Le Parc National de Yellowstone aux États-Unis possède la plus grande concentration de geysers au monde. Le plus populaire est sans aucun doute le Vieux Fidèle – Old Faithful – dont les éruptions se produisent de manière régulière. D’autres geysers comme le Castle Geyser ou le Steamboat Geyser se manifestent, eux aussi, de manière spectaculaire, mais il est plus difficile de prévoir ces événements. Les autres geysers du parc entrent en éruption quand ils en ont envie. Ces éruptions peuvent se produire soudainement et violemment et devenir un danger pour les visiteurs qui se trouveraient à proximité.
Le principe de fonctionnement des geysers est bien connu. L’eau de surface (pluie ou neige) s’infiltre dans la terre. Lorsqu’elle s’approche d’une source de chaleur comme une chambre magmatique, elle est peu à peu portée vers son point d’ébullition, mais les conditions de pression qui règnent en profondeur sont si extrêmes qu’elles empêchent l’eau d’entrer en ébullition et de s’évaporer. A l’approche de la surface, la pression chute considérablement et l’eau peut alors entrer subitement en ébullition. Se faisant, elle se change rapidement en vapeur et occupe tout d’un coup un volume bien plus important qu’elle ne le faisait à l’état liquide. Cela se traduit en surface par des jets de vapeurs et fumerolles, par des bassins d’eau bouillonnante, mais aussi par des éruptions d’eau et de vapeur : les geysers !

Le Porkchop Geyser dans le Norris Geyser Basin était autrefois une petite source chaude qui se manifestait parfois sous forme d’un geyser. Cependant, en 1985, le comportement du geyser a changé. Il a commencé à envoyer des panaches d’eau à 6 ou 10 mètres de hauteur à partir d’un cratère sec le plus souvent. On entendait parfois le grondement des explosions à plus d’un kilomètre de distance et, en hiver, les panaches de vapeur formaient des cônes de glace de plus de 6 mètres de hauteur. Puis, dans l’après-midi du 5 septembre 1989, le geyser a de nouveau changé son comportement avec des jets d’eau chaude de 15 à 25 mètres de hauteur. Puis il a carrément explosé. L’explosion a arraché des roches et envoyé des matériaux plus petits à plus à 60 mètres de distance, laissant derrière elle un cratère de 3 mètres de diamètre. Heureusement, il n’y avait personne à proximité et il n’y eut aucun blessé.
Les scientifiques de l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone, de l’Université de l’Utah et de l’Université du Wyoming ont mis en place un réseau de sismomètres, de stations GPS et de jauges dans les rivières du parc. L’objectif est de comprendre comment se comporte la caldeira de Yellowstone et de prévoir tout changement significatif.
Aujourd’hui, les volcanologues de Yellowstone veulent essayer de mieux comprendre les zones géographiques plus réduites comme le Norris Geyser Basin qui présentent plus de risques que les manifestations éventuelles et peu probables du super volcan. Cela fait partie d’un nouveau plan décennal de l’Observatoire visant à améliorer la surveillance et l’évaluation des risques liés à l’activité volcanique, hydrothermale et sismique à Yellowstone. Ce plan se décompose en deux volets : « backbone » et suivi de l’activité hydrothermale.
La surveillance backbone ou «épine dorsale» comprend le renforcement du système déjà en place à l’échelle de la caldeira. Le suivi de l’activité hydrothermale est nouveau. Son objectif est de contrôler l’activité dans les zones hydrothermales de Yellowstone afin de mieux la prévoir.
Dans les zones de petits geysers, les données de surveillance satellitaire indiquent que le sol peut se soulever pendant l’été lorsqu’il y a plus d’eau présente dans le sous-sol et s’affaisser à la fin de l’été lorsque cette eau s’est évacuée. Une surveillance plus étroite permettra de confirmer ce phénomène, mais indiquera aussi si un geyser isolé présente un comportement anormal comme ce fut le cas pour le Porkchop Geyser. De telles explosions hydrothermales se produisent lorsque l’eau se transforme en vapeur et doit immédiatement s’échapper vers la surface. Selon les scientifiques de Yellowstone, de telles explosions sont relativement courantes et se produisent une ou deux fois par an dans l’arrière-pays. Il s’agit d’un « risque sous-estimé » dans le Parc proprement dit et « bien plus important d’un point de vue humain qu’une éruption volcanique ». L’Observatoire Volcanologique de Yellowstone espère installer la première station de surveillance dans le Norris Geyser Basin en 2023.
Adapté d’un article du Jackson Hole News & Guide.

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Yellowstone National Park in the United States has the largest concentration of geysers in the world. The most popular is undoubtedly Old Faithful whose eruptions occur in a regular way. Other geysers like Castle Geyser or Steamboat Geyser erupt in a dramatic way but it is more difficult to predict these events. The other geysers in the park erupt when they feel like it. These eruptions may occur suddenly and violently and become a danger to visitors that would stand close by.

The operating principle of geysers is well known. Surface water (rain or snow) seeps into the ground. When it approaches a heat source such as a magma chamber, it is gradually brought to its boiling point, but the pressure conditions prevailing at these depths are so extreme that they prevent water from boiling and evaporating. Approaching the surface, the pressure drops considerably and the water can then suddenly boil. In doing so, it quickly changes into vapour and suddenly occupies a much larger volume than it did in the liquid state. This is reflected on the surface by jets of steam and fumaroles, by pools of bubbling water, but also by eruptions of water and steam called geysers.

The Porkchop Geyser in the Norris Geyser Basin was once a small hot spring that occasionally erupted. However, in 1985 the geyser’s behaviour changed. It started sending plumes of water 6 to 10 meters high from a mostly dry crater. The roaring sound of the explosion could occasionally be heard from more than one kilometer away, and in winter the spray created ice cones more than 6 meters high. Then, on the afternoon of September 5th, 1989, the geyser changed again with jets of hot water 15-25 meters tall. Then the geyser exploded. The blast uprooted rocks and sent smaller material more than 60 meters away, leaving a 3-meter-wide crater. Fortunately there was no one close enough to be hurt.

Scientists at the Yellowstone Volcano Observatory, thz University of Utah and University of Wyoming have set up a network of seismometers, GPS stations and stream gauges which measure the temperature, flow and chemistry of the park’s rivers. The goal is to understand how the Yellowstone Caldera is acting and predict any substantial changes.

Today, Yellowstone volcanologists are gearing up to try to better understand smaller geographies like the Norris Geyser Basin that pose a greater risk to human health and safety than less likely large-scale super volcano activity. This is part of the Volcano Observatory’s new 10-year plan to improve monitoring and hazards assessments of volcanic, hydrothermal and earthquake activity in the Yellowstone Plateau. That plan is broken down into two parts: “backbone” and hydrothermal monitoring.

“Backbone” monitoring includes beefing up the larger, caldera-wide system already in place. The hydrothermal monitoring is new. Its aim is to track activity within Yellowstone’s individual thermal areas and geyser basins in order to better forecast their activity.

In smaller geyser basins, satellite monitoring data indicates that the ground may rise during the summer when there’s more water present and fall in late summer when that water drains away. More detailed monitoring could confirm that, but also indicate that an individual geyser basin is doing something weird, like getting ready to explode, like Porkchop Geyser did. Such hydrothermal explosions are caused by water flashing to steam and immediately having to escape its container. According to Yellowstone scientists, such explosions are relatively common, happening once every year or two in the backcountry. They are an “under-appreciated hazard” in the front country and “one that’s far more important on human time scales than a volcanic eruption.” The Yellowstone Volcano Observatory hopes to set up the first geyser basin monitoring station in Norris Geyser Basin in 2023.

Adapted from an article in the Jackson Hole News & Guide.

Photos: C. Grandpey