Étiquette : seismicity

Retour sur l’éruption de Kamoamoa (Hawaii) en 2011 // The Kamoamoa eruption (Hawaii) in 2011

Au cours des 35 années qu’elle a duré, l’éruption du Pu’uO’o dans la Middle East Rift Zone (MERZ) du Kilauea a été l’occasion pour les scientifiques d’améliorer leur travail de recherche et de surveillance des volcans hawaiiens. Même les éruptions de courte durée, comme celle de Kamoamoa qui a duré quatre jours en 2011, ont offert des informations importantes.
Dans les mois qui ont précédé l’éruption de Kamoamoa, la lave a rempli le cratère du Pu’uO’o. Une inflation continue a été enregistrée au sommet du Kilauea et le long de la MERZ. Au fur et à mesure que le système se pressurisait, la sismicité augmentait dans la partie supérieure de la Zone de Rift Est (East Rift Zone) et le lac de lave sommital atteignait ses niveaux les plus élevés..
Le 5 mars 2011, une secousse et une augmentation de l’activité sismique, accompagnées d’une déflation rapide du Pu’uO’o, ont été observées en début d’après-midi. Un intrusion dans la partie supérieure de la zone de rift a fait s’évacuer le magma qui se trouvait sous le Pu’uO’o. Peu de temps après, le plancher du Pu’uO’o a commencé à s’affaisser et le niveau du lac de lave sommital a chuté.
Alertés par des alarmes sismiques en temps quasi réel et des données de déformation, les scientifiques du HVO ont rapidement effectué un survol de la zone et ont pu assister au début de l’éruption de Kamoamoa entre le Pu’uO’o et le cratère Napau.
Au cours des premiers jours, l’activité éruptive a oscillé entre deux systèmes de fractures, avec des bouches dont l’activité alternait. En début de journée le 8 mars 2011, l’éruption s’est concentrée sur les deux extrémités opposées des fractures. L’activité a diminué dans l’après-midi du 9 mars, et l’épisode éruptif de Kamoamoa a pris fin vers 22h30..
Le dyke et l’éruption qui a suivi ont joué un rôle de soupape et permis l’évacuation de la pression qui s’était accumulée depuis des mois dans le système d’alimentation du Kilauea.
Pendant l’éruption, afin de compléter les données en temps quasi réel fournies par les stations de surveillance du HVO, les scientifiques ont également récolté des échantillons de lave, effectué des mesures de gaz, cartographié les coulées de lave et les fractures, pris des photos et des notes sur le terrain. Toutes ces données importantes permettent de mieux comprendre les éruptions volcaniques et leurs processus.
Les analyses de plusieurs échantillons de lave prélevés tout au long de l’éruption ont montré que la lave était initialement plus évoluée que celle collectée sur le champs de lave du Pu’uO’o avant l’éruption de Kamoamoa. Cela signifie que le dyke qui a alimenté l’éruption a d’abord émis – ou s’est mélangé à – un magma plus ancien qui était stocké dans la zone de rift. Au fur et à mesure que l’éruption s’est poursuivie et que du magma juvénile est arrivé dans le système, la composition de lave a évolué pour ressembler à celle qui avait été émise précédemment au niveau du Pu’uO’o. Il est intéressant de noter qu’une évolution semblable de la composition de la lave a été observée au début de l’éruption de 2018.
Source : USGS, HVO.

J’étais à Hawaii quelques jours avant le début de l’éruption de Kamoamoa. Vous pourrez voir ci-dessous quelques photos du puits de lave sommital, du cratère du Pu’uO’o et de l’East Rift Zone où la lave commençait déjà à s’écouler.

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The 35-year-long Pu’uO’o eruption on Kilauea’s Middle East Rift Zone (MERZ) was a remarkable opportunity for scientists to improve volcano research and monitoring. Even short-lived episodes in this eruption, like the four-day-long Kamoamoa eruption, offered important insights.

In the months leading up to the 2011 Kamoamoa eruption, lava filled Pu’uO’o crater. Steady inflation was recorded at the summit and the MERZ. As the system pressurized, seismicity increased in the upper East Rift Zone and the summit lava lake rose to the highest levels recorded before that time.

On March 5th, 2011, seismic tremor and increased earthquake activity, accompanied by rapid deflation at Pu’uO’o, began abruptly in the early afrternoon. An intrusion uprift drew magma away from beneath Pu’uO’o. Shortly after, the Pu’uO’o crater floor began to subside and the summit lava lake level dropped.

HVO alerted by near real-time seismic alarms and deformation data, quickly conducted an overflight of the area and witnessed the start of the Kamoamoa eruption between Pu’uO’o and Napau craters.

In the first few days, eruptive activity shifted around two fissure systems with vents repeatedly starting and stopping. Early on March 8th, the eruption focused on the two opposite ends of the fissures. The activity waned in the afternoon of March 9th, and around 10:30 p.m. the Kamoamoa eruptive episode was over.

The dike and subsequent eruption acted as a pressure release valve of Kilauea’s magma plumbing system that had been pressurizing for months.

During the eruption, to supplement the near real-time data from HVO monitoring stations, scientists also collected lava samples and gas measurements, mapped lava flows and ground cracks, took photos and detailed field notes. These important data sets help to better understand volcanic eruptions and their processes.

Analyses of multiple lava samples taken throughout the eruption showed that the erupted lava was initially more evolved than the lava collected on the Pu’uO’o flow fields prior to the Kamoamoa eruption. This means that the dike which fed the eruption either pushed out, or mixed with, a body of cooler magma that had been stored in the rift. As the eruption continued, the lava compositions began to resemble those previously erupted at Pu’uO’o, as juvenile lava flushed through the system. This is what happened in the beginning of the 2018 eruption.

Source : USGS, HVO.

I was in Hawaii a few days before the start of the Kamoamoa eruption. Here are some photos of the summit lava pit crater, the Pu’uO’o crater and the East Rift Zone where lava was already beginning to flow.

Photos : C. Grandpey

La musique du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s music (Hawaii)

Différentes sortes de perturbations peuvent affecter le réservoir magmatique ou le lac de lave au sommet du Kilauea : arrivée de poches de gaz, effondrements des parois du cratère dans le lac de lave, etc. Lorsqu’un réservoir magmatique ou un lac de lave est perturbé, le fluide qu’il contient peut réagir de diverses manières. Dans un lac de lave, comme celui qui existait de 2008 à 2018 dans le cratère de l’Halema’uma’u, ces mouvements de fluides peuvent parfois être observés sous forme d’ondulations ou de clapotis à la surface du lac.
Il est possible de détecter des mouvements de magma en profondeur en utilisant des sismomètres pour mesurer les vibrations du sol. Toutefois, les signaux sismiques générés par le mouvement du magma sont souvent différents des autres types de signaux sismiques. Comparé aux séismes conventionnels, le magma en mouvement génère habituellement des vibrations relativement lentes au moment où le sol monte et descend pendant un laps de temps de plusieurs secondes ou dizaines de secondes.
Pendant des décennies, les scientifiques ont interprété ces signaux sismiques comme des preuves de migration ou d’accumulation du magma en profondeur, susceptibles d’annoncer une éruption imminente. Ces dernières années, toutefois, ils ont acquis de nouvelles méthodes pour interpréter ces signaux sismiques et pour résoudre les propriétés des systèmes magmatiques.
Un réservoir magmatique ou un lac de lave vibrent plus fortement à certaines fréquences – les fréquences de résonance – qui dépendent de la géométrie du réservoir magmatique ou du lac de lave, mais aussi des propriétés du magma ou de la lave qui s’y trouve, comme la température et la teneur en gaz. Ces vibrations ressemblent à la façon dont les notes de musique produites par un instrument comme une flûte de pan sont liées à la forme de l’instrument et aux propriétés de l’air qu’il contient.
Si un magma ou une lave est très fluide, une seule perturbation peut faire résonner le corps magmatique pendant des dizaines de minutes (voir figure ci-dessous).
Les variations dans les fréquences de résonance peuvent indiquer des changements dans la quantité de gaz contenue dans le magma ou la lave, facteur important pour comprendre son potentiel éruptif. De plus, des fluctuations dans la durée de résonance peuvent indiquer des changements dans la température du magma ou de la lave, ce qui indique aux scientifiques une possible arrivée de magma juvénile à haute température.
Une telle résonance a permis de déterminer la géométrie du système magmatique sommital peu profond du Kilauea. Les scientifiques ont constaté que le conduit reliant le réservoir sommital peu profond au lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u de 2008 à 2018 mesurait plus de 15 mètres de large. Cette résonance a également révélé la dynamique complexe du magma au cours de la dernière décennie, ce qui explique le niveau d’activité élevé du volcan Kilauea.
Source : HVO.
L’article ne précise pas si le Kilauea vibre ces jours-ci, mais l’activité dans le cratère de l’Halena’uma’u est relativement faible. La lave alterne apparitions et disparitions sur le plancher du cratère.

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Different types of disturbances may affect Kilauea’s summit magma reservoir or the lava lake : rising gas pockets, the fall of wall rocks into a lava lake, and so on. When a body of magma or lava is disturbed, the fluid in it can respond in a variety of ways. In a lava lake, such as the one that existed from 2008–2018 in Halema‘uma‘u crater, these fluid motions can sometimes be observed as ripples or sloshing of the surface.

One can also detect deeper magma motion by using seismometers to measure ground vibrations. The seismic signals generated by magma motion are often distinct from other types of seismic signals. Compared to normal earthquakes, magma motion usually produces relatively slow vibrations, where the ground rises and falls over several seconds or tens of seconds.

For decades scientists have been interpreting these seismic signals as evidence of underground magma migration or accumulation, which can be used to look for signs that might indicate an impending eruption. In recent years, scientists have been learning new methods to use these seismic signals to resolve properties of underground magma systems.

Magma or lava bodies vibrate most strongly at certain frequencies – resonant frequencies – that depend on the body’s geometry and the properties of the magma or lava it contains, such as temperature and gas content. This is similar to how the musical notes produced by an instrument like a pan flute depend on the instrument’s shape and the properties of the air in it.

If a magma or lava is very fluid, then a single perturbation can cause the magma body to resonate for tens of minutes (see figure below).

Changes in the resonance frequencies can indicate changes in the amount of gas contained within the magma or lava, which is important for understanding its eruptive potential. Additionally, changes in the resonance duration can indicate changes in the magma or lava temperature, which tells scientists if fresh hot magma is being brought up from deeper in the earth.

Such resonance has helped to reveal Kilauea’s shallow summit magma system geometry, for example suggesting that the conduit connecting its shallow summit magma reservoir with the overlying lava lake in Halema‘uma‘u from 2008–2018 was more than 15 meters wide. It has also revealed complex magma dynamics over the past decade which inform the restless nature of Kilauea Volcano.

Source : HVO.

The article does not specify whether Kilauea is vibrating these days, but activity within Halena’uma’u Crater is quite low, with lava appearing or disappearing on the crater floor.

Le graphique du haut montre le tracé d’un séisme classique peu profond, de magnitude M 2,0 enregistré en 2013 à quelques kilomètres au sud du sommet du Kilauea.

Le tracé du bas montre un enregistrement sismique, effectué en 2013, de la résonance du magma lors de l’impact produit par un rocher qui s’était détaché d’une paroi du cratère de l’Halema’uma’u. On notera les différentes échelles de temps; le séisme classique n’a duré qu’une vingtaine de secondes alors que chaque cycle d’oscillation du magma dans le graphique du bas a duré 40 secondes et les vibrations ont continué pendant plus de 20 minutes.

Islande : après avoir pataugé dans la sismicité, on s’enlise dans le magma! // Iceland : wading through seismicity and gertting stuck in magma!

Il semble que la situation soit redevenue normale d’un point de vue sismique sur la péninsule de Reykjanes. Il y a quelques semaines, un essaim sismique intense accompagné d’une déformation du sol a incité les scientifiques islandais à penser qu’il s’agissait d’une intrusion magmatique et qu’une nouvelle éruption était probable dans la région du Fagradalsfjall. Manque de chance! Le nombre de secousses a diminué dans les jours suivants et aucune éruption n’a eu lieu.
Aujourd’hui, les dernières données indiquent que le magma de l’intrusion a peut-être commencé à se solidifier sous terre. Les scientifiques s’appuient sur des similitudes entre l’activité actuelle sur la péninsule de Reykjanes et la situation de Kröflueldar entre 1975 et 1984 quand plusieurs intrusions magmatiques se sont formées, mais seules certaines d’entre elles ont atteint la surface et donné lieu à des éruptions volcaniques. Dans une note précédente, j’ai expliqué que j’avais observé une situation similaire en 1989 dans la région du Krafla où une intrusion magmatique n’avait pas déclenché d’éruption.
Le déplacement des stations GPS à proximité de la Geldingadalir a considérablement diminué. Le phénomène indiquait une déformation de la surface mais quasiment aucun mouvement n’a été détecté depuis le 28 décembre 2021.
Les modèles indiquent que l’intrusion magmatique qui vient d’avoir lieu représente environ la moitié de celle qui a précédé l’éruption dans la Geldingadalir, soit environ 18 millions de mètres cubes. Les scientifiques pensent que la partie supérieure de l’intrusion magmatique se trouve une profondeur de 1,5 km.
Les modèles et les dernières mesures indiquent que le magma a commencé à se solidifier et plus le temps passe, moins il y a de chance que l’intrusion magmatique débouche sur une éruption volcanique.
Bien qu’il n’y ait pas de nouvelle éruption, le champ de lave créé par la dernière éruption dégage encore beaucoup de chaleur. On peut parfois voir des nuages de vapeur s’en échapper, mais ce n’est pas le signe d’une hausse d’activité. Les autorités islandaises ont vivement conseillé aux visiteurs de ne pas se déplacer sur le champ de lave en raison du risque d’effondrement des tunnels et autres cavités.
Source: Iceland Review.

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It looks as if the situation has gone back to normal from a seismic point of view on the Reykjanes Peninsula. A few weeks ago, an intense seismic swarm accomapnied by ground deformation led Icelandic scientists to think it was a magma intrusion and that another eruption was likely in the Fagradalsfjall area. Hard luck! The number of earthquakes declined in the following days and no eruption occurred.

Today, new data indicates that the magma of the intrusion might have begun to solidify underground. Scientists have speculated on the similarities of the current activity in Reykjanes with the 1975-1984 Kröflueldar, where several magma intrusions formed but only some of them reached the surface in volcanic eruptions. In a previous post, I explained I had observed a similar situation in 1989 in the Krafla area where a magma intrusion did not trigger an eruption.

GPS station movement close to Geldingadalir has decreased significantly. The movements indicate deformation in the surface but almost no movement has been detected since December 28th, 2021.

Models indicate that the magma intrusion is about half the size of the one that preceded the Geldingadalir eruption, around 18 million cubic meters. They also believe the top of the magma intrusion has reached a depth of 1,5 km.

Models and latest measurements indicate that the magma has begun to solidify and the longer time passes without changes in the activity, the lesser the chance that the magma intrusion will culminate in a volcanic eruption.

While there is no new eruption yet, there is still considerable heat in the new lava field by the former eruption site. One can sometimes see steam rising from the lava field but this is not an indicator of increased activity. Icelandic authorities have warned visitors against walking on the lava field because of the risk of tunnel and cavity collapses.

Source: Iceland Review.

Des nuages de vapeur continuent à s’échapper du champ de lave (Photo: C. Grandpey)

 

Péninsule de Reykjanes (Islande) : pétera…ou pétera pas? // Eruption…or no eruption?

En lisant la presse islandaise du 5 janvier 2022, on apprend que de nouvelles mesures satellitaires analysées par des scientifiques du Met Office islandais (IMO) indiquent qu’il y a environ 50% de chances pour qu’une nouvelle éruption se déclenche dans le secteur du Fagradalsfjall. En effet, ces mesures indiquent que la chambre magmatique sous le Fagradalsfjall se trouve une profondeur d’environ 1 500 mètres et s’est élevée d’environ 100 mètres au cours des cinq derniers jours. Il y a huit jours, on situait la chambre à environ deux kilomètres de profondeur. Il semble donc qu’elle se soit élevée considérablement vers la surface. Les scientifiques islandais ajoutent que cette chambre, apparue en décembre 2021, présente une taille qui est environ la moitié de celle du printemps 2021. La chambre magmatique actuelle aurait un volume d’environ 18 millions de mètres cubes, tandis que celle qui a conduit à l’éruption de mars 2021 avait un volume d’environ 35 millions de mètres cubes. En conséquence, se référant aux estimations actuelles, l’IMO conclut qu’il y a maintenant environ 50 pour cent de chances qu’une éruption ait lieu même si, considérant le volume actuel de la chambre magmatique, elle devrait être considérablement moins puissante que celle du printemps dernier.
L’essaim sismique qui a commencé dans la région du Fagradalsfjall le 21 décembre s’est bien calmé depuis cette époque. Les volcanologues islandais disent que la situation actuelle rappelle beaucoup les événements de mars dernier, d’autant plus qu’une déformation du sol a été enregistrée par le réseau GPS dans la région.
Pour le moment, la sismicité est remarquablement faible sur la péninsule de Reykjanes. Reste à voir si les événements volcaniques aiment se répéter dans cette partie de l’Islande. Il se pourrait aussi que l’intrusion magmatique reste en l’état et ne se solde pas par une éruption. Ce ne sont là que des hypothèses et notre capacité à prévoir les éruptions ne nous permet pas d’en savoir plus. Restons humbles devant la Nature…
Source : Reykjavik Grapevine.

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Reading the Icelandic press on January 5th, 2022, we learn that new satellite measurements examined by scientists at the Icelandic Met Office indicate about a 50% chance that there will be another eruption at Fagradalsfjall. These measurements indicate that the magma chamber under Fagradalsfjall is about 1,500 metres deep, and has risen by about 100 metres over the past five days. Eight days ago, the chamber was believed to be about two kilometres deep. It looks as if it is rising at a significant rate. Icelandic scientists add that this chamber, which appeared in December, is about half the size of the one that appeared in the spring of 2021. This means that the current magma chamber is estimated to be 18 million cubic metres, while the one that led to the March 2021 eruption was about 35 million cubic metres. As a consequences, referring to the current estimates, IMO says there is now about a 50/50 chance of an eruption, although at the magma chamber’s current volume, it should be considerably less powerful than last spring’s.

The seismic swarm that began in the Fagradalsfjall area on December 21st has since died down. Icelandic volcanologists say this is very reminiscent of events from last March, all the more as land deformation has been recorded by GPS instruments in the area.

For the moment, seismicity is remarkably low on the Reykjanes peninsula. Let’s see if volcanic events enjoy repeating themselves in that part of the country. It could also be that the magma intrusion is not floowed by an eruption. All these are just hypothesise and our ability to predict eruption remains low…. Let’s be humble in front of Nature…

Source : Reykjavik Grapevine.

Situation sismique sur la péninsule de Reykjanes le 5 janvier 2022