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La géodésie sur les volcans // Volcano geodesy

Plusieurs paramètres sont à prendre en compte pour analyser le comportement des volcans et tenter de prévoir les éruptions : sismicité, température et composition des gaz, déformation du sol… Ce dernier paramètre est le domaine de la géodésie qui consiste à mesurer la déformation et l’évolution de la surface de la Terre. Un article récemment publié par le Hawaiian Volcano Observatory (HVO) nous donne plus de détails sur cette technologie.
Les principales données géodésiques actuellement utilisées par les scientifiques du HVO pour mesurer la déformation de surface sur le Kilauea sont fournies par les images GNSS (système global de navigation par satellite, qui comprend le GPS), l’inclinaison du sol (tilt en anglais) et l’interférométrie radar (InSAR).

Sur le Kilauea, le réseau de surveillance géodésique comprend plus de 70 stations GNSS et 15 inclinomètres qui enregistrent et transmettent des données en continu. Ces instruments nécessitent une maintenance; de plus, ils doivent être réactualisés périodiquement en raison de leur âge et doivent être remplacés s’ils sont détruits par l’activité volcanique comme en 2018.
A l’heure actuelle à Hawaii, le travail des scientifiques se focalise sur la reconstruction et l’amélioration du réseau géodésique afin de mieux détecter les risques liés à l’activité volcanique. Une partie du travail consiste à remplacer les instruments obsolètes et à améliorer le fonctionnement des instruments de surveillance en temps quasi réel dans des zones les plus sensibles du sommet du Kilauea et des zones de rift. Le rôle de ces instruments est de pouvoir détecter rapidement les mouvements du magma.
En 2018, des coulées de lave ont détruit 3 stations GNSS dans la Lower East Rift Zone (LERZ). Trois autres stations GNSS ont été détruites lors de l’effondrement de la caldeira sommitale du Kilauea. De nouvelles stations GNSS ont été rapidement déployées à proximité pour permettre une surveillance continue pendant la crise éruptive de 2018. Ces stations déployées rapidement comprennent des antennes GNSS montées sur trépied et qui appartiennent à la configuration utilisée pour les situations temporaires d’une durée de plusieurs jours à plusieurs semaines.
Bon nombre de ces sites où des antennes ont été installées rapidement ont été supprimés après 2018. Cependant, environ 13 d’entre eux sont toujours utilisés pour la surveillance en cas d’urgence et restent sur des trépieds temporaires. Ces sites seront modernisés et de nouveaux sites seront également mis en place pour remplacer ceux détruits en 2018.
Le HVO a déployé 3 nouvelles stations GNSS à fonctionnement semi-continu suite à l’éruption du Kilauea en décembre 2020. Ces stations ont permis aux scientifiques d’avoir une vue plus complète du retour du magma vers le sommet.
De même, le HVO a déployé un équipement GNSS à réponse rapide sur 2 repères préexistants lors de l’intrusion magmatique au niveau de la caldeira sud du Kilauea en août 2021. Cela a permis aux scientifiques de suivre la migration du magma depuis la caldeira vers le sud.
Dans l’article, l’Observatoire explique que le réseau géodésique permet aux scientifiques de surveiller les déformations du sol sur les volcans, de réagir face aux éruptions et de mieux comprendre le stockage et le mouvement du magma sous terre.
Source : USGS, HVO.

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Several parameters need to be taken into account to analyse the behaviour of volcanoes and try to predict eruptions: seismicity, gas temperature and composition, ground deformation… This last parameter is the domain of geodesy which is the study of measuring and understanding how the Earth’s surface deforms and changes. As article recently published by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) gives us more details about this technology.

The main geodetic datasets currently used by HVO scientists to measure surface deformation on Kilauea Volcano are GNSS (global navigation satellite system, which includes GPS), tilt, and satellite radar (InSAR) imagery.

On Kilauea, geodetic monitoring network includes over 70 GNSS stations and 15 tiltmeters that continuously record and transmit data. These instruments require routine maintenance, must be upgraded periodically due to age, and must be replaced if destroyed by volcanic activity such as in 2018.

Current upgrades focus on rebuilding and improving HVO’s geodetic network in order to better detect and respond to volcanic hazards related to Hawaiian Volcanoes. Some of the network upgrades include replacing out-of-date instruments and improving the network of near real-time monitoring instruments at critical areas on Kilauea’s summit and rift zones to support early detection of magma movement.

In 2018, lava flows destroyed 3 GNSS stations in the lower East Rift Zone. Another 3 GNSS stations were destroyed in the caldera collapses at Kilauea’s summit. New GNSS stations were rapidly deployed at nearby locations to allow for continued monitoring during the 2018 crisis. These rapidly deployed stations included GNSS antennas mounted on surveys tripods, which is a set-up used for temporary deployments that last several days to weeks.

Many of these rapidly deployed sites were removed after 2018. However, approximately 13 of them are still being used for emergency monitoring and remain on temporary tripods. These sites will be upgraded and new sites will also be installed to replace those destroyed in 2018.

HVO has deployed 3 new semi-continuous GNSS stations in response to the December 2020 Kilauea eruption. These stations gave scientists a more complete view of magma returning to the summit.

Similarly, HVO deployed rapid-response GNSS equipment at 2 pre-existing benchmarks during the Kilauea south caldera intrusion event in August 2021, allowing scientists to track the migration of magma from the south caldera to farther south.

In the article, the Observatory explains that the geodetic network ensures that scientists can monitor changes in the shape of volcanoes, respond to eruptions, and understand magma storage and movement underground.

Source: USGS, HVO.

Station géodésique GNSS sur le plancher de la caldeira du Kilauea (Crédit photo : HVO)

Exemple d’interférogramme InSAR du Kilauea pendant l’éruption de 2018 (Source: NASA / Université de Liverpool).

Roches volcaniques sur la planète Mars // Volcanic rocks on Mars

Comme je le dis très souvent, nous connaissons mieux la surface de Mars que le fond de nos propres océans. Le robot Perseverance de la NASA a atterri sur la Planète Rouge le 18 février 2021 dans le Cratère Jezero qui a été choisi par les scientifiques car on y trouve l’ancien delta d’un fleuve qui se déverse dans le cratère. Les scientifiques espèrent qu’un tel environnement fournira des informations sur la vie sur la planète il y a des milliards d’années.
Perseverance vient de découvrir des roches volcaniques ignées* sur le sol du cratère Jezero, ce qui a surpris les géologues qui s’attendaient à être confrontés à des roches sédimentaires formées de boue et de matériaux déposés par l’ancien lac qui emplissait le cratère il y a environ 3,7 milliards d’années. Selon eux, cette découverte pourrait être la clé pour comprendre l’histoire du climat sur Mars et révéler à quelle époque la planète avait un environnement humide et potentiellement habitable.
L’origine des roches ignées de Jezero reste un mystère, car il n’y a pas de relief volcanique dans ou à proximité du cratère. Perseverance a analysé deux formations de roche ignée baptisées Séítah (un mot Navajo signifiant « au milieu du sable ») et Máaz (mot Navajo pour « Mars »), la dernière nommée recouvrant la première. Séítah est riche en olivine, un minéral volcanique commun. On pense que Máaz s’est formée à partir de lave qui a recouvert Séítah.
Une étude menée par des scientifiques norvégiens de l’Université d’Oslo s’appuie sur les données fournies par le radar de Perseverance qui a pénétré le sol martien. Elles montrent que l’unité géologique où se trouvent Séítah et Máaz se prolonge en profondeur et a été partiellement soulevée, ce qui lui donne une inclinaison. On a affaire à une crête rocheuse de près d’un kilomètre de long et inclinée d’environ 10 degrés.
Cette découverte est surprenante car il faudrait des forces tectoniques puissantes pour provoquer une telle inclinaison; or, Mars n’a pas de tectonique des plaques, et rien ne prouve qu’une telle tectonique ait jamais existé. Les géologues disent que les roches ont subi cette inclinaison, après avoir été déposées, par un phénomène qui reste à déterminer.
Le lac a rempli le cratère Jezero quelque temps après la formation de Séítah et Máaz,. il les a recouvertes de boue qui a fini par former une épaisse couche de roche sédimentaire. Lorsque le climat de Mars a changé, le lac s’est asséché et a révélé les sédiments.
L’une des qualités de Perseverance est sa capacité à mettre de côté des échantillons de roche et de sol pour une future mission qui les récupérera et les rapportera sur Terre. La NASA et l’Agence Spatiale Européenne (ESA) travaillent sur une telle mission de retour d’échantillons qui devrait avoir lieu en 2028. Lorsqu’ils auront les roches dans leurs laboratoires, les scientifiques seront en mesure de fournir des dates beaucoup plus précises sur l’histoire géologique du cratère Jezero.
Une autre information essentielle que les échantillons pourraient fournir concerne la durée pendant laquelle Mars – ou du moins le cratère Jezero – a connu un environnement humide. Le fond du cratère ne présente pas les argiles qui se forment généralement lorsque la roche est exposée à beaucoup d’eau sur une longue période. Cela signifie que soit l’eau de Jezero a été présente sur une longue durée, mais était peu profonde, soit que le lac n’a pas existé très longtemps, du moins à l’échelle géologique. Cependant, les eaux souterraines ont pu exister beaucoup plus longtemps, en laissant leur signature sur les échantillons collectés par Perseverance. Le robot a déjà détecté des sels, tels que le perchlorate, dans les fissures entre les roches. Ils se peut qu’ils proviennent d’interactions avec les eaux souterraines ou même avec l’eau de fonte de la glace, et donc ils pourraient être beaucoup plus jeunes que le lac.
Adapté d’un article paru sur le site Space.com.

[* Pour mémoire, les roches ignées (du latin igneus qui signifie «vient du feu») sont des roches ayant subi une forte chaleur ou dont les propriétés sont consécutives à des températures élevées. Elles résultent du refroidissement et de la cristallisation du magma ].

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As I explain very often, we know the surface of Mars better than the bottom of our own oceans. NASA’s robot Perseverance landed on the Red Planet on February 18th, 2021 in the Jezero Crater chosen as a landing site because of ancient river delta that spills into the crater. Scientists hope that such an environment will give information about life on the planet billions of years ago.

Perseverance has just discovered igneous rocks on the Jezero Crater’s floor, which came as a surprise to geologists who expected to be confronted with sedimentary rocks formed from mud and detritus laid down by the ancient lake that filled the Jezero Crater about 3.7 billion years ago.They think it could be the key to understanding Mars’ climate history and revealing exactly when it was wet and potentially habitable.

The origin of Jezero’s igneous rocks remains a mystery, since there are no obvious volcanic features in or near the crater. Perseverance has been studying two formations of igneous rock, named Séítah (after the Navajo word for « amidst the sand ») and Máaz (the Navajo for « Mars »), with the latter overlying the former. Séítah is rich in olivine, a common volcanic mineral. Máaz is interpreted as having formed from lava that flowed over Séítah.

A study by Norwegian scientists at the University of Oslo results from Perseverance‘s ground-penetrating radar. il shows that the geological unit containing Séítah and Máaz extends underground and has been partially uplifted, placing it at an angle. It is a ridge of rock almost 1 kilometer long that is tilted by about 10 degrees.

This finding is unexpected because causing such a tilt requires exceptional tectonic forces, but Mars does not have plate tectonics, nor is there any strong evidence that it ever did. Geologists say that the rocks were tilted after they were deposited by some phenomenon yet to be determined.

The lake filled the Jezero Crater sometime after Séítah and Máaz formed, covering them with mud that ultimately formed a deep layer of sedimentary rock. But as Mars’ climate changed, the lake dried up, exposing the sediment.

One of the amazing qualities of Perseverance is its ability to cache samples of rock and soil for a future mission to retrieve and return to Earth. NASA and the European Space Agency are working together on a sample-return mission to launch in 2028. When they get the rocks in their labs, scientists will be able to provide far more accurate dates to the timeline of Jezero Crater.

Another key measurement that the samples could provide is how long Mars – or at least Jezero Crater – was wet. The crater floor has a lack of clays which typically form when rock is exposed to a lot of water over a long period. This means that either the water in Jezero was long-lived but shallow, or that the lake did not exist for very long, at least not on geological timescales. However, groundwater could have persisted for a much longer time, leaving its signature on the samples collected by Perseverance. Already the rover has detected salts, such as perchlorate, in the cracks between the rocks, which could have come from interactions with groundwater or even with frost melt, and therefore they could be much younger than the lake.

Adapted from an article in Space.com.

https://www.space.com/

 

Roches volcaniques dans le cratère Jezero (Crédit photo: NASA)

Islande : l’éruption de 2022 toujours pas officiellement terminée // Iceland : the 2022 eruption not yet officially over

Toute activité a cessé dans la Meradalir le 20 août 2022 et plus aucune lave n’était visible sur le site éruptif. Le 8 septembre, la Police islandaise, en accord avec la police de Suðurnes, a décidé de mettre un terme aux phases d' »Alerte et d’Incertitude » qui étaient en vigueur dans la région.
Les autorités continueront toutefois de surveiller de près la zone. Dans un communiqué de presse, le Département de Protection Civile a déclaré : « Il se peut que nous assistions à des épisodes d’intrusion et à des séismes à Reykjanes au cours des prochaines semaines. Les habitants sont invités à sécuriser les meubles et autres articles ménagers pour éviter les blessures et/ou les dégâtss à leurs maisons.” Le communiqué de presse indique également que des rangers resteront présents sur le site de l’éruption pour surveiller le comportement des visiteurs.La présence de la police et des secouristes sera progressivement réduite, bien qu’elle puisse être renforcée si nécessaire.Le Département de Protection Civile souligne le danger de s’aventurer sur la lave et rappelle que les cratères et la lave encore chaude sont protégés par les lois de préservation de la nature.
Source : Iceland Review.
La sismicité et le tremor éruptif montrent actuellement des valeurs basses sur la péninsule de Reykjanes. Un essaim sismique a été enregistré ces dernières heures dans le nord de l’Islande, au large de l’île de Grimsey, mais ce type d’activité sismique est assez fréquent dans la région et n’a pas d’origine volcanique.

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All activity ceased in Meradalir on August 20th, 2022 when no more lava could be seen on the eruptive site. On September 8th, the National Police Commissioner, in consultation with the Suðurnes Police, decided to revoke the Alert and Uncertainty Phases that had been in effect in the area,.

Authorities will continue to monitor the area closely. In a press release, the Department of Civil Protection and Emergency Management declared: « We can expect intrusion activity and earthquakes in Reykjanes over the coming weeks. Residents are encouraged to secure furniture and other household items to prevent injury and/or damages to their homes.” The press release also states that rangers will be positioned at the eruption site to monitor foot traffic. The presence of police and rescue workers will be gradually diminished in the area, although they will be dispatched if needed. The Department underscores the hazard of venturing onto the lava, noting that craters and hot lava are protected by nature-preservation laws.

Source: Iceland Review.

Seismicity and the eruptive tremor currently show low values on the Reykjanes Peninsula. A seismic swarm was recorded in the past hours in northern Iceland, off Grimsey, but this type of seismic actovity is quite frequent in the area and has no volcanic origin.

Tout est calme sur le site de l’éruption (Image webcam)

Le Mont Rainier n’est pas entré en éruption! // Mount Rainier has not erupted!

J’ai écrit à plusieurs reprises qu’il faut être prudent avant de dire qu’un volcan est entré en éruption ou va entrer en éruption simplement en regardant le panache qui sort du cratère. J’ai étudié le panache que l’on peut voir au-dessus du cratère de La Fossa sur l’île éolienne de Vulcano (Sicile) et j’en ai conclu que sa morphologie dépend largement de la température et de l’hygrométrie de l’air ambiant. Un panache qui a l’air très fin lorsque l’air est sec peut devenir assez impressionnant lorsque le temps est froid et humide.
Ce phénomène a été observée ces derniers jours sur le Mont Rainer, un volcan de la chaîne des Cascades dans l’État de Washington. En voyant une étrange formation nuageuse au-dessus du volcan, certaines personnes ont pensé que ce pouvait être le signe de son réveil. Cependant, les scientifiques américains ont vite dissipé toute inquiétude. Ils ont contrôlé l’activité sismique et les différents capteurs installés sur le volcan. Ils se sont aussi appuyés sur un groupe de volcanologues qui effectuaient des travaux sur la montagne et ils ont confirmé qu’aucune activité inhabituelle n’avait lieu sur le Mont Rainier. Les responsables du parc national ont ajouté qu’il s’agissait probablement d’un nuage lenticulaire, qui se forme généralement lorsque les vents soufflent sur et autour d’un terrain accidenté.
L’USGS a déclaré que s’il y avait une hausse de l’activité volcanique, les capteurs sismiques donneraient immédiatement des informations. La population à proximité du Mount Rainier a été informée des dangers potentiels. L’une des plus grandes menaces réside dans les coulées de boue – ou lahars – qui pourraient se déclencher si une augmentation de la chaleur sous le volcan faisait fondre les glaciers. Il faut noter qu’avec le réchauffement climatique la plupart des glaciers sur le Rainier ont perdu une grande partie de leur volume de sorte que les coulées de boue soient probablement moins dévastatrices.
Source : médias d’information américains.

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As I put it several times, one should be careful before saying a volcano is erupting or going to erupt just by looking at the plume that comes out of the crater. I have studied the plume that can be seen above La Fossa Crater on the Aeolian island of Vulcano (Sicily) and I have concluded that the morphology of the plume largely depends on the ambient temperature and hygrometry. A plume that looks very thiin when the air is dry may become quite impressive when the weather is cold and wet.

This confusion was observed in the past days at Mount Rainer, a volcano of the Cascade Range in the State of Washington. When seeing an odd-looking cloud formation over the volcano, some people thought the volcano was giving a warning. However, experts quickly downplayed any concerns. They looked at seismic activity, sensors and relied on a group of volcanologists who were doing work on the mountain to confirm that was no unusual activity taking place. Mount Rainier National Park officials added that the cloud was likely a lenticular cloud, which typically forms when winds blow over and around rough terrain.

The USGS said if there was any increase in volcanic activity, seismic sensors would likely pick up on activity first. Residents living close to Mount Rainier have been informed about potential hazards. One of the greatest threats lies with the mudflows – or lahars- that could be triggred if an increase in heat beneath the volcano melted the glaciers. It should be noted that with global warming most glaciers have lost a large part of their ice so that the mudflows might be less devastating.

Source: US news media.

Pas d’éruption du Mont Rainier. De simples nuages….

Le Mont Rainier par temps clair

Les glaciers ont bien fondu sur le Mont Rainier

La voie à suivre en cas de lahars… (Photos: C. Grandpey)