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Viscosité du magma et prévision éruptive // Magma viscosity and eruptive prediction

Suite à l’éruption du Kilauea (Hawaii) en 2018, une nouvelle étude explique que la mesure précoce de la viscosité du magma pourrait aider à prévoir certaines éruptions volcaniques

L’éruption du Kilauea de 2018 a fourni aux scientifiques une occasion unique d’identifier de nouveaux facteurs permettant de prévoir le comportement du magma et les risques des futures éruptions ainsi que les dangers associés.

Une équipe de chercheurs de l’Université d’Hawaï a identifié un indicateur de viscosité du magma susceptible d’être mesuré avant une éruption. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Nature.

Les auteurs de l’étude expliquent que les propriétés du magma à l’intérieur d’un volcan affectent le déroulement d’une éruption. En particulier, sa viscosité est un facteur majeur qui influence le degré de dangerosité d’une éruption pour les localités à proximité. Il est bien connu que les magmas très visqueux déclenchent des explosions plus puissantes car les gaz peuvent difficilement s’échapper, ce qui entraîne une accumulation de la pression à l’intérieur du système d’alimentation du volcan. De plus, l’extrusion d’un magma plus visqueux donne naissance à des coulées de lave plus lentes. A Hawaï, le magma sort à des températures très élevées, ce qui explique sa grande fluidité et que les coulées de lave parcourent parfois de très longues distances.

Les chercheurs ont remarqué que la viscosité du magma n’est généralement évaluée qu’après une éruption, pas avant. C’est pourquoi ils ont essayé d’identifier les premiers indices de viscosité du magma. L’événement de 2018 a débuté avec une première phase d’activité dans la Lower East Rift Zone du Kilauea. La première des 24 fractures éruptives s’est ouverte début mai et l’éruption s’est poursuivie pendant trois mois. Cette situation a permis aux scientifiques d’obtenir une foule d’informations. En particulier, ils ont obtenu de nombreuses données sur le comportement du magma à haute et basse viscosité, ainsi que sur les contraintes pré-éruptives qui se sont exercées dans le substrat rocheux sous le Kilauea.

On sait que l’activité tectonique et volcanique provoque la formation de failles dans la roche qui constitue la croûte terrestre. Lorsque les contraintes géologiques agissent sur ces failles, les géologues peuvent mesurer leur orientation 3D et leur mouvement en analysant la sismicité. En étudiant ce qui s’est passé dans Lower East Rift Zone du Kilauea en 2018, ils ont pu déterminer que la direction des mouvements des failles dans cette zone avant et pendant l’éruption pouvait être utilisée pour estimer la viscosité du magma pendant les périodes précédant l’activité volcanique. Les chercheurs ont ainsi pu montrer qu’avec une surveillance digne de ce nom, ils peuvent établir une relation entre la pression et les contraintes dans le système d’alimentation d’un volcan et le mouvement en profondeur d’un magma plus visqueux. Ils pensent que de telles analyses permettront de mieux anticiper le comportement éruptif de volcans comme le Kilauea et de prendre des mesures adaptées à la situation.

Source: West Hawaii Today.

[Remarque personnelle: S’agissant du Kilauea, le processus éruptif est assez bien connu et ne réserve guère de surprises. Comme le volcan se trouve sur un point chaud et est alimenté par du magma à très haute température en provenance du manteau terrestre, la lave est en général très fluide avec des coulées de lave qui parcourent de longues distances et peuvent être destructrices, comme on l’a vu lors de l’éruption de 2018. Sur d’autres volcans du monde qui ont des magmas plus différenciés, une telle étude pourrait présenter un intérêt certain pour anticiper le comportement éruptif.

Vous pourrez également lire le résumé de l’étude que j’ai effectuée sur le processus de refroidissement de la lave sur le Kilauea:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/]

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In the wake of Kilauea’s 2018 eruption in Hawaii, a new study explains that measuring magma viscosity early could forecast volcanic eruptions The 2018 Kilauea eruption provided scientists with a unique opportunity to identify new factors to help forecast the behaviour and associated hazards of future eruptions.

A team of researchers from the University of Hawaii identified an indicator of magma viscosity that can be measured before an eruption. Their findings were published in the journal Nature.

The authors of the study explain that the properties of the magma inside a volcano affect how an eruption will play out. In particular, its viscosity is a major factor in influencing how hazardous an eruption could be for nearby communities. It is well known that very viscous magmas are linked with more powerful explosions because they can block gas from escaping through vents, allowing pressure to build up inside the volcano’s plumbing system. Moreover, the extrusion of more viscous magma results in slower-moving lava flows. In Hawaii, magma comes out at very high temperatures, which accounts for its high fluidity and for lava flows travelling sometimes very long distances.

The researchers have noticed that magma viscosity is usually only quantified well after an eruption, not in advance. So, they have tried to identify early indications of magma viscosity that could help forecast a volcano’s eruption style.

The 2018 event included the first eruptive activity in Kilauea’s Lower East Rift Zone since 1960. The first of 24 fissures opened in early May, and the eruption continued for three months. This situation provided the scientists with unprecedented access to information. In particular, the event provided a wealth of simultaneous data about the behaviour of both high- and low-viscosity magma, as well as about the pre-eruption stresses in the solid rock underlying Kilauea.

It is known that tectonic and volcanic activity cause faults to form in the rock that makes up Earth’s crust. When geologic stresses cause these faults to move against each other, geoscientists measure the 3D orientation and movement of the faults using seismic instruments. By studying what happened in Kilauea’s Lower East Rift Zone in 2018, they determined that the direction of the fault movements in the lower East Rift Zone before and during the volcanic eruption could be used to estimate the viscosity of rising magma during periods of precursory unrest. The researchers were able to show that with robust monitoring that they can relate pressure and stress in a volcano’s plumbing system to the underground movement of more viscous magma. They think this will enable monitoring experts to better anticipate the eruption behaviour of volcanoes like Kilauea and to tailor response strategies in advance.

Source: West Hawaii Today.

[Personal note: As far as Kilauea is concerned, the eruptive process is fairly well known. As the volcano lies on a hotspot with magma coming at very high temperature from the Earth’s mantle, the lava is very fluid with long distance lava flows that can de destructive, as could be seen during the 2018 eruption. On other volcanoes in the world which have more differentiated magmas, a similar study could prove useful to predict the behaviour of the eruptions.

You can also read  the abstract of the study I made about the lava cooling process on Kilauea volcano: https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/]

Eruption 2018 du Kilauea (Fissure 8) [Crédit photo : HVO]

Photo : C. Grandpey

L’Islande va stocker le CO2 dans le basalte // Iceland is going to store CO2 in basalt

Dans une note rédigée le 17 juin 2016, j’expliquais qu’une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université de Southampton avait participé au projet CarbFix, à côté d’une centrale géothermique dans la périphérie de Reykjavik. Cette centrale exploite une source de vapeur produite par le magma à faible profondeur, en sachant que du CO2 et des gaz soufrés d’origine volcanique sont émis en même temps que la vapeur. Le but est de capter le gaz et de le réinjecter dans le sous-sol. Le processus se fait avec un puits d’injection foré dans le soubassement basaltique. Les chercheurs séparent le dioxyde de carbone de la vapeur produite par la centrale et l’envoient vers un puits d’injection. Le dioxyde de carbone est injecté dans un tuyau qui de trouve lui-même logé à l’intérieur d’un autre tuyau rempli d’eau en provenance d’un lac situé à proximité. A plusieurs dizaines de mètres de profondeur, le dioxyde de carbone est libéré dans l’eau où la pression est si élevée qu’il se dissout rapidement. Ce mélange d’eau et de dioxyde de carbone dissous, qui devient très acide, est envoyé plus profondément dans une couche de roche basaltique où il commence à lessiver des minéraux comme le calcium, le magnésium et le fer. Les composants du mélange finissent par se recomposer et se minéraliser en roches carbonatées.

L’idée d’injecter du CO2 dans le substratum basaltique a fait son chemin depuis 2016 et la construction d’une installation de stockage et d’élimination du dioxyde de carbone – la première du genre au monde – est en passe de démarrer à Straumsvík, sur la Péninsule de Reykjanes. La structure, baptisée Coda Terminal, recevra du CO2 de l’Europe du Nord par bateau. Le projet devrait créer 600 emplois directs et indirects.

Le CO2 proviendra d’émetteurs industriels du nord de l’Europe et sera injecté dans le substrat basaltique où il se transformera rapidement en pierre grâce à la technologie Carbfix. En fonctionnement maximal, Coda Terminal pourra stocker chaque année 3 millions de tonnes de CO2.

En recevant du CO2 des pays voisins pour son stockage permanent dans le substrat basaltique, l’Islande joue un rôle de pionnier en Europe. Le CO2 sera acheminé par des navires spécialement conçus. Le transport du CO2 vers l’Islande est rendu possible par les faibles coûts associés au stockage sur la terre ferme. Coda Terminal sera le premier projet de stockage géologique à grande échelle en Europe à être réalisé sur la terre ferme. Dans une note publiée le 12 novembre 2020, j’avais indiqué que la Norvège avait l’intention de stocker le CO2 dans d’anciens gisements de gaz naturel sous la mer du Nord.

La technologie Carbfix sera par la suite utilisée pour transformer de façon permanente et en toute sécurité le CO2 en pierre, au plus profond du substrat rocheux basaltique. Coda Terminal pourra également stocker le CO2 en provenance des industries locales, ainsi que le CO2 capté directement dans l’air. La construction se fera en trois phases. Le forage des premiers puits est prévu pour 2022, avec pour objectif de démarrer l’exploitation en 2025 et d’atteindre la pleine capacité d’ici 2030.

Source: Iceland Monitor.

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In a post written on June 17th, 2016, I explained that a team led by a University of Southampton researcher was involved in the CarbFix project, located next to a geothermal power plant outside Reykjavik. This plant basically taps a source of steam above Iceland’s shallow magma chambers, but some volcanic CO2 and sulfur gas come along with it. The goal is to capture that gas and stick it back underground. That’s done with an injection well drilled down into basalt bedrock. The researchers separate the carbon dioxide from the steam produced by the plant and send it to an injection well. The carbon dioxide gets pumped down a pipe that’s actually inside another pipe filled with water from a nearby lake. Dozens of metres below the ground, the carbon dioxide is released into the water, where the pressure is so high that it quickly dissolves. That mix of water and dissolved carbon dioxide, which becomes very acidic, gets sent deeper into a layer of basaltic rock, where it starts leaching out minerals like calcium, magnesium and iron. The components in the mixture eventually begin to mineralize into carbonate rocks.

The idea to inject CO2 into the basalt bedrock has worked its way since 2016 and preparations are underway for the construction of a carbon dioxide storage and disposal facility – the first of its kind in the world – in Straumsvík, on the Reykjanes peninsula.

The facility, Coda Terminal, will receive CO2 from Northern Europe by ship. It is expected to create 600 jobs, directly and indirectly.

The CO 2 will be sourced from industrial emitters in Northern Europe and will be injected into the basaltic bedrock where it rapidly turns into stone via the Carbfix technology. At full scale, the Coda Terminal will provide an annual storage amounting to three million tonnes of CO2.

By receiving CO2 from neighbouring countries for permanent mineral storage, Iceland takes a pioneering role within Europe. The Coda Terminal will receive CO2 transported by specifically designed ships. The transport of CO2 to Iceland is enabled by the low costs associated with onshore mineral storage. In fact, the Coda Terminal will be the first large scale geological storage project in Europe that is carried out onshore. In a post published on November 12th, 2020, I indicated that Norway intended to store CO2 in former natural gas fields under the North Sea.

The Carbfix technology will then be used to permanently and safely turn CO 2 into stone, deep in within the basaltic bedrock. The Terminal will also be able to store CO2 from local industries, as well as CO2 captured directly from the air.

Construction will be done in three phases. Drilling of the first wells is planned for 2022, with the aim of beginning operation in 2025 and reaching full capacity by 2030.

Source : Iceland Monitor.

Source : Carbfix

Islande: quel nom pour l’éruption? // Iceland : what name for the eruption ?

 La grande question en Islande ces jours-ci est: quel nom va recevoir le nouveau champ de lave créé par l’éruption en cours? Parmi les 340 suggestions faites par le public entre le 31 mars et le 9 avril, deux noms ont été retenus: Fagradalshraun et Fagrahraun. Dalahraun, Geldingadalshraun et Ísólfshraun ont également été suggérés. Si l’un des noms est accepté, les fractures éruptives seront probablement baptisées Fagradalsgíga ou Fögrugíga.

Fagradalsfjall est une colline qui se dresse près de l’éruption et se trouve au coeur de l’essaim sismique qui a pris fin lorsque l’éruption a commencé.

La colline porte le nom de Fagradalur, ou « Belle vallée ».

La plupart des suggestions faites par le public faisaient référence à des lieux précis de la région. A noter Kórónuhraun, histoire de ne pas oublier le coronavirus !

Source: www.ruv.is

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 The big question in Iceland these days is: What name for the new lava field around the ongoing volcanic eruption? Among the 340 suggestions from the public between March 31stand April 9th, two possible names have been chosen: Fagradalshraun and Fagrahraun. Dalahraun, Geldingadalshraun, and Ísólfshraun were also suggested.

If one of the names is accepted, the fissures will probably be named either Fagradalsgíga or Fögrugíga.

Fagradalsfjall is a prominent hill close to the eruption and at the very centre of the earthquake swarm that ended when the eruption began. The hill is named after Fagradalur, or Beautiful Valley.

Most public suggestions related to existing local landmarks, but some others included Kórónuhraun, after the coronavirus…

Source : www.ruv.is

La Soufrière de St Vincent : activité éruptive et désastre économique // St Vincent’s La Soufriere: eruptive activity and economic disaster

Dans sa dernière mise à jour du 22 avril 2021, l’UWI indique que l’activité sismique à La Soufrière de St Vincent continue en suivant le schéma observé après l’activité explosive du 18 avril. De petits séismes longue période et hybrides continuent d’être enregistrés, avec une fréquence en hausse progressive. Un épisode de tremor de forte intensité, généré par une activité explosive, a commencé à 11h09 le 22 avril et a duré une vingtaine de minutes. Un panache vertical s’est élevé lentement au-dessus du cratère pour finalement atteindre une hauteur d’environ 8 km. Au cours de la phase initiale de l’éruption, une coulée pyroclastique a été observée le long du flanc ouest du volcan. Le tremor a continué en décroissant pendant les deux heures suivantes alors que La Soufrière continuait à émettre des panaches de cendre.

Depuis la dépressurisation observée immédiatement après la phase explosive du 9 avril, le réseau GPS enregistre une diminution des déplacements horizontaux et verticaux de l’édifice volcanique.

L’activité sismique des derniers jours est typique de la croissance et de la destruction des dômes de lave. Des explosions accompagnées de retombées de cendres peuvent se produire sans prévenir.

Source: UWI.

L’éruption de la Soufrière est une catastrophe économique pour l’île de St Vincent et les Grenadines. Elle pourrait coûter à cette nation des Caraïbes orientales 50% de son produit intérieur brut et obliger le gouvernement à s’endetter encore davantage. Le ministre des Finances a déclaré que «les dégâts au nord de l’île tiennent de l’apocalyptique». Une grande partie des dégâts concernent la ceinture agricole. Il faut garder à l’esprit que l’agriculture représente environ 15% de l’économie de St Vincent et est l’un de ses plus gros employeurs.

Selon les premières estimations, les zones les plus proches du volcan ont perdu 100% de leurs cultures maraîchères, 90% de leurs cultures arboricoles et 80% des légumes racines. Cela signifie que la majeure partie de l’agriculture a été anéantie sur l’île.

L’éruption a anéanti le bétail de Saint-Vincent. Il y a des carcasses d’animaux partout dans la zone rouge. Le bétail laissé en liberté est désormais sans fourrage car les cendres et la poussière ont totalement détruit leurs pâturages. Le ministère de l’Agriculture apporte de l’eau et de la nourriture aux animaux qui ont survécu à la catastrophe. Une grande partie du bétail sans surveillance, en particulier les moutons, se nourrissent de végétation recouverte de cendres, ce qui entraînera des problèmes de santé dans les prochains jours, même si les effets ne sont pas immédiatement visibles.

Il est encore difficile d’établir le bilan économique de l’éruption de La Soufrière, mais le ministre des Finances estime que le volcan a causé 150 millions de dollars de dégâts aux infrastructures et 150 millions de dollars de pertes dans l’agriculture et le logement. En outre, il faudra entre 20 et 30 millions de dollars pour nettoyer les îles et environ 15 millions de dollars par mois pour nourrir et héberger les personnes évacuées.

Pour couronner le tout, le volcan reste actif et menaçant. La dernière éruption de La Soufrière, en 1979, a duré quatre mois. Auparavant, en 1902, l’éruption avait duré un an. Le gouvernement dispose d’environ 30 à 35 millions de dollars dans un fonds d’urgence, ce qui couvrira environ deux mois de coûts humanitaires. L’éruption survient alors que l’économie était déjà affectée par la pandémie de Covid-19 et que le ratio dette / PIB est de 81%, le troisième plus élevé des Caraïbes orientales.

L’ONU a lancé une campagne de collecte de fonds et Saint-Vincent a sollicité l’appui des pays amis, mais le Ministre des finances explique qu’il faudra procéder à davantage d’emprunts. « Il ne fait aucun doute que notre dette va augmenter au fur et à mesure que nous essaierons  de nous reconstruire et de nous remettre de cette catastrophe. Nous avons besoin que nos amis nous soutiennent en ce moment. »

Parmi ces amis, il semble que la Grande-Bretagne tarde à venir en aide à St Vincent. Un article publié dans la presse locale est intitulé «La Grande-Bretagne laisse à nouveau St Vincent se débrouiller seule après une éruption volcanique». St Vincent est une ancienne colonie britannique et membre actuel du Commonwealth. L’auteur de l’article écrit: «Les gens de St Vincent ont besoin d’aide. Pourquoi n’arrive-t-elle pas? De nombreux habitants de Saint-Vincent-et-les Grenadines sont allés en Grande-Bretagne à la fin de la Seconde Guerre mondiale pour aider à la reconstruction. Il est déplorable qu’il ait fallu un message de soutien de la reine la semaine dernière pour faire prendre conscience aux gens e la gravité de la situation, décrite par l’ONU comme une crise humanitaire qui ne fait que commencer. Il y a beaucoup de parents terrifiés qui versent des larmes d’impuissance face au désastre et au manque de soutien de [la Grande-Bretagne]. Une fois de plus, ils doivent se débrouiller seuls.»

Source: Yahoo News.

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In its latest update of April 22nd, 2021, UWI indicates that seismic activity at La Soufrière Volcano continues the pattern established after the explosive activity on April 18th. Small long-period and hybrid earthquakes continue to be recorded, with their rate of occurrence gradually increasing.

High-level seismic tremor started at 11:09 am on April 22nd, generated by explosive activity, and lasted for about 20 minutes. A vertical explosive eruption plume rose slowly above the crater eventually reaching a height of about 8 km. During the initial stages of the explosion, a pyroclastic flow was seen moving down the western flank of the volcano. Tremor continued, at a lower level, for the next two hours as La Soufrière continued to vent ash.

Since the initial depressurization noted immediately after the April 9th explosive phase, the continuous GPS network has recorded a decrease in the overall rates of horizontal and vertical movement.

The pattern of seismic activity over the last few days is typical of the growth and destruction of lava domes. Explosions with accompanying ashfall, of similar or larger magnitude, can occur with little or no warning.

Source : UWI.

The eruption of La Soufriere is an economic disaster for the island of St Vincent and the Grenadines. It could cost the Eastern Caribbean nation 50% of its gross domestic product and force the government back to the debt market. The Finance Minister has said that “the damage on the north of the island is bordering on apocalyptic.”

Much of the destruction has been concentrated in the farming belt. One should keep in mind that agriculture represents about 15% of the economy of St Vincent and is one of its largest employers.

According to preliminary estimates, the areas nearest the volcano lost 100% of their vegetable crops, 90% of their tree crops and 80% of their root crops. This means that most of the agriculture has been wiped out on the island.

The eruption has devastated St Vincent’s livestock. Animal carcasses are everywhere in the Red Zone. Livestock left to roam freely is now without forage as the ash and dust have totally destroyed their pastures. The Ministry of Agriculture is bringing water and feed to the animals that have survived the disaster. Many of the unattended livestock, particularly sheep, which graze forage all the way to the ground, are feeding on ash-covered material, which will cause future health problems even if the effects are not immediately visible.

The true economic toll of La Soufriere remains unclear, but the Finance Minister estimates the volcano caused $150 million in infrastructure damage and $150 million in agriculture and housing losses. In addition, it will require $20 million to $30 million to clean up the islands and about $15 million per month to feed and house evacuees.

Complicating the calculation is that the volcano remains dangerously active. The last time La Soufriere erupted, in 1979, activity lasted four months. Prior to that, in 1902, the eruption lasted a year.

The government has about $30 million to $35 million stashed away in an emergency fund, which will cover about two months worth of humanitarian costs.

The eruption comes as the economy was already being hammered by the Covid-19 pandemic and the central government debt-to-GDP is at 81% — the third highest in the Eastern Caribbean.

While The United Nations has launched a fund-raising drive, and St. Vincent has been reaching out to allies and development organizations for support, the Finance Minister explains that more borrowing will be needed. “Undoubtedly our debt is going to increase as we try to rebuild and recover from this disaster. We need our friends to stand by us at this time.”

Among the friends, it seems Britain is lagging its feet to help St Vincent. An article published in the local press is entitled “Britain is once again making an old colony fend for itself after volcanic eruption.”

St Vincent is a former British colony and current member of the Commonwealth. The author of the article says: “People in St Vincent need help. Why are they not getting it? Many residents from St Vincent and the Grenadines went to Britain to help rebuild the country after the Second World War. It is deplorable that it took a message of support from the Queen last week to wake people up to the situation, described by the UN as a growing humanitarian crisis. There are many terrified relatives, shedding tears of helplessness at the devastation and the lack of support from [Britain]. Once again they are being left to fend for themselves.”

Source: Yahoo news.

Crédit photo : UWI