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Retour sur l’éruption sous-marine du volcan Havre (Iles Kermadec) en 2012 // Return on the 2012 submarine eruption of Havre Volcano (Kermadec Islands)

En 2012, une puissante éruption sous-marine a secoué le volcan Havre, dans les îles Kermadec, à environ 1000 km de l’île du Nord de la Nouvelle-Zélande. A l’époque, j’avais publié plusieurs articles à propos de cet événement.
Dans une étude de deux ans, publiée dans la revue Science Advances, des chercheurs ont reconstitué l’éruption qui fut plus importante que n’importe quelle autre sur Terre au cours du 20ème siècle. Les chercheurs de l’Université de Tasmanie (Australie) ont utilisé des robots pour explorer le volcan sous-marin et mieux comprendre ce qui se passe sous la surface de la Terre. En 2015, ils ont envoyé un véhicule sous-marin autonome (AUV) et une douzaine d’autres engins télécommandés pour cartographier et observer le volcan, et collecter des échantillons de roches.
L’événement de 2012 a été révélé lorsque les satellites ont détecté un banc de pierre ponce d’une superficie de quelque 400 kilomètres carrés à la surface de l’océan. Le volcan à l’origine de l’éruption avait été découvert une dizaine d’années plus tôt.

Source: NASA

 Les robots ont observé 14 bouches éruptives sur le volcan Havre ;  ils ont mesuré la quantité de lave et de roche émise sur le site. A lui seul, le nombre de bouches éruptives montre la puissance de l’éruption le long d’une impressionnante ligne de fractures dans la structure du volcan.
Selon un chercheur, « c’est le premier événement avec un magma à forte teneur en silice où nous sommes en mesure de vérifier si la pression hydrostatique a supprimé l’explosivité ». Les scientifiques ont pu démontrer que 80% du volume de pierre ponce avait alimenté le banc à la surface de l’Océan Pacifique avant son échouage sur les plages de l’île de Micronésie et sur le littoral oriental de l’Australie.
L’éruption a recouvert le volcan de cendre et de ponce et a anéanti la vie qui s’y trouvait. Les biologistes ont hâte de savoir comment les espèces recolonisent un territoire et quelle est leur provenance. Une étude plus approfondie pourrait donner aux scientifiques une meilleure idée de la façon dont ces environnements renaissent, non seulement après les éruptions de volcans sous-marins, mais aussi lorsqu’ils sont soumis à l’exploitation minière des fonds marins.

Sources: New Zealand Herald et Newsweek.

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In 2012, a powerful undersea eruption occurred on the seafloor Havre volcano, which lies in the Kermadec Islands, about 1000 km off the North Island of New Zealand. I had published several posts on this blog about the event.

In a two-year study published in the journal Science Advances, researchers have pieced together the eruption that proved larger than any on land in the past century. The researchers from the University of Tasmania in Australia, used robot submarines to probe the underwater volcano, and could reshape our understanding of what is happening beneath the Earth’s surface. In 2015, they sent an autonomous underwater vehicle (AUV) and a team of a dozen remotely operated vehicles to map, observe and collect samples from the volcano.

The 2012 event was revealed when satellite imagery picked up a pumice raft spread across some 400 square kilometres of ocean. The volcano that produced the eruption had been discovered only a decade earlier.

The robots looked at 14 different vents on the Havre volcano to better measure the amount of lava and rock at the site. That number of vents alone pointed to the significance of the event, punching holes along a huge tear line in the volcano’s structure.

According to one researcher, “This was the first event of high silica magma composition where we are able to provide the constraints that test whether the hydrostatic pressure did suppress explosivity”. The scientists were able to demonstrate that 80 per cent of the volume of the pumice was delivered to the pumice raft and efficiently dispersed into the Pacific Ocean landing on Micronesian island beaches and the East Australian seaboard.

The eruption blanketed the volcano with ash and pumice and devastated the biological communities. Biologists are interested to learn more about how species recolonise, and where those new species are coming from. Further study may give scientists a better sense of how these environments rebound not only after submarine volcanoes, but also when subjected to seafloor mining.

Sources: New Zealand Herald and Newsweek.

Plancher océanique autour du volcan de Havre avec, en rouge, la lave de l’éruption de 2012. (Source : University of Tasmania)

En attendant la prochaine éruption à Auckland (Nouvelle Zélande) // Waiting for the next eruption in Auckland (New Zealand)

drapeau-francaisNous ne savons pas prévoir les éruptions à court terme, mais les Néo-Zélandais sont en mesure de dire que la prochaine grande éruption à Auckland est susceptible d’être causée par un volcan qui n’existe pas encore!
Une étude publiée dans le Journal of Volcanology and Geothermal Research s’appuie sur une hypothétique éruption d’une durée de deux mois près du pont de Mangere, dans le sud d’Auckland. Les scientifiques de GNS Science, de l’Université de Canterbury et de l’Université Massey ont examiné les dangers immédiats d’une telle éruption et l’impact qu’elle pourrait avoir sur les infrastructures essentielles de la ville d’Auckland. L’auteur principal de l’étude pense que même si les scientifiques ne savent pas où aura lieu la prochaine éruption, l’imaginer leur permettra de mieux y faire face. L’étude a mis l’accent sur le ravitaillement en carburant, les voies de communications routières et ferroviaires, les ports, les aéroports, l’approvisionnement en eau et les télécommunications afin d’obtenir une image dynamique de la ville d’Auckland dans une telle circonstance.
La topographie de la ville d’Auckland montre qu’il n’y a que trois lignes électriques principales qui alimentent Auckland et le Northland. Cela signifie que, par exemple, un problème sur la ligne Mangere pourrait affecter toute la région. Si les approvisionnements en électricité de la ville étaient affectés par une éruption, les habitants d’Auckland et du Northland pourraient connaître des pannes d’une durée comprise entre un mois et un an, voire plus.
Le champ volcanique d’Auckland a une très forte densité de population, la plus élevée au monde pour un site de ce type. Il est vieux de 250 000 ans et a connu 55 éruptions. La plus récente est celle de Rangitoto il y a environ 600 ans.
La plupart des volcans d’Auckland sont monogéniques, ce qui signifie qu’ils n’entrent en éruption qu’une seule fois. Il est donc très probable que le prochain volcan à Auckland entrera en éruption dans un tout nouveau secteur impossible à prévoir. Toutefois, même s’ils ne peuvent pas dire où la prochaine éruption aura lieu, les scientifiques du GNS sont certains qu’elle aura lieu un jour ou l’autre.
L’étude est le premier document à présenter le scénario détaillé d’une éruption à Auckland depuis les années 1990. En novembre 2007 et mars 2008, la Protection Civile avait mis sur pied l’«Exercice Ruaumoko», destiné à voir comment réagirait le pays lors de la période précédant une éruption, mais aucun bilan de cet exercice n’a jamais été communiqué.
L’activité volcanique prise en compte dans l’étude s’étend sur 10 semaines: deux semaines de non activité, quatre semaines d’activité faible à élevée et quatre semaines d’activité éruptive totale. Le scénario éruptif imagine l’apparition d’un cône de 800 mètres de diamètre qui s’accroît au cours de l’éruption pour atteindre  environ 1200 mètres. Une première coulée pyroclastique représente le «pire scénario», avec une destruction totale dans un rayon de 2,5 km de la bouche éruptive et d’importants dégâts à la plupart des édifices, et la destruction de structures plus fragiles jusqu’à 6 km de distance. La coulée de lave est censée avoir 10 mètres d’épaisseur et des vagues de tsunami de 2 mètres de haut sont prévues sur le littoral
Source: Organes de presse néo-zélandais..

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drapeau-anglaisWe are not able to predict eruptions in the short term, but in New Zealand, they are able to say that Auckland’s next big eruption is likely to come from a volcano that doesn’t yet exist!

A research paper, released in the Journal of Volcanology and Geothermal Research, is based on a hypothetical two-month-long period of unrest and eruption near Mangere Bridge, in south Auckland. Geoscientists from GNS Science, the University of Canterbury and Massey University looked at the immediate hazards of an eruption and the impact it could have on Auckland’s critical infrastructure. The lead author of the study said that while scientists had no idea where the next eruption will take place, they could be better prepared by looking at how to respond. The study looked at fuel, roads, rail, ports, aviation, water supply and telecommunications to get a dynamic picture of how Auckland would hold up.

The geography of Auckland means there are only three main electricity lines supplying Auckland and Northland with power. This means that, for instance, a power disruption to the Mangere line could affect the entire region. If electricity supplies to the city were comprised during an eruption, residents in Auckland and Northland could experience rolling outages from anywhere between a month to a year or more.

The Auckland volcanic field is the most densely populated field of its type in the world. The field is 250,000 years old and there have been 55 recorded eruptions, the most recent being Rangitoto around 600 years ago.

Most Auckland volcanoes are monogenic, meaning they only erupt once, so it is very likely that the next volcanic vent in Auckland will erupt in an entirely new location which cannot be predicted. While they can’t say where the next eruption will be, GNS scientists say they are certain that there will be a future eruption.

The paper presents the first complete eruption scenario developed for Auckland since the 1990s. In November 2007 and March 2008, Civil Defence carried out ‘Exercise Ruaumoko’, which tested nationwide preparedness during the ‘unrest’ period leading up to an eruption, but didn’t assess the aftermath.

The volcanic activity in the study spans 10 weeks: two weeks of non activity, four weeks of low to heightened activity and four weeks of eruptive activity. The eruptive scenario imagines that an 800 metre-diameter volcanic vent emerges, expanding over course of the eruption to around 1200metres. The first pyroclastic surge represents the « worst case scenario », resulting in complete destruction within 2.5km of the vent, severe damage to most structures and destruction of weaker structures as far as 6km away. The lava flow is assumed to be 10metres thick, and 2 metre-high tsunami waves are predicted for the shoreline.

Source: New Zealand news media.

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Vue de la ville d’Auckland (Photo: C. Grandpey)

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Rangitoto, site de la dernière éruption dans la région d’Auckland.

(Crédit photo: Wikipedia)

Nouvelle approche des bassins hydrothermaux de Yellowstone // New approach of Yellowstone’s hydrothermal basins

drapeau-francaisUne nouvelle étude permettant d’obtenir une vue sans précédent de la croûte terrestre sous le Parc National de Yellowstone débutera demain 7 novembre 2016 par un levé électromagnétique et magnétique (HEM) à partir d’un hélicoptère. Des scientifiques de l’USGS, de l’Université du Wyoming et de l’Université d’Aarhus au Danemark espèrent répertorier séparément les zones d’eau douce froide, d’eau salée chaude, de vapeur, d’argile et de roches non altérées pour mieux comprendre les innombrables systèmes hydrothermaux de Yellowstone. Les vols héliportés se poursuivront pendant les deux à quatre semaines suivantes.
Bien que les systèmes hydrothermaux du Parc soient bien cartographiés à la surface, les systèmes d’écoulement des eaux souterraines sont pratiquement inconnus. Les relevés HEM, effectués par SkyTEM, fourniront une première image souterraine des systèmes hydrothermaux de Yellowstone, avec les signatures géophysiques des geysers, des sources chaudes, des mares de boue et des bouches de vapeur à des profondeurs supérieures à 300 mètres.
Un hélicoptère se déplaçant à environ 60 mètres au-dessus de la surface du sol, évoluera selon des grilles de vol pré-établies en se concentrant sur le couloir Mammoth-Norris, les Upper et Lower Geyser Basins et la partie nord du lac Yellowstone. Un système électromagnétique, avec des allures de hula hoop géant, sera suspendu sous l’hélicoptère (voir photo ci-dessous). Cet équipement est capable de détecter et d’enregistrer de minuscules tensions liées à la conductivité électrique du sol.
Ces observations, combinées à des données géophysiques, géochimiques et géologiques existantes, permettront de combler une lacune majeure entre les systèmes hydrothermaux de surface et le système magmatique en profondeur. Par exemple, des recherches montrent que l’eau chaude qui jaillit des geysers de Yellowstone provient d’anciennes précipitations, sous forme de neige et de pluie qui percolent dans la croûte, avant d’être chauffées et de finalement remonter à la surface. Ce processus peut prendre des centaines voire des milliers d’années, mais on sait peu de choses sur le cheminement de ces eaux.
Source: USGS.

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drapeau-anglaisA new study providing an unprecedented regional view of the Earth’s crust beneath Yellowstone National Park will begin with a helicopter electromagnetic and magnetic (HEM) survey tomorrow November 7th, 2016. Scientists from the USGS, University of Wyoming and Aarhus University in Denmark hope to distinguish zones of cold fresh water, hot saline water, steam, clay and unaltered rock from one another to understand Yellowstone’s myriad hydrothermal systems. The flights will continue for the next two to four weeks.

Although the park’s hydrothermal systems are well mapped at the surface, their subsurface groundwater flow systems are almost completely unknown. The HEM survey, operated by SkyTEM, will provide the first subsurface view of Yellowstone’s hydrothermal systems, tracking the geophysical signatures of geysers, hot springs, mud pots and steam vents to depths in excess of 300 metres.

A low flying helicopter, about 60 metres above the ground’s surface, will travel along pre-planned flight grids focusing on the Mammoth-Norris corridor, Upper and Lower Geyser Basins and the northern part of Yellowstone Lake. An electromagnetic system, resembling a giant hula hoop, will be suspended from the helicopter’s base (see photo below). The equipment senses and records tiny voltages that can be related to the ground’s electrical conductivity.

These observations, combined with existing geophysical, geochemical and geological data, will help close a major knowledge gap between the surface hydrothermal systems and the deeper magmatic system. For example, research shows that the hot water spurting from Yellowstone’s geysers originates as old precipitation, snow and rain that percolates down into the crust, is heated and ultimately returns to the surface. This process takes hundreds if not thousands of years. Little, however, is currently known about the paths taken by the waters.

Source: USGS.

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Exemple de levé électromagnétique et magnétique SkyTEM au-dessus de Spirit Lake, près du Mt St Helens, avec le Mt Adams à l’arrière-plan. (Source: USGS)

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Norris Geyser Basin, l’un des endroits les plus chauds du Parc de Yellowstone.

(Photo: C. Grandpey)

 

Etude des éruptions phréatiques du Poás (Costa Rica) // Study of phreatic eruptions at Poás volcano (Costa Rica)

drapeau-francaisLes éruptions phréatiques sont parmi les dangereuses et ont fait de nombreuses victimes. Il suffit de se rappeler l’éruption du Mt Ontake (Japon) en septembre 2014 qui a surpris des randonneurs et tué une cinquantaine d’entre eux. Les éruptions phréatiques sont extrêmement difficiles à prévoir car elles se produisent souvent avec peu ou pas de signes précurseurs.
Récemment, des chercheurs d’Amérique Centrale ont mesuré les émissions de gaz au niveau du lac de cratère du Poás (Costa Rica) pour essayer de détecter certains éléments précurseurs des éruptions phréatiques majeures. Le cratère du Poás est visité par des milliers de touristes chaque année et des explosions phréatiques se produisent fréquemment au niveau du lac. Elles peuvent se présenter sous la forme de simples petits jets de gaz ou d’explosions beaucoup plus puissantes qui projettent des roches, des sédiments, de la vapeur et de l’eau à plus de 400 mètres au-dessus de la surface du lac.
L’objectif des mesures était de quantifier les gaz émis (CO2, SO2, H2S) et de contrôler les variations dans leur composition. Avant cette étude, on pensait que les éruptions phréatiques étaient principalement générées par des changements dans les systèmes hydrothermaux et se produisaient sans signes précurseurs mesurables. La nouvelle étude montre qu’il se produit des changements évidents dans la composition des gaz juste avant les éruptions phréatiques du Poás, et qu’ils sont générés par de brèves périodes d’injection de gaz à haute température en provenance du système magmatique profond.
Les chercheurs ont mesuré in situ les gaz émis par le lac de cratère en utilisant une station d’analyses fixe de gaz multiples sur une période d’activité phréatique de deux mois en 2014. (Le lac a montré une activité phréatique intense entre 2006 et 2014.)
La précision des mesures est très importante pendant les analyses de gaz multiples. La station mesure les rapports entre les gaz, tels que SO2 / CO2 et H2S / SO2. Les premiers tests ont démontré que l’apparition d’éruptions et un rapport SO2 / CO2 élevé sont statistiquement corrélés, et qu’il existe une relation entre une période éruptive calme et un rapport SO2 / CO2 faible. Les données sur la composition des gaz présentent des variations significatives dans le rapport entre le SO2 et le CO2 ; il y a une corrélation entre ces variations d’une part et la fréquence et l’intensité des éruptions phréatiques d’autre part. Les scientifiques ont remarqué que la composition des gaz émis directement par le lac du Poás se rapproche de celle des gaz magmatiques les jours qui précèdent de fortes éruptions phréatiques. Les mesures de gaz effectuées à l’aide d’un mini-DOAS (spectroscopie d’absorption optique différentielle) montrent que les  émissions élevées de SO2 du lac se produisent pendant l’activité éruptive et sont également associées à un rapport SO2 / CO2 élevé. Ces résultats laissent supposer que de courtes périodes d’injection de gaz magmatiques très chauds sont directement responsables de l’apparition d’éruptions phréatiques ponctuelles.
Ces résultats montrent également que la surveillance continue des gaz émis par le Poás peut constituer un moyen efficace de prévision des éruptions phréatiques. Le principal problème à résoudre est le fonctionnement de l’instrument de mesure dans des conditions extrêmement difficiles. Les composants périphériques de la station ont été détruits par une puissante éruption en juin 2014, ce qui a mis un terme aux manipulations. Cependant, l’instrument proprement dit a survécu et analyse actuellement les changements dans la composition des gaz fumerolliens.
Il y a encore beaucoup de choses que les scientifiques ne connaissent pas dans les interactions entre les gaz magmatiques et les systèmes hydrothermaux. Cette étude montre en particulier que la cinétique joue un rôle majeur dans ces systèmes. La plupart des modèles géochimiques utilisés pour comprendre le dégazage volcanique supposent des conditions d’équilibre. Une fois que l’on aura admis que des facteurs cinétiques sont souvent plus influents que les conditions d’équilibre, on aura franchi un pas important dans la compréhension des processus de dégazage volcanique.
Source: Université du Nouveau-Mexique: http://www.unm.edu/

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drapeau-anglaisPhreatic eruptions are among the most dangerous and have claimed lots of victims. One just needs to remember the eruption of Mt Ontake (Japan) in September 2014 that surprised trekkers and killed about 50 of them. Indeed, phreatic eruptions are extremely difficult to forecast, often occurring with little or no precursors.

Recently, Central American researchers measured gas emissions from the crater lake at Poás volcano in Costa Rica, in an attempt to determine some of the precursors to major volcanic eruptions. The Poás crater is visited by thousands of tourists every year. Phreatic explosions frequently occur from the lake, ranging from minor gas bursts to highly explosive jets ejecting rocks, sediments, vapour and lake water to more than 400 metres above the lake surface.

The initial goal of the study was to quantify gas fluxes (CO2, SO2, H2S) from the volcano and to monitor changes in gas compositions. Before this study, phreatic eruptions were primarily thought to be generated by changes in hydrothermal systems, and to occur with no appreciable precursors. The new study shows that there are clear short-term changes in gas compositions prior to phreatic eruptions at Poás, and that they are generated by short-period changes in high temperature volcanic gas input from  the deep magmatic system.

The Central American researchers measured gas emissions from the crater lake in situ using a fixed multiple gas analyzer station (Multi-GAS) during a two month period of phreatic activity in 2014. (The lake was the site of intense phreatic eruptive behavior between 2006 and 2014.)

Both accuracy and precision are important in the Multi-GAS measurements. The Multi-GAS instrument measures gas ratios, such as SO2/ CO2 and H2S / SO2. Diagnostic tests proved that the occurrence of eruptions and high SO2/ CO2 are statistically correlated, and that the occurrence of quiescence and low SO2/ CO2 are also correlated. The gas composition data show significant variations in the ratio between SO2 and CO2, which are statistically correlated with both the occurrence and the size of phreatic eruptions. The scientists found that the composition of gas emitted directly from the lake approaches that of magmatic gas days before large phreatic eruptions. Gas flux measurements conducted using mini-DOAS (differential optical absorption spectroscopy) show that high emission rates of SO2 from the lake occur during eruptive activity and are also associated with high SO2/CO2. Importantly, the results suggest that short-period pulses of magmatic gas and heat are directly responsible for generating individual phreatic eruptions.

These results show that high-frequency gas monitoring may provide an effective means of forecasting phreatic eruptions. The biggest challenge to this monitoring approach is maintaining the Multi-GAS instrument in extremely harsh conditions. Peripheral components of the station were destroyed by a large eruption in June 2014, which spelled the end of the lake gas emission experiment. However, the instrument survived and is currently monitoring changes in fumarole gas composition.

There are still many things scientists do not know about the interactions between magmatic gases and hydrothermal systems. This study shows in particular that kinetics are very important in these systems. Most geochemical models that are used to understand volcanic degassing assume equilibrium conditions. Once it is accepted that kinetic factors are often more influential than equilibrium conditions, a closer to understanding of volcanic degassing processes will probably be reached.

Source: University of New Mexico: http://www.unm.edu/

Poas-blog

Cratère et lac du Poás (Crédit photo: Wikipedia)