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Le dioxyde de soufre du Mauna Loa (Hawaii) // Mauna Loa’s sulphur dioxide (Hawaii)

Lorsque le Mauna Loa est entré en éruption en novembre 2022, l’une des principales préoccupations des scientifiques du HVO a été de savoir quelle direction prendrait la lave. Les gaz émis ont été un autre souci pour les scientifiques. Comme cela se passa au cours de toutes les éruptions, des tonnes de gaz ont été émises par les bouches actives pendant l’éruption du Mauna Loa.
En général, les gaz volcaniques émis lors des éruptions comprennent de la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone (CO2) et du dioxyde de soufre (SO2). Les quantités de SO2 émis par un volcan sont un paramètre important car elles peuvent donner une idée du débit effusif et de la quantité de vog – brouillard volcanique – susceptible d’affecter les zones sous le vent. Les scientifiques du HVO mesurent les émissions de dioxyde de soufre à l’aide d’un spectromètre ultraviolet monté sur un véhicule qu’ils conduisent jusque sous le panache volcanique.
Sur le Kilauea, les alizés ont tendance à envoyer le panache du sommet dans une seule direction. C’est pourquoi un réseau permanent de spectromètres a été mis en place pour mesurer le SO2 sur le volcan, et il n’est pas nécessaire de beaucoup se déplacer dans un véhicule. Malgré tout, le déplacement avec un véhicule sur la Chain of Craters Road pour l’éruption du Pu’uO’o et sur la route 130 pour l’éruption dans la Lower East Rift Zone en 2018 a permis à l’Observatoire de mesurer le panache émis par les sites éruptifs du Kilauea et poussé par les alizés.
Le Mauna Loa culmine à une altitude beaucoup plus élevée que le Kilauea et connaît des régimes de vent différents. Les vents ont été très variables lors de la dernière éruption. Parfois, les mesures des panaches à haute altitude peuvent être effectuées relativement facilement en dirigeant un avion ou un hélicoptère sous le panache. S’agissant du Mauna Loa, le panache contenait non seulement de fortes concentrations de gaz, mais également des particules, comme les cheveux de Pelé, qui pourraient nuire à un avion volant en dessous.
Au cours de l’éruption de deux semaines du Mauna Loa, les vents ont emporté le panache dans de nombreuses directions, notamment vers la Saddle Road, Ocean View, Pāhala, Puna, Hilo, Kailua-Kona et Captain Cook. Il a donc fallu que l’équipe scientifique parcoure environ 4 800 km ! En fin de compte, tous ces trajets ont porté leurs fruits car les scientifiques ont réussi à obtenir des mesures sur 10 jours. Cela a permis au HVO d’informer le public et aux prévisionnistes d’alerter sur la présence de vog pendant l’éruption.
Le traitement préliminaire des données montre que le Mauna Loa a émis plus de deux millions de tonnes de dioxyde de soufre entre le 28 novembre et le 12 décembre. Cela ne prend pas en compte un important volume de SO2 émis lors l’ouverture de la fissure dans la caldeira sommitale pendant la nuit entre le 27 et le 28 novembre, phénomène montré par les images satellitaires. La lumière ultraviolette est nécessaire pour effectuer ces mesures à partir d’un véhicule, ce qui signifie qu’elles ne peuvent être réalisées que pendant la journée.
On estime que les émissions quotidiennes de SO2 ont varié de 200 000 à 500 000 tonnes par jour au début de l’éruption et ont été légèrement supérieures à 100 000 t/j les jours suivants. Le 8 décembre, les émissions ont chuté de manière significative avec seulement 30 000 t/j. Environ 2 000 t/j étaient émises le 10 décembre et, le 12 décembre les émissions n’étaient pratiquement pas détectables, même au sol, près du cône de la Fissure 3.
Ces valeurs sont semblables à celles enregistrées lors de l’éruption dans la Lower East Rift Zone du Kilauea en 2018, qui a également émis du dioxyde de soufre à raison d’environ 200 000 t/j pendant une partie de l’éruption. Le total de SO2 émis par l’éruption de 2018 était environ cinq fois supérieur à celui émis pendant la dernière éruption du Mauna Loa, en partie à cause de la durée plus longue de l’éruption.
Les émissions de dioxyde de soufre pendant l’éruption du Mauna Loa en 1984 atteignaient environ 100 000 à 200 000 t/j, comme l’ont révélé les données satellitaires. Cependant, la technologie utilisée à l’époque n’était pas aussi performante que les spectromètres modernes et a probablement sous-estimé les émissions. En 1984, elles étaient vraisemblablement semblables à celles de 2022.
Source : USGS / HVO.

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When Mauna Loa erupted in November 2022, one of the main concerns for HVO scientists was the lava and to know where it would flow. Another concern was the gases. As with all other volcanic eruptions, many tonnes of volcanic gases were emitted from the active vents during the Mauna Loa eruption.

Volcanic gases emitted during eruptions include water vapor, carbon dioxide (CO2) and sulfur dioxide (SO2). SO2 emission rates are a key parameter to measure because they can be used as a proxy for lava effusion rate and they dictate how much vog, or volcanic smog, there is downwind. HVO scientists measure sulfur dioxide emission rates using a vehicle-mounted ultraviolet spectrometer, which they drive beneath the plume.

At Kilauea, the trade winds tend to blow the summit plume in a single direction. This why a permanent array of spectrometers has been set up to measure SO2 on the volcano, and there is no need to drive a lot. Driving on Chain of Craters Road for the Pu’uO’o eruption and on Highway 130 for the 2018 Lower East Rift Zone eruption were the Observatory’s common means of measuring the plume in the trade wind direction for the Kilauea eruptive sites.

Mauna Loa, however, is at a much higher altitude than Kilauea and experiences different wind patterns. Winds were very variable during the eruption. Sometimes measurements of high-altitude plumes can be made relatively easily by flying an airplane or a helicopter beneath the plume instead of driving. But the Mauna Loa plume had not only high concentrations of gases, but also contained particles, like Pele’s hair, which could adversely affect an aircraft flying under it.

Over the course of the two-week eruption, the winds took the plume in many directions, including over Saddle Road, Ocean View, Pāhala, Puna, Hilo, Kailua-Kona and Captain Cook. This meant that the gas team had to drive about 4,800 km ! Ultimately, all the driving paid off and the scientists succeeded in measuring emission rates on 10 days. This allowed HVO to report these emission rates to the public and to vog forecasters during the eruption.

Preliminary data processing suggests that Mauna Loa emitted more than two million tonnes of sulfur dioxide between November 28th and December 12th. This does nott include a large volume of SO2 that satellite images show was emitted with the initial fissure opening between Nov.ember 27th and 28th. Ultraviolet light is needed to make these driving measurements, which means they can only be conducted during daylight hours.

Daily SO2 emission rates are estimated to have ranged from 200,000 to 500,000 tonnes per day early in the eruption and were just over 100,000 t/d lin the following days. By December 8th, emissions dropped significantly to only about 30,000 t/d. Only about 2,000 t/d were emitted on December 10th, and by December 12th emissions were essentially not detectable, even on the ground near the Fissure 3 cone.

These emission rates are very similar to those measured during the 2018 Lower East Rift Zone eruption of Kilauea, which also emitted sulfur dioxide at a rate of nearly 200,000 t/d for a portion of the eruption. The total SO2 emitted by the 2018 eruption was roughly five times more than Mauna Loa’s total, owing in part to the longer eruption duration.

Sulfur dioxide emission rates reported for the 1984 eruption of Mauna Loa were roughly 100,000 to 200,000 t/d, as revealed by satellite data. However, the technology used at the time was not as sophisticated as our modern spectrometers and likely underestimated those emission rates. So Mauna Loa’s 1984 SO2 emissions were probably similar to those in 2022.

Source : USGS / HVO.

Panaches de gaz pendant l’éruption du Mauna Loa en 2022 (Photos: HVO)

Nouvelle conférence !

Une troisième conférence vient d’apparaître sur mon circuit, à côté de « Volcans et Risques Volcaniques »  et « Glaciers en Péril ». Elle est intitulée « Champs Phlégréens, Vésuve, Herculanum et Pompéi. »

Le voyage débute à Pouzzoles et ses environs. Je conduis ensuite le spectateur dans la Solfatara avec ses fumerolles et ses mares de boue. Nous escaladons les pentes du Vésuve, avant de déambuler dans les rues de Herculanum et Pompéi, détruites par le volcan en l’an 79. Les fresques et mosaïques exposées au Musée Archéologique National de Naples complètent ce tour d’horizon.

Ma présentation se poursuit par un diaporama d’une vingtaine de minutes, en fondu-enchaîné sonorisé, intitulé « La Java des Volcans ». Il fait voyager à travers l’île indonésienne de Java qui héberge plusieurs volcans aussi explosifs que le Vésuve.

Photos: C. Grandpey

Hawaii, le roi des points chauds // Hawaii, the king of hot spots

Sur Terre, la plupart des volcans se forment au-dessus des limites de plaques tectoniques, là où les collisions et les accrétions peuvent créer des zones de fragilité dans la croûte et le manteau supérieur, ce qui permet à la roche en fusion de remonter vers la surface. L’archipel hawaiien se trouve à 3 200 km de la frontière tectonique la plus proche, et son existence a intrigué les géologues pendant des siècles.
En 1963, John Tuzo Wilson, un géophysicien, a émis l’hypothèse que les îles hawaiiennes reposent au-dessus d’un panache magmatique qui se forme lorsque la roche dans le manteau profond « bouillonne et s’accumule sous la croûte. » Ce «point chaud» pousse continuellement vers la surface et perce parfois la plaque tectonique, faisant fondre la roche environnante. La plaque se déplace au cours de millions d’années tandis que le panache magmatique reste relativement immobile. Le phénomène crée de nouveaux volcans à la surface de la plaque tandis que d’autres deviennent inactifs. Au final, on obtient des archipels tels que la chaîne sous-marine Hawaii-Empereur.
La théorie du point chaud a fait l’objet d’un large consensus au cours des décennies suivantes. Certaines observations ont confirmé cette théorie relativement récemment, dans les années 2000, quand les scientifiques ont commencé à placer des sismomètres au fond de l’océan. Les instruments ont fourni une radiographie du panache magmatique sous l’île d’Hawaii. Ils ont montré avec précision la direction et la vitesse du flux magmatique; les résultats confirment clairement la présence d’un point chaud.
Ce point chaud a probablement généré une activité volcanique pendant des dizaines de millions d’années, bien qu’il soit arrivé à sa position actuelle sous le Mauna Loa il y a seulement environ 600 000 ans. Tant qu’il y restera, il produira une activité volcanique. Plus près de la surface, il est encore très difficile de prévoir quand, où et quelle sera l’intensité des éruptions, malgré la profusion de sismomètres et de capteurs satellitaires.
Le panache magmatique qui alimente le Mauna Loa est principalement composé de basalte en fusion qui est moins visqueux que le magma que l’on rencontre sous des stratovolcans tels que le mont St. Helens et le Vésuve. Cela rend les éruptions du Mauna Loa moins explosives et contribue au long profil qui a donné son nom à la montagne et au type bien connu de volcan bouclier. Le Mauna Loa mesure environ 16 km de la base au sommet et couvre 5 180 kilomètres carrés.
Les satellites, bien qu’en constante amélioration, ne sont pas assez sensibles dans des conditions normales pour voir en profondeur à l’intérieur du Mauna Loa. Ils ne peuvent que déceler le réservoir magmatique peu profond à environ 3 kilomètres sous le sommet.
Les choses changent, cependant, lorsque le volcan commence à montrer des signes de réveil. Le magma pousse vers la surface plus rapidement; il fracture la roche et fait gonfler la surface du volcan. De telles déformations peuvent être captées par des sismomètres et les inclinomètres. À partir de ces données, ainsi que de celles sur les gaz et les cristaux émis lors de l’éruption, et de minuscules inflexions de la force gravitationnelle, une image de la situation commence à se faire jour.
Le Mauna Loa était entré en éruption pour la dernière fois en 1984, et dans les années qui ont suivi, il est resté inactif, même si son voisin, le Kilauea, est resté en éruption de manière quasi continue. Les premiers signes annonciateurs d’une éruption ont commencé à augmenter en fréquence et en intensité vers 2013, et les sismomètres ont détecté des essaims sismiques de faible magnitude. Un géophysicien de l’Université de Columbia a expliqué que certains séismes ont été causés par le poids du volcan sur le plancher océanique, mais la plupart résultent de la montée du magma qui fracture les roches et emprunte des chemins de moindre résistance.
La dernière éruption a commencé en décembre 2022 au sommet du Mauna Loa. Le magma a jailli de plusieurs fractures et a rempli la caldeira. Les éruptions précédentes avaient commencé au sommet et se sont déplacées vers une zone de rift, mais les scientifiques ne savaient pas quelle zone de rift choisirait le magma cette fois. Le rift nord-est signifiait la sécurité tandis que le rift sud-ouest pouvait mettre des milliers de personnes en danger.
A partir du début de l’éruption, la coulée de lave a ralenti sa progression, bien que manaçant de traverser la Saddle Road. Les fontaines de lave ont continué de jaillir de la zone de rift nord-est, mais les scientifiques étaient incapables de prévoir la suite des événements. Les volcanologues et les sismologues ont tenté d’analyser la situation en plaçant de nouveaux instruments autour des zones actives et en collectant des images satellites de la surface du volcan.
On ne sait pas quand la prochaine éruption se produira. Certains jeunes volcanologues de la Grande Île n’avaient jamais assisté à une éruption du Mauna Loa. Mais, comme l’a noté un géologue, « à l’échelle des temps géologiques, 38 ans, c’est très court. C’est juste quelque chose qui s’est produit pendant des milliers, voire des millions d’années, et ça ne va pas s’arrêter. »
Source : Big Island Now.

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Most volcanoes form above the boundaries of Earth’s tectonic plates, where collisions and separations can create anomalous areas in the crust and the upper mantle through which rock can push through to the surface. But the Hawaiian Islands are 3,200 km from the nearest tectonic boundary, and their existence puzzled geologists for centuries.

In 1963, a geophysicist named John Tuzo Wilson proposed that the islands, which are covered with layers of volcanic stone, sit above a magma plume, which forms when rock from the deep mantle « bubbles up and pools below the crust. » This “hot spot” continually pushes toward the surface, sometimes bursting through the tectonic plate, melting and deforming the surrounding rock as it goes. The plate shifts over millions of years while the magma plume stays relatively still, creating new volcanoes atop the plate and leaving inactive ones in their wake. The results are archipelagoes such as the Hawaiian-Emperor seamount chain.

The hot spot theory gained broad consensus in the subsequent decades. Some confirming observations came relatively recently, in the 2000s, after scientists began placing seismometers on the ocean floor. Tthe seismometers provided an X-ray of the magma plume rising beneath Hawaii. The instruments were able to accurately read the direction and speed of the magma’s flow; the results pointed resoundingly toward the presence of a hot spot.

This hot spot has probably been fomenting volcanic activity for tens of millions of years, although it arrived in its current position under Mauna Loa only about 600,000 years ago. And as long as it remains there, it will reliably produce volcanic activity.

Closer to the surface, predicting when, where and how intense these eruptions will be becomes more difficult, despite the profusion of seismometers and satellite sensors.

The magma plume fueling Mauna Loa is made primarily of molten basalt, which is less viscous than the magma beneath steeper stratovolcanoes such as Mount St. Helens and Mount Vesuvius. This makes the average Mauna Loa eruption less explosive and contributes to the mountain’s long profile: about 16 km from base to summit and covering 5,180 square kilometers.

Satellites, while ever improving, are not sensitive enough under normal conditions to see deeper into Mauna Loa than the shallow magma reservoir about 3 kilometers below the summit.

Things change, though, when the volcano starts showing unrest. Magma pushes upward more quickly, cracking rock below ground and causing the surface of the volcano to swell. Such deformations can be picked up by seismometers. From this, together with data about the gases and crystals emitted during the eruption and tiny inflections in gravitational force, a picture begins to emerge from the chaos.

Mauna Loa last erupted in 1984, and in the years afterward, it stayed mostly silent, even as the smaller neighboring volcano, Kilauea, erupted continuously. Rumblings in the ground beneath the volcano started increasing in frequency and intensity around 2013, and seismometers detected clusters of low-magnitude earthquakes deep underground. A geophysicist at Columbia University, said some earthquakes were caused by the volcano’s weight pushing down on the seafloor, but most result from rising magma, which presses up incessantly, fracturing rocks and forming paths of less resistance.

The last eruption began in December 2022 at the summit of the mountain, when magma spurted through fissures in the rock and filled the bowllike caldera. Previous eruptions had started in the summit and moved to a rift zone, but scientists did not know which of the two it would choose this time. The northeast flank would mean safety; the southwest could put thousands of people in danger.

Then, the lava flow slowed in its progression down the sides of the mountain, although it threatened to cross Saddle Road. Magma continued to erupt from the northeast rift zone, spurting upward in red fountains, and scientists were unsure what might come next.

In the meantime, volcanologists and seismologists tried to decipher the incoming data by placing more monitoring instruments around active zones and collecting more satellite images of the mountain’s surface.

There’s no knowing when the next eruption will occur. For some volcanologists on the Big Island, this is the first Mauna Loa eruption of their lifetimes. But, as one geologist noted, “on geological time scales, 38 years is pretty short. It’s just something that’s happened for thousands to millions of years, and it’s not going to stop doing that. You can’t hold back the magma forever.”

Source: Big Island Now.

Source: Wikipedia

Un peu d’agitation en Islande // Some unrest in Iceland

Dans une note publiée le 22 octobre 2021, j’indiquais que l’Askja était étroitement surveillé et que la possibilité d’une éruption ne pouvait être écartée. Depuis le début du mois d’août 2021, l’inflation avait atteint 15 cm, soit une augmentation de 7 cm depuis le mois précédent. Elle était relativement stable, mais semblait ralentir. Selon le Met Office, cette inflation signifiait que le magma était en train de s’accumuler, très probablement à une profondeur de deux ou trois kilomètres.

Le 9 février 2023, le département de volcanologie et de risques naturels de l’Université d’Islande a publié une série d’images satellites de l’Askja sur sa page Facebook. On y voit des trous de fonte, plus grands que les années précédentes, dans la glace du lac. Les scientifiques disent que la grandeur des trous ne peut s’expliquer que par la chaleur produite par l’activité hydrothermale. En plus des trous dans la glace, les mesures GPS montrent que le sol autour d’Askja s’est soulevé d’environ 50 centimètres depuis août 2021, lorsque la surveillance du volcan a commencé. Cette inflation a évolué de manière relativement stable, avec peu d’activité sismique. En septembre 2021, une « phase d’incertitude » a été mise en place sur Askja en raison du soulèvement du sol.
La dernière éruption de l’Askja a eu lieu en 1961. Elle a duré 5 à 6 semaines et a produit environ 0,1 km3 de lave basaltique. Ce fut une éruption qualifiée de ‘modérée’. L’Askja entre en éruption en moyenne 2 à 3 fois par siècle.

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Il convient également de noter qu’un essaim sismique avec environ 70 événements a été enregistré dans la soirée du 10 février 2023 le long de la dorsale de Reykjanes. Huit secousses avaient une magnitude supérieure à M 3,0. L’événement le plus significatif mesurait M 3,8. La plupart des séismes avaient leurs épicentres à 4-5 km de la pointe sud de la péninsule, à des profondeurs de 4-7 km.
Selon le Met Office islandais, l’intensité et la fréquence des séismes ont considérablement diminué à mesure que la soirée avançait. Les secousses sismiques sont très fréquentes le long de la dorsale de Reykjanes et il n’y a aucun signe d’activité volcanique dans la région.

Source : Iceland Monitor, Iceland Review.

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In a post published on October 22nd, 2021, I indicated that Askja volcano was closely monitored ansd the possibility of an eruption could not be ruled out. Since the beginning of August 2021, inflation had amounted to 15 cm, an increase of 7 cm since a month before. The inflation was relatively steady, but probably slowing down. According to the Met Office, the inflation meant that magma was accumulating, most likely at a depth of two to three kilometers.

On February 9th, 2023, the Volcanology and Natural Hazard Group at the University of Iceland published a series of satellite images of Askja on their Facebook page, showing large thaw holes in the ice on the lake as compared to previous years. Scientists say that the holes are big and can only be explained by increased geothermal heat in the water.

Together with the thaw holes, GPS measurements show that the land around Askja has risen about 50 centimeters since August 2021, when monitoring began. The development has been relatively steady, with little seismic activity. In September 2021, an “uncertainty phase” hzad been declared on Askja due to the uplift that remains in effect.

The last eruption at Askja occurred in 1961. It lasted 5-6 weeks and produced about 0.1km3 of basaltic lava. It was considered a moderate eruption. Askja erupts on average 2-3 times every century.

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It should also be noted that a seismic swarm vith about 70 events was recorded in the evening of February 10th, 2023 along the Reykjanes Ridge. Eight of the quakes were over M 3.0 in magnitude. The largest event measured M 3.8. Most of the earthquakes are centered 4-5 km from the southernmost tip of the peninsula, at depths of 4-7 km.

According to the Icelandic Met Office, the intensity and frequency of the earthquakes significantly decreased as the evening progressed. Seismicity is very common along the Reykjanes Ridge and there were no indications of volcanic unrest in the area.

Source : Iceland Monitor, Iceland Review.

Image satellite de l’Oskjuvatn le 8 février 2023

Vue de la caldeira de l’Askja avec l’Oskjuvatn et le Viti (Photo : C. Grandpey)