans la partie ouest de Grindavík, suite à la propagation de l’intrusion magmatique. Il semble que la principale zone de remontée de magma vers la surface ait sa source dans le secteur de Sundhnúkur, à 3,5 km au nord-nord-est de Grindavík.
Il est intéressant de noter que les plus forts séismes (avec un maximum de M 3,4) ces dernières heures ont été détectés près d’Eldey, au sud-ouest de la péninsule de Reykjanes. Il y a de la sismicité le long du dyke qui se trouve sous Grindavík, et qui va d’un côté à Kleifarvatn et de l’autre côté au large de la pointe sud-ouest de la péninsule de Reykjanes.
Source : IMO, Iceland Monitor.

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20 heures : La dernière mise à jour du Met Office traite principalement de la déformation du sol dans le sud-ouest de l’Islande. La bonne nouvelle, en espérant qu’elle se confirme dans les prochains jours, est que l’amplitude de déformation du sol montre une diminution dans les données GPS au niveau de Grindavík.
L’interférogramme ci-dessous couvre la période du 3 au 11 novembre 2023 et montre une vaste zone de déformation liée à l’intrusion magmatique qui a commencé dans l’après-midi du 10 novembre au sein du système volcanique Reykjanes-Svartsengi. Cet interférogramme et le précédent (2-10 novembre) ont motivé la difficile décision prise par la Protection Civile d’évacuer la ville de Grindavík. Il a également permis de modéliser les dimensions de l’intrusion le 11 novembre. On obtient une longueur médiane du dyke de 15 km et une profondeur inférieure à 1 km sous la surface. L’imagerie montre un déplacement du sol de plus d’un mètre dans la partie ouest de Grindavík, provoqué par la propagation de l’intrusion magmatique. Il semble que la principale zone de remontée du magma ait sa source à proximité de Sundhnúkur, à 3,5 km au nord-nord-est de Grindavík.

Source: IMO

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Seismic activity has been less strong in the past hours on the Reykjanes Peninsula, although instuments confirm the magma intrusion in the region. For the moment, there is nothing to suggest that there will be a significant eruption.

As I put it before, Grindavik (pop. 3,500) has been severly impacted by the earthquakes and the population was evacuated as a precaution. Indeed, the magma intrusion has been detected beneath the city, which accounts for the damage tohomes and infrastructure. The Head of the Department of Civil Protection indicated on November 12th that it is unlikely that Grindavík residents will be able to return to their homes in the near future. Indeed, there is more damage than expected. Parts of the town are without hot water and electricity owing to damage to the distribution system of the HS Veitur utility company. The company employees have not been allowed to venture into those areas for repairs because of the danger.

A new assessment from the Icelandic Meteorological Office is expected to be published in the short term. It will provide a clearer picture of the situation, including whether the magma is still rising and how close it has risen to the surface.

Despite the current decrease in seismic activity, it is unlikely that Grindavík residents will be able to return to their homes in the near future, even if a volcanic eruption does not occur in the next few days. A Civil Protection said that “even if the activity completely stops, and scientists believe that this event is over, it will take some time before we can be certain that this activity will not pick up again. Only then will residents be allowed to return home.”

Source : Iceland Review.

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15:00 : The latest IMO bulletin confirms that seismic activity is stable son the Reykjanes Peninsula. Around 900 earthquakes have been detected in the area around Grindavík since midnight. The activity is spread through the southern part of the magma intrusion between Sundhnúkar crater row and Grindavík at a depth of about 2-5 km.

Ground deformation is still slow. Satellite imagery shows up to 1-m of vertical ground displacement in the western part of Grindavík, caused by the propagation of the magma intrusion. It looks as if the greatest area of magma upwelling is sourced close to Sundhnúkur, 3.5 km north-northeast of Grindavík.

It is interesting to notice that the largest earthquakes (with amaximum of M 3.4) that have hit in the last few hours have been detected close to Eld-ey, southwest of Reykjanes. There are earthquakes on both sides of the dike that lies underneath Grinda­vík, one side of Klei­far­vatn and the other side off the southwestern tip of the Reykja­nes­ peninsula.

Source : IMO, Iceland Monitor.

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08:00 pm : The Met Office’s latest update mainly deals with the ground deformation in SW Iceland. The good news, hoping it will be confirmed in the coming days is that decreasing rates of ground deformation are seen in GPS data from Grindavík.

The interferogram above covers the time period 3-11 November 2023 and shows an extensive deformation field related to the dike intrusion that began on the afternoon of November 10th within the Reykjanes-Svartsengi volcanic system. This interferogram and the previous one ( 2-10 November) supported the difficult decision made by Civil Protection to evacuate the town of Grindavík. It also enabled modelling of the dimensions of the dike intrusion on 11 November, which provided a median dike length of 15 km and top depth of less than 1 km below the surface. The imagery shows over 1-m of ground displacement in the western part of Grindavík, caused by the propagation of the magma intrusion. It looks as if the greatest area of magma upwelling is sourced close to Sundhnúkur, 3.5 km north-northeast of Grindavík.

Le jour ne s’est pas encore levé à Grindavik et tout est calme dans la ville (Image webcam)