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Failles et sismicité sur le Kilauea (Hawaii) // Faults and seismicity on Kilauea Volcano (Hawaii)

Outre l’activité volcanique, la sismicité est présente sur la Grande Ile d’Hawaï. En particulier, le flanc sud du Kilauea est l’une des régions les plus sismiquement actives des États-Unis. Chaque année, le HVO enregistre des milliers de secousses dans cette partie de l’île.

Le réseau de failles de Koa’e relie les zones de Rift Est et de Rift Sud-ouest du Kilauea au sud de la caldeira. Cette zone de faille recoupe le Rift Est près du cratère Pauahi et s’étire sur près de 12 km dans une direction est-nord-est vers l’ouest, jusque près du Mauna Iki et la zone de Rift Sud-Ouest (voir carte ci-dessous).
Les failles apparaissent sous forme de petites falaises ou d’escarpements le long de Hilina Pali Road dans le Parc des volcans d’Hawaï. Ces falaises le long des failles glissent lors de séismes majeurs, comme celui du 4 mai 2018, avant le début de l’éruption du Kilauea.
Les mouvements des failles de Koa’e ont fait se déplacer de 1,50 mètre d’anciennes coulées de lave sur une période de plusieurs siècles. Cette zone fournit de bonnes indications sur les mouvements de failles sur le long terme car les coulées de lave ne l’ont pas recouverte, ce qui permet une bonne lisibilité du mouvement du flanc sud du Kilauea. Plus récemment, des failles ont décalé des routes ainsi que sentiers utilisés par les premiers Hawaïens. Il était donc intéressant de savoir si les failles avaient bougé pendant et après l’éruption de 2018.
La géodésie est encore utilisée pour étudier la morphologie des volcans hawaïens, même si les géologues ont souvent recours à des technologies plus modernes, telles que l’interférométrie par satellite et le GPS.
Une approche plus ancienne, le «nivellement», reste une méthode géodésique précieuse quelque 170 ans après son invention. Les scientifiques du HVO l’utilisent depuis des décennies pour étudier les volcans, avec des résultats intéressants.
Depuis l’éruption de 2018, le département de géologie de l’Université d’Hawaï à Hilo a collaboré avec des scientifiques du HVO pour effectuer des opérations de nivellement là où cette technique est la plus adaptée. Le nivellement utilise des théodolites pour mesurer avec précision les différences d’élévation entre des stations marquées par des repères ancrés dans le substrat rocheux. Si les altitudes et les distances entre les stations de mesure ont changé pendant le temps écoulé depuis les mesures précédentes, une répétition du nivellement détecte le changement jusqu’à l’échelle millimétrique. Le nivellement nécessite des équipes de personnes travaillant le long d’une grille établie sur le terrain, ce qui demande beaucoup de temps. Les stations de mesure sont généralement espacées d’environ 90 mètres.
Les scientifiques de l’USGS ont commencé le nivellement le long des failles de Koa’e dans les années 1960, ce qui a permis d’obtenir des mesures sur le long terme. Dans les années 1960, la bande de terre d’environ trois kilomètres au coeur du système de failles de Koa’e s’est élargie d’environ 1,5 cm chaque année. Les failles individuelles ne jouent en général que de quelques millimètres chacune. En revanche, lors des séismes de 2018, on a enregistré le plus important mouvement vertical le long d’une seule faille, avec un déplacement de plus de 40 cm.
Lorsque les failles de Koa’e bougent, elles glissent verticalement ou s’ouvrent en créant de profondes fissures. Un exemple spectaculaire de ce phénomène a été observé au niveau d’Hilina Pali Road en 2018 quand la faille a coupé la route en deux. Peu de temps après la fin de l’éruption de 2018, le nivellement a révélé que les mouvements le long des failles de Koa’e avaient retrouvé leur rythme normal, beaucoup plus lent.
La campagne de nivellement actuelle sur le réseau de failles de Koa’e a révélé que la majeure partie du relief le long de ces falaises est modelée par des événements majeurs. Très peu de nouvelles fissures se sont formées à la suite des grands événements géologiques de 2018. Au lieu de cela, le mouvement a tendance à se poursuivre de manière répétitive le long des fissures existantes ; elles s’ouvrent plus largement et augmentent leurs escarpements avec le temps. Le comportement du réseau de failles de Koa’e est également étroitement lié à ce qui se passe ailleurs sur le volcan, comme les séismes de 2018 sous le flanc sud du Kilauea et l’effondrement à répétition de la caldeira sommitale.
Source: USGS / HVO.

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Beside volcanic activity, seismicity is present on Hawaii Big Island. In particular, Kilauea’s south flank is one of the most seismically active regions in the United States. Each year, HVO records thousands of earthquakes occurring beneath the flank.

The Koa‘e fault system connects Kilauea’s East and Southwest Rift Zones south of the caldera. The fault zone intersects the East Rift near the Pauahi Crater and extends nearly 12 km in an east-northeast direction towards the westernmost boundary near Mauna Iki and the Southwest Rift Zone (see map below).

Faults here appear as low cliffs, or “scarps” along Hilina Pali Road in Hawai‘i Volcanoes National Park. These fault-cliffs slip during major earthquakes, such as those of May 4th, 2018, before the beginning of Kilauea’s 2018 eruption.

Koa‘e fault movements have offset ancient lava flows by as much as 1.50 metres over a period of centuries. This area provides an important long-term record of motion due to the lack of recent lava flows covering the faults, which makes it an ideal location to study the motion of Kilauea’s south flank. More recently, faults have offset roads and footpaths used by early Hawaiians. So, it is interesting to know how much fresh offset took place during and after the 2018 eruption.

Geodesy is still used to measure the shape of Hawaiian volcanoes. New technologies, such as satellite interferometry and the Global Positioning System (GPS), depend on satellites to make geodetic measurements.

One older approach, “levelling,” remains a valuable geodetic method some 170 years after it was invented. HVO scientists have used it for decades to study volcanoes, with significant results.

Since the 2018 eruption, the Geology Department at the University of Hawaii at Hilo has collaborated with HVO scientists to perform levelling where it is the best approach available. Levelling uses theodolites to precisely measure elevation differences between stations marked by stainless steel bolts cemented into bedrock. If elevations and distances have changed during the time since the previous measurements, repeat levelling will detect it even down to the millimetre scale. Levelling requires teams of people working along an established grid in the field, and this work demands quite a lot of time. Field stations are commonly set around 90 metres apart.

USGS scientists first began levelling along the Koa‘e faults in the 1960s, providing a long-standing record of data and field stations already in place. In the 1960s, the roughly three-kilometre land strip encompassed by the Koa‘e fault system widened by about 1.5 cm each year. Individual faults move only a few millimetres each.. In contrast, the largest vertical movement recorded during the 2018 earthquakes along a single fault was over 40 cm.

When the Koa‘e faults move, they either slide vertically or open to create a deep crack. A dramatic example of opening occurred at the Hilina Pali Road 2018 faulting which split the road. Shortly after the end of the 2018 eruption, levelling revealed that the rates of change along the Koa‘e faults quickly returned to the much slower normal pace.

The current Koa‘e levelling campaign has revealed that most of the relief along these cliffs is created by large events. Very few new cracks formed as a result of the large geologic events of 2018. Instead, motion tends to continue repeatedly along existing cracks, opening them wider and making their scarps taller over time. The motions along the Koa‘e faults are also sensitively tied to what happens elsewhere on the volcano, such as the 2018 earthquakes underneath Kilauea’s south flank and the repeated collapse of the summit caldera.

Source : USGS / HVO.

Carte géologique de la zone sommitale du Kilauea, avec le système de failles de Koa’e (Source : USGS)

Le Nyiragongo (RDC) à nouveau une menace pour Goma? // Nyiragongo (DRC) again a threat to Goma?

Selon un article publié sur le site Science le 13 octobre 2020, le niveau du lac de lave au fond du cratère du volcan Nyiragongo (République Démocratique du Congo) s’élève dangereusement, avec une menace possible pour la ville de Goma.
En 2002, lors de la dernière éruption du Nyiragongo (3470 m), la lave a dévalé les flancs du volcan et est entrée dans la ville de Goma (599 000 habitants), à la frontière entre le Congo et le Rwanda. Environ 250 personnes sont mortes, 20% de la ville a été détruite et des centaines de milliers d’habitants ont fui. Le lac de lave dans le cratère s’est vidangé en quelques heures en donnant naissance à des rivières de lave fluide dont la vitesse atteignait parfois 60 kilomètres à l’heure. Les coulées de lave se sont empilées en couches jusqu’à 2 mètres d’épaisseur à Goma ; elles ont également édifié un nouveau delta de 800 mètres de large dans le lac Kivu.
Dario Tedesco, volcanologue à l’Université Luigi Vanvitelli de Campanie, explique que les conditions sont réunies pour que se produise une autre catastrophe. Il a commencé à observer le volcan au milieu des années 1990, au moment où les réfugiés qui fuyaient le génocide au Rwanda venaient gonfler la population de Goma. Les Nations Unies ont alors sollicité son avis sur les risques posés par le volcan.
Tedesco et ses collègues ont récemment observé le lac de lave et ont déclaré qu’il se remplissait à un rythme inquiétant. Le danger est que, comme en 2002, la lave éventre les parois du cratère et dévale les pentes du volcan. La dernière analyse des données indique que le risque maximal se situera dans 4 ans, même si l’on pense qu’un séisme est susceptible de déclencher une crise éruptive avant cette date.
Venant s’ajouter à ces inquiétudes, l’Observatoire Volcanologique de Goma (GVO), la seule station de surveillance de la région, vient de perdre son soutien financier de la Banque Mondiale. Depuis 2015, cette dernière a octroyé 2,3 millions de dollars à l’observatoire, dans le cadre d’un programme d’aide principalement destiné à reconstruire et protéger l’aéroport de la ville qui a été gravement endommagé lors de l’éruption de 2002. Mais cet apport financier est terminé.
Les volcanologues pensent que le système d’alimentation sous le Nyiragongo est peut-être en passe d’atteindre un point critique, comme il l’a fait avant l’éruption de 2002 et en 1977 auparavant. Dans les deux cas, le niveau du lac de lave s’est stabilisé plusieurs années avant l’éruption, avec la masse de la lave du lac qui  pesait sur le magma en dessous. Les éruptions ne se déclanchent pas tout de suite car le magma prend du temps pour forcer les fractures qui existent dans les parois du cratère. En supposant que le lac de lave cesse bientôt de monter, la période de danger maximal pour Goma pourrait être entre 2024 et 2027, sauf si un événement sismique majeur se produit d’ici là.
Le réseau de surveillance autour du volcan montre une activité sismique élevée et plusieurs essaims profonds. Cependant, on ne sait pas si ce type d’activité est normal ou inhabituel car on manque de données de comparaison avec l’activité antérieure du volcan. Il convient de noter qu’une période de tremor intense a été enregistrée des mois avant l’éruption de 2002, mais que rien de tel n’est détecté pour le moment.
Un problème avec la surveillance du Nyiragongo est le vandalisme, le vol et les dégâts causés par la foudre. Plusieurs sismomètres sont actuellement hors service. Les conflits qui agitent la région rendent les réparations de maintenance dangereuses. Au début de cette année, 13 gardes ont été tués dans une embuscade dans le Parc national des Virunga.
Source: Science.

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According to an article published on the website Science on October 13th, 2020, the lava lake within the crater of Nyiragongo volcano (Democratic Republic of Congo) is rising dangerously, with a possible threat to the city of Goma.

In 2002, the last time Nyiragongo (3470 m) erupted, lava rushed down its flanks and entered the city of Goma (pop. 599,000), on the border between Congo and Rwanda. About 250 people died, 20% of the city was destroyed, and hundreds of thousands fled. The lava lake within the crater drained in a matter of hours, releasing rivers of fluid lava that flowed as fast as 60 kilometres per hour. The lava piled up in layers up to 2 metres thick in Goma and created a new 800-metre-wide delta in nearby Lake Kivu.

Dario Tedesco, a volcanologist at the Luigi Vanvitelli University of Campania, explains that conditions are ripe for another disaster. He began to watch the volcano in the mid-1990s, when refugees, fleeing the genocide in nearby Rwanda, swelled Goma’s population. The United Nations sought his advice on the dangers of the volcano.

Tedesco and his colleagues have recently observed the lava lake and declared it is filling at an alarming rate. The danger is that, like in 2020, lava might burst through the crater walls and travel down the slopes of the volcano. The last analysis suggests peak hazard will arrive in 4 years, although it is believed an earthquake could trigger a crisis earlier.

Adding to the worries, the Goma Volcano Observatory (GVO), the only monitoring station in the region, is losing its financial support from the World Bank. Since 2015, the World Bank has given the observatory $2.3 million, as part of an aid package primarily intended to rebuild and protect the city airport, which was seriously damaged in the 2002 eruption. But that project has ended.

Volcanologists believe the feeding system beneath Nyiragongo may be reaching a critical point, as it did before the 2002 eruption and an earlier one in 1977. In both cases lava lake levels stabilized several years before the eruption as the mass of boiling lava weighed down on the magma below. The eruptions lagged because magma takes time to force open existing fractures. Supposing the lava lake stops rising soon, the period of peak danger for Goma might be from 2024 to 2027, unless a major seismic event occurs before..

The seismic network around the volcano shows high earthquake activity and several deep swarms. However, one does not know how unusual the activity is because one lacks comparable, older data. It should be noted that sustained tremor activity was recorded months before the 2002 eruption, but nothing like that is detected for the moment..

A problem with the monitoring of Nyiragongo is vandalism, theft, and lightning damage. Several seismometers are currently out of action. The civil unrest in the region makes repairs dangerous. Earlier this year 13 park rangers were killed in an ambush in the surrounding Virunga National Volcano Park.

Source: Science.

Crédit photo : Wikipedia

Volcans du monde // Volcanoes of the world

Voici quelques nouvelles de l’activité volcanique dans le monde :

Suite à la baisse de la sismicité, l’absence d’activité éruptive et d’anomalie thermique de surface ces dernières semaines, l’AVO a abaissé la couleur de l’alerte aérienne du Pavlof (Aléoutiennes / Alaska) au Vert et le niveau d’alerte volcanique à Normal. Cependant, les éruptions du Pavlof se produisent souvent avec peu ou pas d’activité préalable ; le volcan doit donc être surveillé en permanence.
Source: AVO.

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Au Kamtchatka, on observe une activité strombolienne sur le Klyuchevskoy, avec une coulée de lave dans la ravine Apakhonchich sur le flanc SE. On observe également de fortes explosions générant des panaches de cendres qui s’étirent sur 200 km vers le SE. La couleur de l’alerte aérienne est passée à l’Orange le 8 octobre 2020.

Des explosions sont également observées sur l’Ebeko. Elles génèrent des panaches de cendres jusqu’à 3 km au-dessus du niveau de la mer. La couleur de l’alerte aérienne reste à l’Orange.

Une anomalie thermique a été détectée par des satellites sur le Sheveluch dont la couleur de l’alerte aérienne reste à l’Orange.
Source: KVERT.

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Au Guatemala, l’activité est toujours intense sur le Fuego avec une moyenne de 5 à 19 explosions par heure. Les ondes de choc habituelles secouent les bâtiments jusqu’à 7 – 15 km du sommet. Des matériaux incandescents éjectés jusqu’à 100 à 400 m de hauteur ; ils provoquent des avalanches de blocs dans plusieurs ravines. Ces avalanches atteignent parfois la végétation. Des retombées de cendres sont signalées dans plusieurs zones sous le vent. Le 9 octobre 2020, des lahars ont dévalé plusieurs ravines sur les flancs du Fuego, provoquant une fermeture de route.

Une activité strombolienne accompagnée de coulées de lave se poursuit sur le Pacaya. Les explosions dans le cratère Mackenney éjectent des matériaux jusqu’à 200-300 m au-dessus de la bouche éruptive. Au moins quatre coulées de lave sont toujours actives sur les flancs N et E; elles avancent sur 200-400 m.
Source: INSIVUMEH.

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Le Popocatepetl (Mexique) montre son activité habituelle, avec des émissions de vapeur et de gaz, dont la plupart contiennent de petites quantités de cendres. De petites  retombées de cendres sont signalées dans les zones sous le vent. Une incandescence est parfois observée au-dessus du cratère. Le niveau d’alerte reste à la couleur Jaune, Phase 2.
Source: CENAPRED.

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Here is some news of volcanic activity around the world :

With a decline of seismicity and no eruptive activity or unusual surface temperatures observed in recent weeks, AVO has lowered the aviation colour code for Pavlof (Aleutians / Alaska) to Green abd the volcanic alert level to Normal. However, eruptions at Pavlof often occur with little or no precursory activity, and the volcano needs to be continually monitored.

Source: AVO.

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In Kamchatka, strombolian activity is observed at Klyuchevskoy, with a lava flow advancing down the Apakhonchich drainage on the SE flank. One also observes strong explosions generating ash plumes that drift over 200 km SE. The aviation colour code was raised to Orange on October 8th, 2020.

Explosions are also observed at Ebeko. They produce ash plumes up to 3 km above sea level. The aviation colour code is kept at Orange.

A thermal anomaly has been identified by satellites over Sheveluch whose aviation colour code remains at Orange.

Source: KVERT.

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In Guatemala, activity is still high at Fuego with an average of  5-19 explosions per hour. The usual shock waves rattle buildings within 7-15 km of the summit. Incandescent material ejected 100-400 m high cause avalanches of blocks in several drainages. These avalanches sometimes reach the vegetation. Ashfall is reported in several downwind areas. On October 9th, 2020, lahars descended multiple drainages on Fuego’s flanks, causing a road closure.

Strombolian activity and lava effusion continue at Pacaya. Explosions in the Mackenney Crater eject material up to 200-300 m above the vent. At least four lava flows are still active on the N and E flanks; travelling over 200-400 m.

Source: INSIVUMEH.

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Popocatepetl (Mexico) is showing its usual steam-and-gas emissions, most of which contain minor amounts of ash. Minor ashfall is reported in downwind areas. Incandescence is sometimes observed above the crater. The alert level remains at Yellow, Phase Two.

Source: CENAPRED.

Vue du Klyuchevskoy (Source : KVERT)

Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) : L’Enclos à nouveau ouvert !

C’est décidé : le Piton de la Fournaise n’entrera pas en éruption ce coup-ci!. Après le raté du mois de juillet, il vient de jouer un nouveau tour à l’Observatoire.

Suite aux constatations effectuées sur le terrain par les autorités compétentes (OVPF, BRGM, PGHM…), le préfet de La Réunion a décidé le retour du volcan en phase ‘Vigilance’ à compter du dimanche 11 octobre 2020 à 8h00.
Cela signifie que le portail de l’Enclos sera de nouveau ouvert au public. Toutefois, comme précédemment, l’accès n’est possible que sur les trois sentiers balisés :

– le sentier Pas de Bellecombe – Formica Léo – Sentier Rivals – Cratère Caubet,

– le sentier Pas de Bellecombe – Formica Léo – sentier d’accès au site d’observation du cratère Dolomieu (accès par le nord du cratère),

– le sentier Kapor jusqu’au Piton Kapor.

Le sentier Rivals est ouvert à la circulation, uniquement  jusqu’au niveau du cratère Caubet.

Source : Presse réunionnaise.

Photo : C. Grandpey