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La lave du Kilauea dans l’océan // The Kilauea lava in the ocean

La lave issue de la Fracture n° 8 continue d’entrer dans l’Océan Pacifique le long d’un front de 6 kilomètres. Les vues proposées par les nombreuses vidéos nous montrent la lave en train de s’écouler lentement dans la mer tout en produisant de volumineux panaches de vapeur et de gaz. En fait, ce que nous voyons n’est que la partie émergée de la lave. En effet, certaines données laissent supposer que le volume immergé est peut-être encore plus important que celui qui ressort à la surface de l’océan. La bathymétrie chute très rapidement à quelques encablures du rivage et personne ne sait jusqu’à quelle profondeur est descendue la lave. Les coulées a’a continuent peut-être d’avancer au large, à moins qu’elle se transforment rapidement en laves en coussins (« pillow lavas » en anglais), phénomène fréquent le long des côtes hawaiiennes.
Comme on peut le voir dans la petite vidéo ci-dessous, les basaltes en coussins se forment sur des coulées de lave relativement lentes. Cela permet à l’eau de mer de refroidir rapidement la lave en fusion, ce qui provoque la formation rapide d’une croûte de surface ; ce processus finit par donner à la roche sa forme de coussin si particulière. Il existe une vaste gamme de laves en coussins, depuis les écoulements visqueux jusqu’à ceux très fluides observés à d’Hawaï.
D’autres processus sont fréquemment observés lorsque la lave interagit avec l’océan. Il se produit alors de violentes explosions, des projections d’eau chaude, des bulles de gaz et de vapeur, des glissements de terrain et l’apparition de roches volcaniques flottantes. Ces dernières se forment lorsque des projections de lave en fusion touchent l’eau. Les roches poreuses sont alors si chaudes que l’eau de mer qui les pénètre est instantanément convertie en vapeur, ce qui maintient les roches à la surface de l’eau. Elles vont grésiller et se déplacer à la surface pendant plusieurs minutes avant de se refroidir et disparaître dans les profondeurs.
En plus de ce qui se passe sous la surface, des modifications apparaissent également le long de la côte. Ces changements de morphologie vont par exemple modifier les courants, ce qui va donner naissance à de nouvelles plages de sable noir. Là où de nombreux « tide pools » (bassins façonnés par les marées) ont disparu, de nouveaux vont rapidement prendre forme.
L’un des plus grands impacts sur l’environnement sous-marin concerne la température de l’eau qui atteint près de 50 degrés Celsius à environ 100 mètres au large de la côte, avec des températures de 37 degrés ou plus jusqu’à 3 kilomètres au large. Heureusement, cette couche d’eau plus chaude ne semble pas se propager le long du rivage et reste a une profondeur de moins de 6 mètres, ce qui empêche la destruction des écosystèmes le long de la côte et en profondeur. Cependant, la vie qui existait là a disparu. La nouvelle lave qui pénètre dans l’océan a un impact sur la vie des poissons. Les modifications intervenues dans la chimie de l’eau, sa température et son pH rendent toute nouvelle vie impossible pour le moment.

Source : USGS.

https://youtu.be/I9RnIP2OYU0

La vidéo montre la formation de laves en coussins à Hawaii. Il est bon de rappeler que l’on rencontre également ces formations géologiques sur la terre ferme. Un exemple remarquable se trouve sur le massif du Chenaillet dans les Hautes Alpes. Les coussins de basalte âgés de 150 millions d’années sont les vestiges d’un plancher océanique qui existait avant la surrection des Alpes.

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Lava produced by Fissure 8 is still entering the Pacific Ocean along a 6-kilometre-long front. The views of the lava entry provided by the numerous videos show us lava oozing into the sea while generating voluminous plumes of steam and gas. Actually, what we are seeing is only the emerged part of the lava. Indeed, some data suggests that there may actually be more volume of the lava flows that has actually gone offshore than has stayed on shore. The bathimetry drops off very steeply a short distance off shore and nobody knows how far they have gone. The a’a flow possibly continues offshore, or transitions to a pillowed lava flow which is common in undersea lava flows.

As can be seen in the short video below, pillow basalts form in relatively slow lava flows. It allows the overlying sea water to rapidly cool the molten lava, which causes a surface crust to quickly form giving the resulting rock its distinctive pillow shape. There appear to be a large range of pillow lavas possible ranging from viscous rocky flows to highly fluid flows like the current one in Hawaii.

Other processes that are frequently observed as lava interacts with the ocean include violent explosions, underwater jets of hot water, gas bubbles, steam, landslides and floating lava rocks. They form from the spattering that occurs when the molten lava touches the water; resulting porous rocks are so hot that the seawater entering them is instantly converted to steam, which keeps the rocks buoyant. The floating rocks will sizzle and spin on the water for several minutes until they cool and eventually sink.

In addition to what’s happening beneath the surface, new features are also appearing along the coastline. For instance, it is going to also change the currents around that area because the shape of the land is changed and there will be new black sand beaches popping up. Where numerous tide pools and up to about 15% of anchialine ponds were lost, new tide pools are now taking shape.

One of the biggest impacts to the surrounding underwater environment is water temperature which reaches up to nearly 50 degrees Celsius about 100 metres offshore with temperatures of 37 degrees or more extending up to 3 kilometres from the ocean entry. Fortunately, this layer of warmer water does not seem to spread far along the shoreline and has a depth of less than 6 metres, sheltering the surrounding ecosystems both along the coast and at depth. However, the life that existed there is gone. The new lava entering the ocean is impacting fish life. The water chemistry that is changing in temperature and pH and all of that right now makes any new life impossible.

Source : USGS

https://youtu.be/I9RnIP2OYU0

The video shows the formation of pillow lavas in Hawaii. It is worth remembering that we can also observe these geological formations on the mainland. A remarkable example is at the Chenaillet in the French Hautes Alpes. The 150-million-year-old basalt lavas are the remnants of an ocean floor that existed before the Alpine uplift.

Ophiolites du Chenaillet (Photos: C. Grandpey)

Nouvelle vague de chaleur dans le nord de l’Europe // New heat wave in northern Europe

Comme je l’ai indiqué précédemment, les régions arctiques ont connu une vague de chaleur sans précédent au cours des dernières semaines, avec des températures supérieures à 30°C dans l’extrême nord de la Suède. La température (calculée par extrapolation) dans la partie du nord de la Sibérie a atteint 32°C au début du mois de juillet, soit plus de 20 degrés au-dessus de la normale. Conséquence des températures de plus en plus chaudes et des étés de plus en plus secs, les grandes forêts de l’extrême nord commencent à brûler partout dans le monde. C’est ce qui s’est passé récemment en Suède où le pays a été confronté à des incendies de forêt parmi les plus importants de son histoire.
Un incendie de forêt, comme pratiquement tous les incendies, envoie du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, accélérant ainsi l’effet de serre qui contribue au réchauffement climatique. Cela est particulièrement vrai pour les incendies dans les hautes latitudes, où les arbres repoussent lentement, et où s’ajoute le risque de voir les tourbières riches en carbone sécher et brûler à leur tour, sans oublier la fonte du permafrost qui libère d’énormes quantités de méthane.
Les températures plus élevées provoquent également plus d’évaporation, ce qui augmente la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère. La vapeur d’eau ne contribue pas seulement à donner l’impression que l’air est plus chaud; c’est aussi un gaz à effet de serre ; c’est pourquoi aux Etats-Unis la température baisse davantage la nuit au Nouveau-Mexique que dans le New Jersey.
Presque tout l’hémisphère nord a connu des températures supérieures à la normale cet été; dans le Colorado, Denver a établi un record avec 40,5°C au mois de juin. A peu près au même moment, le Sultanat d’Oman a enregistré un record mondial pour la plus basse température nocturne avec 42,7°C (voir ma note du 21 juillet 2018). Une vague de chaleur au Japon à la mi-juillet a envoyé 10 000 personnes à l’hôpital; tandis que 80 autres ont perdu la vie.
Source: Médias d’information internationaux.

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As I put it before, Arctic regions have gone through an unprecedented heat wave during the past weeks, which has sent temperatures in the far north of Sweden as high as 30°C. The temperature (calculated by extrapolation) in a part of northern Siberia reached 32°C earlier in July, more than 20 degrees above normal. As a consequence, of the increasingly hot temperatures and dry summers, the great forests in the far north, all around the globe, are starting to burn. This is what recently happened in Sweden where the country was confronted with some of the largest wildfires of its history.

A forest fire, like virtually all fires, releases carbon dioxide into the atmosphere, accelerating the greenhouse effect that drives global warming. This is especially true of wildfires at high latitudes, where trees grow back slowly, and where there are the additional risks of carbon-dense peat bogs drying and burning, and also of melting permafrost releasing huge quantities of methane.

Higher temperatures also cause more evaporation, putting more water vapour into the atmosphere. Water vapour does not just make the air feel hotter; it’s a greenhouse gas all by itself, which is why the temperature drops more at night in New Mexico than it does in New Jersey.

Almost the entire Northern Hemisphere has been hotter than normal this summer; Denver hit an all-time high of 40.5°C in June, around the same time that Oman reported the highest nighttime low temperature (42.7°C) ever recorded anywhere in the world (see my note of 21 July 2018). A heat wave in Japan in mid-July put 10,000 people in the hospital; at least 80 died.

Source: International news media.

Anomalies thermiques en Scandinavie au mois de juillet (Source: NASA)

Il est intéressant de comparer la carte des températures dans le monde en juin 1976 et en juin 2018. Plus c’est orange, plus c’est chaud. Sans commentaire!

Magma et minerai de fer // Magma and iron ore

Des géologues ont découvert que certains magmas se composent de deux liquides distincts, dont l’un est très riche en fer. Leur étude, parue dans la revue Nature Communications, pourrait contribuer à la découverte de nouveaux gisements de minerai de fer pour l’exploitation minière.
Le minerai de fer est extrait dans quelque 50 pays ; l’Australie, le Brésil et la Chine sont les principaux producteurs. La plupart des gisements de minerai de fer se trouvent dans les roches sédimentaires. D’autres sont extraits dans des complexes volcaniques tels que El Laco dans la région d’Antofagasta au Chili, et Kiruna en Suède. Ces gisements de minerai de fer, appelés gisements de type Kiruna, représentent environ 10% de la production mondiale de fer, mais personne ne sait comment ils se sont formés.
L’équipe internationale de chercheurs appartenant à des institutions telles que KU Leuven (Belgique) , l’Université Leibniz de Hanovre (Allemagne) et l’ULiège (Belgique) explique avec certitude que ces gisements de minerai de fer se forment lorsque le magma se scinde en deux liquides distincts. Des études antérieures se sont attardées sur la texture ou la composition des roches naturelles. Les chercheurs mentionnés ci-dessus ont été les premiers à reproduire en laboratoire des magmas comme ceux d’El Laco. Autrement dit, ils ont reproduit les conditions observées dans les chambres magmatiques où s’accumule la roche en fusion lorsqu’elle ne peut remonter à la surface. C’est également là que se forment les gisements de minerai de fer sous les volcans. Il est donc intéressant de reproduire la température et la pression qui règnent dans les chambres magmatiques.
Dans ce but, l’équipe scientifique a utilisé un mélange d’échantillons de minerai riches en fer et de laves typiques que l’on rencontre autour des gisements de type Kiruna. Cela a donné naissance à une composition en vrac qui, selon les chercheurs, existe dans la chambre magmatique profonde sous les volcans. Ils ont placé le mélange dans un four et ont porté la température à 1000-140°C. Ils ont également augmenté la pression jusqu’à environ 1000 fois la pression atmosphérique terrestre. Ils ont ainsi reproduit les conditions qui règnent dans une chambre magmatique. Les chercheurs ont été surpris de constater que, dans ces conditions, le magma se scindait en deux liquides distincts, processus connu sous le nom d’immiscibilité. L’un de ces liquides contenait beaucoup de silice, tandis que l’autre était extrêmement riche en fer – jusqu’à 40% – et en phosphore. Lorsque le liquide riche en fer commence à se refroidir, on obtient du minerai de fer de type Kiruna riche en phosphore.
Cette expérience montre que l’immiscibilité est la clé de la formation de gisements de minerai de fer, comme celui extrait à El Laco. Si les résultats se vérifient, il pourront aider à trouver de nouveaux gisements de minerai de fer dans le monde.
Sources: Science Daily, KU Leuven.

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Geologists have discovered that some magmas split into two separate liquids, one of which is very rich in iron. Their findings could help to discover new iron ore deposits for mining.

Iron ore is mined in about 50 countries, with Australia, Brazil and China as the largest producers. Most iron ore deposits are found in sedimentary rocks. Others are mined in volcanic complexes such as El Laco in Chile and Kiruna in Sweden. These iron ore deposits, called Kiruna-type deposits, account for about 10% of the global production of iron, yet nobody knows how they are formed.

In Nature Communications, an international team of researchers from institutions including KU Leuven, Leibniz University Hannover, and ULiège present the first evidence that these iron ore deposits are formed when magma splits into two separate liquids. Previous studies have always focused on the texture or the composition of natural rocks. The researchers were the first to actually reproduce magmas in the lab such as the ones found in El Laco. They wanted to reproduce the conditions found in magma chambers, where molten rock accumulates when it cannot rise to the surface. This is also where the iron ore deposits beneath volcanoes are formed, so reproducing the temperature and pressure of the magma chambers seemed well worth examining.

That’s why the scientific team produced a mixture of iron-rich ore samples and typical lavas surrounding Kiruna-type deposits. This created a bulk magma composition that they believed exists in the deep magma chamber beneath volcanoes. They placed the mixture in a furnace and raised the temperature to 1,000-1,040°C. They also increased the pressure to about 1000 times the atmospheric pressure of Earth, which are the conditions of a magma chamber. The researchers were surprised to find that, under these conditions, the magma split into two separate liquids, a process known as immiscibility. One of these liquids contained a lot of silica, whereas the other was extremely rich in iron – up to 40% – and phosphorus. When this iron-rich liquid starts to cool down, one gets iron-phosphorus Kiruna-type ore deposits.

This is the first evidence that immiscibility is key to the formation of iron ore deposits such as the ones mined in El Laco. If the researchers are right, these findings may help to find new iron ore deposits.

Sources: Science Daily, KU Leuven.

Carte géologique du complexe volcanique d’El Laco

Eruptions volcaniques majeures et manipulation climatique // Major volcanic eruptions and geo-engineering

En 1991, le Mont Pinatubo a connu une éruption majeure aux Philippines. Il a vomi quatre kilomètres cubes de roches et de cendre et envoyé 20 millions de tonnes de dioxyde de soufre dans l’atmosphère. Le gaz s’est répandu à la surface de la Terre et, mélangé à la vapeur d’eau, il a formé des aérosols qui ont réfléchi la lumière du soleil. Il s’en est suivi une baisse globale des températures d’environ 0,5 ° C pendant plusieurs années.
L’impact climatique d’une éruption du Pinatubo est la réplique naturelle d’une idée qui a germé dans le cerveau des scientifiques il y a plusieurs années: la géo-ingénierie. Cela revient à manipuler l’atmosphère pour refroidir la planète. Vous trouverez sur ce blog deux articles à ce sujet publiés les 15 janvier et 24 novembre 2017.
Une technique de géo-ingénierie consisterait à pulvériser des produits chimiques dans la stratosphère comme le fait un volcan pendant une éruption majeure. En étudiant la prochaine grande éruption volcanique, les scientifiques pourraient savoir si une telle technique, connue sous le nom de gestion du rayonnement solaire – Solar Radiation Management ou MSR – serait vraiment efficace.
L’étude d’une éruption de type Pinatubo impliquerait l’utilisation de ballons à haute altitude et d’autres méthodes pour recueillir des données sur l’événement le plus tôt possible après son début et pendant plusieurs années après. L’idée a connu un regain d’intérêt ces dernières semaines avec l’éruption du Mont Agung en Indonésie. La dernière éruption majeure de ce volcan a eu lieu en 1963, et si un événement identique devait avoir lieu aujourd’hui, il pourrait envoyer assez de SO2 dans l’atmosphère pour produire un effet de refroidissement mesurable. Une éruption majeure pourrait affecter temporairement la couche d’ozone, phénomène que les scientifiques étudieraient également.
Si l’on considère l’Indice d’Explosivité Volcanique (VEI), l’éruption de l’Agung en 1963 a été classée au niveau 5, comme celle du Pinatubo en 1991. Toutefois, l’Indice n’est pas nécessairement corrélé à l’impact sur le climat. Ainsi, l’éruption du Mont St. Helens en 1980 avait un VEI identique mais elle a eu peu d’effet de refroidissement car la plus grande partie des cendres et des gaz a été expulsée latéralement et non verticalement.
Les chercheurs de la NASA élaborent une stratégie pour étudier une éruption de type Pinatubo. Il serait particulièrement intéressant de mesurer la quantité de SO2 émise dans les premières semaines, avant que le gaz se mélange à la vapeur d’eau pour former les aérosols réfléchissants. Il serait également important de surveiller ces aérosols au fil du temps, d’observer leur volume et comment ils se dispersent. De volumineux aérosols auraient tendance à se disperser plus tôt dans l’atmosphère, ce qui réduirait l’effet de refroidissement.
Certains satellites peuvent surveiller les éruptions volcaniques, mais les ballons constitueraient une composante importante dans tout programme d’intervention rapide. Les ballons sont relativement peu coûteux et peuvent être lancés à partir de divers endroits. Il serait important de les faire voler à la même latitude que le volcan en éruption, car le panache de gaz a tendance à se propager d’est en ouest. À plus long terme, un programme de surveillance sérieux nécessiterait des avions de la NASA et d’autres agences. Cela impliquerait probablement de retirer ces avions d’autres projets de recherche.
La géo-ingénierie traîne depuis pas mal de temps une mauvaise réputation dans la communauté scientifique. Elle est considérée comme un dernier recours risqué pour résoudre les problèmes climatiques qui seraient mieux traités en réduisant les émissions de gaz à effet de serre.  Cependant, au cours des dernières années, certains scientifiques et décideurs ont commencé à plaider en faveur de recherches limitées sur les concepts de géo-ingénierie pour mieux comprendre leur potentiel et leurs risques, et être mieux préparés si le réchauffement climatique atteignait un niveau tel qu’il faille intervenir en urgence.
Les scientifiques ne savent pas prévoir les éruptions volcaniques. Même si le Mont Agung est surveillé de près depuis sa reprise d’activité, on ne peut pas dire avec certitude s’il connaîtra une éruption majeure. Et même si le volcan devait connaître un tel événement, rien ne prouve que l’éruption serait suffisamment puissante pour envoyer des quantités significatives de gaz et de cendre dans l’atmosphère. De même, l’éruption actuelle du Mayon aux Philippines ne devrait pas avoir d’impact sur le climat.
Source: The New York Times.

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In 1991, Mt Pinatubo went through a major eruption in the Philippines. It spewed four cubic kilometres of rock and ash and 20 million tons of sulphur dioxide into the atmosphere. The gas spread around the world and combined with water vapour to make aerosols that reflected some sunlight away from the Earth. As a result, average global temperatures dropped by about 0.5°C for several years.

The climate impact of a Pinatubo-size eruption is also a natural analog of an idea that has existed for years: geoengineering, or intervening in the atmosphere to deliberately cool the planet. I wrote articles on this topic on January 15th and November 24th 2017.

One geoengineering approach would use high-flying jets to spray similar chemicals in the stratosphere. So by studying the next big volcanic eruption, scientists would also gain insights into how such a scheme, known as solar radiation management, or S.R.M., might work.

The study of a Pinatubo-like eruption would involve high-altitude balloon flights and other methods to gather data about the event as soon as possible after it begins and for several years afterward. The idea has gained some urgency in recent weeks with the eruption of Mount Agung in Indonesia. The volcano’s last major eruption occurred in 1963, and should it fully blow with similar fury it could send enough SO2 high enough into the atmosphere to have a measurable cooling effect. A huge eruption could also temporarily damage the ozone layer, which scientists would also study.

Considering the Volcanic Explosivity Index (VEI), Agung’s 1963 eruption was rated 5 on the scale, as was Pinatubo’s in 1991. But the index does not necessarily correlate to impact on climate: The eruption of Mount St. Helens in Washington in 1980 was of similar explosiveness but had little cooling effect because most of the ash and gas was expelled laterally rather than upward.

NASA researchers are mapping out a plan to monitor a Pinatubo-like event. Of particular interest would be to measure the amount of SO2 in the first few weeks, before the gas combines with water vapour to make the reflective aerosols. It would also be important to monitor the aerosols over time, to see how big they get and how they eventually break down. Bigger aerosols would fall out of the atmosphere sooner, lessening the cooling impact.

Some environmental satellites can monitor volcanic eruptions, but balloon flights would be an important component of any rapid-response program. Balloons are relatively low cost and can be launched from various locations. It would be important to fly them near the same latitude as the erupting volcano, because the gas plume tends to spread east-west first. Over the longer term, a robust monitoring program would need aircraft from NASA and other agencies. That would most likely involve diverting aircraft time from other research projects.

Geoengineering has long had an outlaw image among much of the scientific community, viewed as risky last-resort measures to solve climate problems that would be better dealt with by cutting greenhouse gas emissions. However, in the past few years, some scientists and policymakers have begun to argue for limited direct research into geoengineering concepts to better understand their potential as well as risks, and be better prepared should global warming reach a point where some kind of emergency action were deemed necessary.

Scientists cannot predict precisely when a volcano will blow. Even though Mount Agung is being closely monitored since coming back to life, scientists cannot say for certain when or if it will fully erupt. And even if Agung were to erupt soon, there is no guarantee it would be explosive enough to send significant amounts of gas and ash high enough into the atmosphere to be worth monitoring. Similarly, the current eruption of Mayon in the Philippines is not expected to have any climate impact.

Source : The New York Times.

Panache éruptif du Pinatubo en 1991 (Crédit photo: Wikipedia)