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Voyage au centre de la Terre // Journey to the centre of the Earth

Comme je l’ai souvent écrit sur ce blog, nous connaissons plein de détails sur la surface d’autres planètes comme Mars, Jupiter ou Vénus, mais nous ne savons que très peu de choses sur le fond de nos océans, et encore moins sur la structure interne de notre propre planète. En particulier, nous n’avons jamais observé le magma sous la surface de la Terre. Un projet sur le point de débuter en Islande pourrait contribuer à améliorer nos connaissances dans ce domaine.
Le site choisi pour ce projet est Víti, un petit cratère avec un lac à l’intérieur, dans la caldeira de 10 kilomètres du volcan Krafla, dans le nord-est de l’Islande.
En 2009, un forage dont le but était de faire remonter de l’eau chaude pour l’énergie géothermique dans cette région de l’Islande a accidentellement percé une chambre magmatique dont personne ne soupçonnait l’existence. L’incident a provoqué l’émission d’un puissant panache de vapeur et d’éclats de verre volcanique. Le forage a créé le puits géothermique le plus chaud de tous les temps, jusqu’au jour où le tubage s’est brisé. Les échantillons de verre volcanique collectés ont laissé supposer que le magma était non seulement liquide, mais aussi qu’il circulait. Mais peu de choses ont été révélées sur la taille de la chambre magmatique ou sur sa durée d’existence.
Avec le nouveau projet, les chercheurs vont utiliser un équipement plus robuste et créer le seul pôle d’observation du magma dans le monde. Les résultats obtenus pourraient expliquer comment le magma se déplace à travers la croûte, mais aussi améliorer la prévision éruptive. Ils pourraient également apporter une lumière sur la formation et la croissance des continents.
Le projet baptisé Krafla Magma Testbed (KMT) est financé par l’International Continental Scientific Drilling Program. Avec ce soutien, ainsi que plusieurs millions de dollars de financement d’organismes islandais et d’autres agences scientifiques européennes, le projet vient d’entrer dans sa phase de préparation.. Le premier forage, d’un coût de 25 millions de dollars, pourrait commencer dès 2023.
Comme ils n’ont pas la possibilité d’étudier directement le magma dans les profondeurs de la Terre, les volcanologues s’appuient sur les mesures de surface des sismomètres, des capteurs GPS et des satellites radar pour essayer de deviner ses mouvements. Ils peuvent examiner d’anciennes chambres magmatiques solidifiées, mais ces restes géologiques ne fournissent pas suffisamment d’éléments. Ils peuvent étudier la lave à la surface, mais les échantillons qu’ils collectent ont perdu la plupart des gaz qui provoquent les éruptions et dont dépendent la température, la pression et la composition d’origine du magma. Les cristaux, les inclusions et les bulles dans la lave durcie contiennent toutefois des indices sur son état d’origine. Un échantillon de la chambre magmatique du Krafla indiquera aux chercheurs si ces estimations sont vraiment fiables. Obtenir un tel échantillon révélera également la vraie nature de la chambre magmatique.
Le projet KMT pourrait permettre de répondre aux questions de base sur la matière première de la croûte continentale. Les fonds marins dans le monde et une grande partie de l’Islande prennent forme à partir de magma basaltique, c’est à dire à peu près la même substance qui existe dans le manteau. Mais les roches granitiques des continents se forment à partir d’un magma rhyolitique riche en silice qui se trouve probablement sous le site du projet KMT. Personne n’est sûr de l’origine du magma qui forme les continents ; on pense que le magma basaltique altéré par l’eau de mer est soumis à une nouvelle fusion et finit par être émis par les volcans sous forme de rhyolite. Des échantillons de rhyolite provenant d’Islande – où le basalte est majoritaire – pourraient fournir une fenêtre sur le fonctionnement de ce processus dans le monde.
Un but du projet KMT est de collecter plusieurs échantillons au fil du temps et d’intégrer des capteurs dans et à proximité du magma pour mesurer la chaleur, la pression et même la chimie malgré des températures supérieures à 1000°C. Les partenaires de forage de KMT testent des techniques qui pourraient permettre au revêtement en acier du puits de se dilater et de se contracter en cas de chaleur extrême. D’autres partenaires développent une électronique innovante pour résister à la chaleur et à la pression. Une telle technologie pourrait un jour être utilisée sur Vénus.
Ces innovations technologiques pourraient également profiter aux nombreuses entreprises islandaises qui s’investissent dans l’énergie géothermique. Se rapprocher d’une poche magmatique pourrait augmenter considérablement le potentiel énergétique des puits individuels, comme on a pu le voir avec le puits foré 2009 qui, à lui seul, aurait pu alimenter une petite ville.
Il est probable que les grandes quantités d’eau injectées dans le puits pour refroidir et lubrifier la foreuse perturberont un peu le système volcanique, et les géophysiciens surveilleront de près l’évolution du forage. Il ne faudrait pas que l’entreprise déclenche une éruption!

Les changements dans la vitesse des ondes sismiques après le forage pourraient donner des indications sur l’étendue du magma. L’observation de ces changements subtils pourrait également aider à prévoir les futures éruptions rhyolitiques. Bien que les scientifiques aient progressé dans la détection des signes avant-coureurs d’une éruption volcanique, il reste beaucoup à faire car les fausses alertes sont nombreuses.
Source : Adapté d’un article publié sur le site Science.org.

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As I often wrote on this blog, we know details about the surface of other planets like Mars, Jupiter or Venus, but we know very little about the bottom of our oceans or about the inner structure of our own planet. In particular, we have never observed magma below the Earth’s surface.A project about to start in Iceland might help to improve our knowledge in that field.

The site of the research is the Víti crater, a small craterfilled with a lake within Krafla volcano’s 10-kilometre caldera.

In 2009, drillers trying to tap hot water for geothermal energy in this region of Iceland accidentally pierced a hidden magma chamber. Following a powerful emission of steam and glass shards from quenched magma, the borehole created the hottest geothermal well ever measured, until the casing failed. However, the glassy bits from the 2009 drilling campaign hinted that the magma was not only liquid, but also circulating, interacting with melt lower down. But little was revealed about the magma chamber’s size or how long it had persisted.

This time, researchers are going to use hardier equipment to create the world’s only long-term magma observatory. Results could help explain how magma moves through the crust, while improving eruption forecasts. They could also shed light on how the continents formed and grew.

The project called Krafla Magma Testbed (KMT) is financed by the International Continental Scientific Drilling Program. With that support, along with several million dollars in funding from Iceland and other European science agencies, the project has just entered its preparation phase. The first borehole, costing as much as $25 million, could begin as soon as 2023.

As they are unable to study magma directly, volcanologists rely on surface measurements from seismometers, GPS sensors, and radar satellites to guess its movements. They can examine ancient solidified magma chambers, but those remnants are incomplete,They can study lava at the surface, but the samples they collect have lost most of the trapped gases that drive eruptions and influence the magma’s original temperature, pressure, and composition. Crystals, inclusions, and bubbles in the hardened lava hold clues to its original state. But a sample from the Krafla chamber will tell researchers whether those estimates really reliable. Getting a sample will also reveal the true nature of the magma chamber.

KMT will also help answer basic questions about the raw material of continental crust. The world’s sea floors, and much of Iceland, take shape from basaltic magma, much the same stuff that exists in the mantle. But the granite rocks of the continents form from a silica-rich “rhyolitic” magma that is thought to lie below the KMT site. No one is sure how the continent-forming magma originates; one idea is that basaltic magma gets altered by seawater, remelts, and eventually erupts from volcanoes as rhyolite. Samples of rhyolite from basalt-dominated Iceland could provide a window on how this process works worldwide.

KMT intends to collect multiple samples over time and embed sensors in and near the magma to measure heat, pressure, and even chemistry despite temperatures of more than 1000°C. KMT’s drilling partners are testing flexible couplings that can allow the steel liner of the well to expand and contract with extreme heat. And others are developing innovative electronics to withstand the heat and pressure, which could someday be used on Venus.

The technologies could also benefit Iceland’s many geothermal energy companies. Getting closer to magma could dramatically increase the power potential of individual wells, as was clearly seen with the accidental 2009 well, which on its own could have powered a small city.

The large amounts of water injected to cool and lubricate the drill will likely perturb the volcanic system a bit, and geophysicists will be watching closely. Changes in the speed of seismic waves after drilling could reveal the magma’s extent, Watching these subtle changes could also help with predicting future rhyolite eruptions. Although scientists have made progress at detecting a volcano’s warning signs, false alarms abound.

Source: Adapted from an article published on the website Science.org.

 

Le lac Viti

Géothermie dans la région du Krafla

Dans la caldeira du Krafla

Photos: C. Grandpey

Cumbre Vieja (La Palma): la lave proche de la mer ! // Lava close to the sea !

20 heures: C’est ce qu’on appelle une prévision ratée! Alors que tout semblait réuni cet après-midi pour annoncer la fin de l’éruption (chute du tremor en particulier) cette dernière a repris en fin d’après-midi avec des explosions stromboliennes de faible intensité. Le volcan a surpris tout le monde! La prévision volcanique est très loin d’être parfaite!

Pour le moment, la situation n’est pas préoccupante pour la population car il va falloir que la lave recommence à zéro. On ne se trouve pas dans le contexte des volcans hawaiiens où la lave pahoehoe très fluide peut emprunter un réseau de tunnels. Dans le cas du Cumbre Vieja, on se trouve en présence coulées de lave a’a qui avancent comme le ferait un tapis roulant.
A noter que les météorologues prévoient un changement de direction du vent qui a emporter la cendre du volcan de La Palma vers le sud-est, vers La Gomera et Tenerife dans les prochains jours.

Activité strombolienne et coulée de lave ce soir (capture écran webcam)

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23 heures: Suite à la réactivation de l’éruption en fin d’après-midi, c’est une nouvelle coulée de lave relativement fluide qui a émergé du cône principal. Grâce à sa fluidité, elle descend au-dessus des précédentes à une vitesse élevée. La lave progresse tellement vite qu’elle est déjà à environ 300 mètres de la mer qu’elle atteindra très probablement pendant la nuit. .

Source: El Pais.

L’éruption à 23 heures (capture écran webcam)

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20:00: This is what can be called a failed prediction! While everything this afternoon seemed to announce the end of the eruption (drop of the tremor in particular) , it started again at the end of the afternoon with low intensity strombolian explosions. The volcano surprised evrybody. Volcanic prediction is far from perfect!
For the moment, the situation is not worrying for the population because the lava will have to start again from zero. We are not in the context of Hawaiian volcanoes where very fluid pahoehoe lava can travel through a network of tunnels. In the case of Cumbre Vieja, a’a lava flows which advance like a conveyor belt.
Meteorologists are predicting a change in wind direction that will carry the ash from the volcano of La Palma to the southeast, towards La Gomera and Tenerife in the coming days.
Source: El Pais.

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11 p.m .: Following the reactivation of the eruption in the late afternoon, a new relatively fluid lava flow has emerged from the main cone and descends above the previous ones at a high speed. The rapidly advancing lava is already about 300 meters from the sea it will probably reach during the night..
Source: El Pais.

Eruption du Cumbre Vieja (La Palma): dernières nouvelles // Latest news

8 heures: Hier soir vers 20h30, le front de coulée se situait à environ 1,6 km de la côte. Toutes les prévisions s’accordent pour dire que la lave va atteindre la mer dans les prochaines heures. Dans cette perspective, les habitants de San Borondón, Marina Alta, Marina Baja et La Condesa sont confinés. Ils doivent rester à l’intérieur des maisons, portes et fenêtres fermées.

S’agissant de l’éruption proprement dite, elle présente ce matin un caractère moins explosif mais le Cumbre Vieja émet une lave plus fluide, ce qui explique l’a progression plus rapide de la coulée.

La lave a traversé la route LP-213 à la hauteur de Todoque et se trouve à environ 150 mètres à l’ouest du centre de la bourgade. Cette situation n’a pas provoqué de nouvelles évacuations étant donné que la lava avance dans un secteur déjà abandonné par ses habitants.

L’aéroport de La Palma reste ouvert mais tous les vols ont été annulés. Le ferry reste le seul moyen d’atteindre l’île.

A noter que les prix des hébergements touristiques ont monté en flèche et parfois doublé. Des milliers de gens désirent voir l’éruption de leurs propres yeux.

Source: médias espagnols.

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12 heures: On a observé une intensification de l’activité sismique ce lundi 27 septembre 2021 à La Palma. Ce matin, les événements se sont déplacés vers le sud, avec 16 séismes localisés au nord de Fuencaliente. Le plus isignificatif a été enregistré à 06h05 à une profondeur de 10 kilomètres. Tous les séismes avaient une magnitude supérieure à M 2.0 et à des profondeurs comprises entre 9 et 13 kilomètres.

Suite à une baisse d’activité du Cumbre Vieja, l’avancée de la lave a ralenti au cours des dernières heures. Le tremor éruptif a marqué le pas au cours de la matinée, mais la situation peut changer très rapidement. Comme indiqué précédemment, le front de coulée se trouvait ce matin à 1,6 kilomètre de la côte.

Source: El Pais.

J’espère ne pas me tromper, mais les divers événements de la matinée tendent à montrer que l’éruption marque le pas. Les prochaines heures vont être déterminantes. Il n’y a guère que deux possibilités. Soit l’éruption décline, soit elle reprend de plus belle, mais je penche pour la première hypothèse. Déjà hier soir, la pression des gaz dans le principal centre éruptif était moins forte que précédemment.

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14 heures: Les images de la webcam confirment en ce début d’après-midi la nette baisse d’activité éruptive du Cumbre Vieja. J’avais attiré l’attention le 26 septembre au soir sur la baisse de l’activité explosive et l’intensification de l’activité effusive.

Je pense – ce n’est qu’un avis personnel – que la pause éruptive observée dans la matinée du 27 septembre, suivie de l’expulsion d’un panache de cendre noire correspondait probablement à la fin de la vidange de la chambre magmatique située sous le volcan. La chute du tremor montre que l’alimentation de l’éruption est en train de se tarir. Les événements sismiques enregistrés ce matin correspondent probablement à des réajustements à l’intérieur de l’édifice volcanique ou à des effondrements internes suite à la disparition du magma. Ce sont des processus souvent observés sur des volcans stromboliens comme le Cumbre Vieja.

Panaches de cendres semblables sur l’Etna (Photo: C. Grandpey)

La fin de l’éruption serait, bien sûr, une bonne nouvelle pour les habitants de la partie de l’île la plus menacée. Par contre, cela couperait l’herbe sous le pied à ceux qui avaient commencé à faire monter outrageusement les prix de leurs locations touristiques. De toute évidence, le volcan n’a pas apprécié!

Le tremor a du plomb dans l’aile! (Source: INVOLCAN)

Le Cumbre Vieja continue d’émettre des panaches de cendre (capture écran webcam)

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17h30: Retour au calme dans le principal centre éruptif. Il semble que l’éruption soit bel et bien terminée!

Capture écran webcam

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8 a.m: Last night at about 8:30 p.m., the flow front was located about 1.6 km from the coast. All predictions agree that lava will reach the sea in the next few hours. In this perspective, the inhabitants of San Borondón, Marina Alta, Marina Baja and La Condesa are confined. They have been ordered to stay inside their houses with closed doors and windows.
Regarding the eruption itself, it looks less explosive but the Cumbre Vieja emits a more fluid lava, which explains the more rapid progression of the flow. Lava has cut  the road LP-213 near Todoque and the flow front lies 150 meters west of the village. No new evacuations have been ordrered as the area has aldeady been abandoned by its residents.
La Palma airport remains open but all flights have been canceled. The ferry remains the only way to reach the island.
The prices of tourist accommodation have skyrocketed and sometimes doubled. Thousands of people want to see the eruption with their own eyes.
Source: Spanish media.

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12:00 pm: There has been an intensification of seismic activity on Monday, September 27, 2021 in La Palma. This morning, seismic events moved south, with 16 earthquakes located north of Fuencaliente. The most significant was recorded at 6:05 am at a depth of 10 kilometers. All earthquakes were greater than M 2.0 in magnitude and at depths between 9 and 13 kilometers.
Following a decrease in activity at Cumbre Vieja, the advance of the lava has slowed down in the last few hours. The eruptive tremor has also slowed down during the morning, but the situation can change very quickly. As previously indicated, the flow front was this morning 1.6 kilometers from the coast.

Source: El Pais.
I hope I am not mistaken, but the various events of the morning tend to show that the eruption is stalling. The next few hours will be critical. There are two possibilities. Either the eruption declines, or it starts again with a vengeance, but I lean for the first hypothesis. Already last night, the gas pressure in the main eruptive center was lower than before.

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2 p.m : At the beginning of the afternoon, the webcam images confirm the net decrease in eruptive activity of Cumbre Vieja. I had drawn attention on the evening of September 26th to the drop in explosive activity and the intensification of effusive activity.

I think – this is only a personal opinion – that the eruptive pause observed in the morning of September 27th, followed by the expulsion of a plume of black ash probably meant the end of the drainage of the magma chamber located beneath the volcano. The drop of the tremor shows that the supply of the eruption is coming to an end. The seismic events recorded this morning probably corresponded to readjustments inside the volcanic edifice or to internal collapses following the evacuation of the magma. These are processes often observed on Strombolian volcanoes like Cumbre Vieja. The end of the eruption would, of course, be good news for residents of the most endangered part of the island. On the other hand, it would pull the rug out from under those who had started to outrageously raise the prices of their tourist rentals. It seems the volcano did not like it!

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17:30: The situation looks quiet tonight in the main eruptive center. See screenshot above. It looks as if the eruption is definitely over.

Vue de l’éruption le 27 septembre 2021 au matin. Depuis la veille, l’activité éruptive est beaucoup moins explosive et majoritairement effusive (capture image webcam)

Nouvelles de La Palma : la lave avance de nouveau vers la mer// News of La Palma : lava is again travelling to the sea

12 heures: Depuis le début de l’éruption du Cumbre Vieja il y a près d’une semaine, la lave a couvert 212,1 hectares de La Palma, détruisant 461 bâtiments et infrastructures. 35 autres maisons et installations ont été touchées bien qu’elles ne se soient pas effondrées. La lave a également emporté 16,9 kilomètres de route. Depuis le 19 septembre, quelque 6 000 habitants ont été évacués. Le 25 septembre, une nouvelle bouche s’est ouverte à l’ouest du principal centre éruptif. Il y a également eu un effondrement partiel du cône principal, provoquant le passage d’une nouvelle coulée de lave, plus fluide et plus rapide que la première. INVOLCAN signale une baisse d’intensité du tremor probablement liée à une activité explosive moins intense et à l’écoulement plus facile de la lave plus fluide.

L’aéroport de La Palma, qui avait été fermé en raison de l’accumulation de cendre volcanique, est à nouveau opérationnel.

Voici une bonne vidéo du site éruptif et de la dernière coulée de lave. Dommage que le drone ne suive pas sa trajectoire en aval.

https://youtu.be/BMsD5HyuKeM

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20 heures : Dans l’après-midi de ce dimanche 26 septembre 2021, la coulée de lave qui s’était pratiquement arrêtée à Todoque il y a deux jours s’est réactivée et se dirige à nouveau vers la côte. La coulée est alimentée par les apports de lave en provenance des flancs nord et sud du Cumbre Vieja. On estime que la lave avance à une vitesse comprise entre 100 et 200 mètres par heure. Il est bon de rappeler que le 25 septembre l’ouverture d’une nouvelle source d’émission et un effondrement partiel du cône principal ont été enregistrées, avec pour résultat une nouvelle coulée de lave plus fluide et plus rapide que la précédente. La nouvelle lave occupe des zones jusqu’à présent épargnées. Malgré tous les efforts des pompiers pour essayer de détourner le cours de la lave, l’église de Todoque a été détruite et son clocher s’est effondré. L’école et la maison des associations ont subi le même sort.

Les autorités locales sont extrêmement préoccupés par le fait que la lave dépasse Todoque, avec le risque qu’elle coupe la seule route d’accès vers la partie sud de la commune de Los Llanos de Aridane. Si cette route est coupée, la situation deviendra compliquée.
Source: El Pais.

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12:00 pm: Since the Cumbre Vieja eruption began almost a week ago, lava has covered 212.1 hectares of La Palma, destroying 461 buildings and infrastructure. 35 other houses and facilities were affected although they did not collapse. The lava also covered 16.9 kilometers of roads. Since September 19th, some 6,000 residents have been evacuated. On September 25th, a new vent opened west of the main eruptive center. There was also a partial collapse of the main cone, causing the evacuation of a new lava flow, more fluid and faster than the previous one. INVOLCAN reports a decrease in the intensity of the tremor probably linked to a less intense explosive activity and to the easier flow of the more fluid lava.

La Palma airport which had been closed because of the ash accumulation is again operational.

Here is a good video of the eruptive site and the new lava flow. It would have been great to see the downslope route taken by the lava.

https://youtu.be/BMsD5HyuKeM

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8 p.m .: In the afternoon of this Sunday, September 26th, 2021, the lava flow that had practically stopped in Todoque two days ago has reactivated and is heading again towards the coast. The flow is fed by lava inputs from the northern and southern flanks of Cumbre Vieja. The lava is said to advance at a speed of between 100 and 200 meters per hour. It is worth remembering that on September 25th the opening of a new vent and a partial collapse of the main cone were recorded, resulting in a new lava flow more fluid and faster than the previous one. The new lava occupies areas so far spared. Despite all the efforts of the firefighters to divert the lava flow, the church was destroyed and its steeple collapsed. The local school and the municipality house were destroyed too.
Local authorities are extremely concerned that the lava is overtaking Todoque, with the risk that it will cut off the only access road to the southern part of the municipality of Los Llanos de Aridane. If this road is cut, the situation will become difficult.
Source: El Pais.

Source: presse espagnole