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Les secrets des prismes volcaniques // The secrets of volcanic prisms

Une nouvelle étude réalisée par des scientifiques de l’Université de Liverpool a identifié la température à laquelle le magma en phase de refroidissement se fracture pour former des colonnes géométriques telles que celles, bien connues, de la Chaussée des Géants en Irlande du Nord et de Devils Tower aux États-Unis.
Les colonnes géométriques sont présentes dans de nombreux types de roches volcaniques et se forment au fur et à mesure que la roche se refroidit et se contracte, en donnant naissance à un ensemble régulier de prismes ou de colonnes polygonales. Ces formations géologiques sont particulièrement étonnantes et ont donné naissance à de nombreuses et belles légendes. Celle sur la Chaussée des Géants figure dans le livre Mémoires Volcaniques que j’ai écrit conjointement avec Jacques Drouin (voir la colonne de droite de ce blog).
Les géologues ont longtemps voulu savoir à quelle température le magma en cours de refroidissant façonne ces colonnes aux formes régulières. Dans un article publié dans Nature Communications, des chercheurs de la School of Environmental Sciences de l’Université de Liverpool ont mis sur pied un nouveau type de manipulation visant à montrer comment, à mesure que le magma se refroidit, il se contracte et accumule des contraintes au point de se fracturer. L’étude a été réalisée sur des colonnes basaltiques du volcan Eyjafjallajökull en Islande.
Les scientifiques ont mis au point un nouvel appareil permettant à la lave en cours de refroidissement et maintenue dans une presse, de se contracter et de se fissurer pour former une colonne. Ces expériences ont démontré que la roche se fracture lorsqu’elle refroidit entre 90 et 140°C, en dessous de la température à laquelle le magma se cristallise, ce qui correspond à environ 980°C pour les basaltes. Cela signifie que les joints entre les colonnes basaltiques de la Chaussée des Géants et de Devils Tower, entre autres, se sont formés vers 840-890°C. Autrement dit, l’étude révèle que les prismes se forment lorsque le magma est encore très chaud mais après qu’il se soit solidifié. Les expériences en laboratoire démontrent clairement le rôle joué par la contraction thermique dans l’évolution des roches en phase de refroidissement et la formation des fractures.
Selon un scientifique de l’Université de Liverpool qui a participé à l’étude, il est très important de connaître le moment auquel le magma en cours de refroidissement se fracture, car il déclenche la circulation des fluides dans le réseau de fractures. L’écoulement des fluides contrôle le transfert de chaleur dans les systèmes volcaniques, ce qui peut être exploité pour la production d’énergie géothermique. Les résultats de l’étude ouvrent donc la voie à  d’importantes applications pour la recherche en volcanologie et en géothermie. Qui plus est, il est essentiel de comprendre comment le magma et les roches en cours de refroidissement se contractent et se fracturent afin de comprendre la stabilité des édifices volcaniques ainsi que le transfert de chaleur à l’intérieur de la Terre. Les résultats de l’étude ont mis en lumière les pertes de fluides de refroidissement observées par les ingénieurs islandais lors de forages dans des roches volcaniques à des températures dépassant 800 ° C. Une telle perte de fluides de refroidissement dans cet environnement n’était pas prévue, mais la dernière étude suggère qu’une contraction substantielle des roches chaudes a pu ouvrir des fractures suffisamment importantes pour permettre l’évacuation des boues de refroidissement par le trou de forage en, Islande.
Source: Université de Liverpool.

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A new study by scientists at the University of Liverpool has identified the temperature at which cooling magma cracks to form geometric columns such as those found at the Giant’s Causeway in Northern Ireland and Devils Tower in the USA.
Geometric columns occur in many types of volcanic rocks and form as the rock cools and contracts, resulting in a regular array of polygonal prisms or columns. These columnar joints are amongst the most amazing geological features on Earth and in many areas, they have inspired mythologies and legends. The one about the Giant’s Causeway is told in the book Mémoires Volcaniques I wrote together with Jacques Drouin (see right-hand column of this blog).
One of the most enduring and intriguing questions facing geologists has been the temperature at which cooling magma forms these columnar joints. In a paper published in Nature Communications, researchers and students at the University of Liverpool’s School of Environmental Sciences designed a new type of experiment to show how as magma cools, it contracts and accumulates stress, until it cracks. The study was performed on basaltic columns from Eyjafjallajökull volcano in Iceland.
The scientists designed a novel apparatus to permit cooling lava, gripped in a press, to contract and crack to form a column. These new experiments demonstrated that the rocks fracture when they cool about 90 to 140°C, below the temperature at which magma crystallises into a rock, which is about 980°C for basalts. This means that columnar joints exposed in basaltic rocks, as observed at the Giant’s Causeway and Devils Tower, amongst others, were formed around 840-890°C. In a nutshell, the study revealed that the prisms form when the magma was hot, but after it solidified. The laboratory experiments clearly demonstrate the power and significance of thermal contraction on the evolution of cooling rocks and the development of fractures.
According to one scientist in the Liverpool group, knowing the point at which cooling magma fractures is critical, as it initiates fluid circulation in the fracture network. Fluid flow controls heat transfer in volcanic systems, which can be harnessed for geothermal energy production. So the findings have tremendous applications for both volcanology and geothermal research. What is more, understanding how cooling magma and rocks contract and fracture is central to understand the stability of volcanic constructs as well as how heat is transferred in the Earth. The findings shed light on the enigmatic observations of coolant loss made by Icelandic engineers as they drilled into hot volcanic rocks in excess of 800°C; the loss of coolant in this environment was not anticipated, but the latest study suggests that substantial contraction of such hot rocks would have opened wide fractures that drained away the cooling slurry from the borehole in Iceland.
Source: University of Liverpool.

 

Illustration du processus de fracturation et de formation des colonnes basaltiques(Source: Université de Liverpool)

Chaussée des Géants (Irlande du Nord)

Devils Tower: De la science à la légende…

Photos: C. Grandpey

Fuego (Guatemala): Nouvelle menace // New threat

Dans un bulletin spécial diffusé le 4 novembre 2018 à 7h00 (heure locale), l’INSIVUMEH a indiqué que l’Institut avait enregistré environ 14 explosions par heure sur le Fuego, avec une colonne de cendre s’élevant jusqu’à 4 600 mètres d’altitude. Des retombées de cendre ont été observées dans plusieurs localités sous le vent. Une forte incandescence est observée au niveau du cratère, avec des avalanches incandescentes atteignant la végétation, et des coulées de lave de 600 mètres de longueur dans les ravines Taniluyá et de Ceniza. Au vu de cette activité, l’INSIVUMEH prévoit qu’une nouvelle phase éruptive sera enregistrée au cours des prochaines heures ou des prochains jours. Les ondes de choc générées par les explosions font vibrer les fenêtres des maisons autour du volcan.
L’INSIVUMEH a demandé à la CONRED de décréter l’état d’alerte nécessaire et de suivre attentivement l’évolution de l’activité sur le volcan.
Il est conseillé à l’aviation civile de prendre des précautions en raison des panaches de cendre dans les secteurs «ouest et sud-ouest du complexe volcanique».
Il faut garder à l’esprit qu’en juin 2018, une augmentation soudaine de l’activité du Fuego a causé la mort de quelque 190 personnes et la disparition de 240 autres.
Source: INSIVUMEH.

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In a special bulletin released on November 4th, 2018 at 7:00 (local time) INSIVUMEH reported that the Institute registered around 14 explosions per hour and an ash column rising up to 4,600 metres a.s.l. Ashfall has been observed in several downwind communities. Strong incandescence is observed at the crater, with avalanches reaching the vegetation and lava flows travelling as far as 600 metres in the Taniluyá and Ceniza drainages. In view of these activities, the authorities foresee that during the next hours or days a new eruptive phase will be registered. The shockwaves generated by the explosions vibrate the windows of the houses around the volcano.

INSIVUMEH asked CONRED to implement the alert status it deems necessary and be alert
of the development of the activity at the volcano.

Civil aviation authorities are advised to take precautions because of the ash that is affecting the flanks “west and southwest of the volcanic complex”.

One should bear in mind that in June 2018 a sudden increase in Fuego’s activity caused the death of about 190 people and another 240 were reported missing.

Source: INSIVUMEH.

Panaches de cendre émis lors de l’éruption de juin 2018 (Crédit photo: INSIVUMEH)

Salton Buttes (Californie): Un volcan de boue menace des infrastructures // Mud volcano threatens infrastructure

Le 30 octobre 2012, j’écrivais une note sur ce blog à propos de la Mer de Salton ou Salton Sea, un lac salé endoréique (c’est-à-dire que l’eau n’a jamais atteint la mer) situé en  Californie du Sud. Avec 974 km2, il représente le plus grand lac de cet Etat, mais sa superficie change en fonction de son alimentation en eau. Il mesure en moyenne 24 km sur 56 km (voir carte ci-dessous).

En lisant la presse californienne, on apprenait en 2012 qu’il existait à proximité de la berge SE de cette étendue d’eau un alignement de quatre petits volcans, les Salton Buttes qui sont considérés comme actifs par les scientifiques car leurs dernières éruptions ont eu lieu il y a seulement un millier d’années, quelques secondes à l’échelle géologique, donc beaucoup plus près de nous que les dernières études le laissaient supposer.

En octobre 2012 toujours, on avait récemment enregistré une augmentation de l’activité sismique et des odeurs de soufre dans la région, ainsi que la présence de volcans de boue. On pensait qu’une nouvelle activité éruptive était peut-être en préparation. Les chercheurs pensaient qu’un réservoir magmatique se trouvait à seulement 3 – 6 km à l’aplomb des Salton Buttes. Ils pensaient aussi qu’un puissant séisme pourrait faciliter la remontée du magma vers la surface.

En août 2012, un essaim sismique avait été enregistré à Brawley, une localité proche de la Mer de Salton, avec des événements atteignant M 5,5 sur l’échelle de Richter. Au début, l’USGS  avait attribué cette sismicité à des mouvements de failles sur la zone sismique de Brawley. En y regardant mieux, les chercheurs ont conclu qu’il était plus probable que ces essaims étaient dus à des mouvements – voire une montée – de magma.

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Voici une vidéo que vient de me faire parvenir Emmanuel Boutleux à propos des volcans de boue de la Salton Sea, tournée début juillet 2018.  Emmanuel précise que l’accès du site est très pénible à pied : très forte chaleur, passages inondés et boueux, forêts de joncs, ravines. Il s’agit d’une zone active à la croûte très fragile. Il faut rappeler que la plus grande prudence est de mise lorsque l’on parcourt des zones de volcans de boue. Des accidents ont eu lieu, par exemple en Islande et en Nouvelle Zélande.
Emmanuel n’a pas vu de trace du mur métallique mentionné dans l’article, ni la proximité immédiate de la voie ferrée. A part les centrales géothermiques (forages en cours) , la zone est très peu habitée. Le retrait de la mer est très spectaculaire : des quais en béton sont à plusieurs centaines de mètres de l’eau.
https://www.facebook.com/n/?n%2F&100009338743526%2Fvideos%2F2177034322617838%2F&aref=1541330182067469&medium=email&mid=579d49c65d23bG45c0c413G579d4e5fbd50dG39&bcode=2.1541330208.AbzyoKjInDEl0aGGANA&n_m=grandpeyc%40club-internet.fr

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En octobre 2018, l’un des geysers de boue situés près de la ville de Niland, dans l’Imperial County, a connu un épisode de croissance rapide, avec une menace pour la voie ferrée et la route à proximité qui pourrait devoir être bientôt fermée. Selon des autorités, le geyser de boue s’est récemment déplacé d’environ 18 mètres en une seule journée et menace désormais des infrastructures vitales dans la région. Il se trouve à environ 1 km au sud de l’intersection de la Highway 111 et de Gillespie Road et laisse échapper de l’eau et du dioxyde de carbone.

Ce geyser de boue existe depuis 1953. Il s’est déplacé lentement au cours des 11 dernières années, mais sa vitesse de déplacement a récemment augmenté et il empiète sur la voie ferrée.  Les autorités de l’Imperial County ont promulgué l’état d’urgence le 26 juin 2018 en raison de la migration du geyser et de la menace qu’il représente pour la voie ferrée, la Highway 111, un pipeline, des lignes de télécommunication à fibres optiques et des lignes électriques enfouies dans la région.
Un mur d’acier d’une profondeur d’environ 23 mètres et d’une longueur de 36 mètres a été édifié pendant l’été, mais la boue a tout de même réussi à s’infiltrer en octobre et se rapproche de la ligne de chemin de fer. Des voies alternatives ont été construites et la Pacific Union envisage de construire un pont. La Highway 111, quant à elle, devra très probablement être fermée, avec déviation de la circulation.
Comme je l’ai écrit précédemment, l’Observatoire Volcanologique de Californie surveille cette région car il existe un risque d’activité volcanique. Depuis que les volcans sont entrés en éruption dans le passé, la zone – qui est fortement peuplée – montre une certaine activité et les Salton Buttes sont considérées comme des volcans à haut risque.
Les Salton Buttes se trouvent dans le Salton Trough, une dépression tectonique formée par la faille de San Andreas et les failles de San Jacinto. La dépression forme le prolongement septentrional du Golfe de Californie et en est séparée par le Delta du Colorado.
Source : The Examiner, The Watchers.

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On October 30th, 2012, I wrote a post on this blog about the  Salton Sea, an endorheic salt lake (that is, water never reached the sea) located in Southern California. With 974 km2, it is the largest lake in the State, but its area changes depending on its water supply. It measures on average 24 km by 56 km (see map below).
Reading the Californian press, we learned in 2012 that there existed near the SE bank of this body of water an alignment of four small volcanoes, the Salton Buttes, which are considered active by scientists because their last eruptions took place only a thousand years ago, a few seconds at the geological scale, and much closer to us than the last studies suggested.
In October 2012, there had been an increase in seismic activity and sulphur odours in the region, as well as the presence of mud volcanoes. It was thought that a new eruptive activity might be in preparation. The researchers thought a magma reservoir was only 3-6 km below the Salton Buttes. They also thought that a strong earthquake could facilitate the rise of magma to the surface.
In August 2012, a seismic swarm had been recorded in Brawley, a community near the Salton Sea, with events reaching M 5.5 on the Richter scale. At first, the USGS attributed this seismicity to fault movements over the Brawley seismic zone. Looking at it better, the researchers concluded that these swarms were more likely due to movements – or even an ascent – of magma.

In October 2018, one of the mud geysers near the town of Niland, Imperial County, is growing rapidly, threatening nearby railroad track and state highway which may soon have to be closed. According to officials, the mud geyser recently moved about 18 metres in just one day and is now threatening crucial infrastructure in the area. It is located approximately 1 km south of the intersection of Highway 111 and Gillespie Road and is releasing water and carbon dioxide.

This mud geyser has been in existence since 1953. It moved slowly in the past 11 years, but the rate of movement recently increased and has been encroaching on the railroad. The County of Imperial made an emergency declaration on June 26th, 2018 due to the geyser migrating toward and threatening the Union Pacific Railroad railroad tracks, Highway 111, a petroleum pipeline, fiber optic telecommunications lines and other buried utilities in the area.

A steel wall, about 23 metres deep and 36 metres long, was build during the summer. However, muddy fluids seeped under it during October and moved even closer to the tracks. Alternate tracks were built and Pacific Union is considering building a bridge. However, Highway 111 in this area will most likely have to be closed and traffic diverted.

As I put it before, this area is being monitored by the California Volcano Observatory for possible future volcanic activity. Since the volcanoes have erupted in the past, there is present-day unrest, and there are areas of high population density nearby, the Salton Buttes are considered high-hazard volcanoes.

The Salton Buttes lie within the Salton Trough, a tectonic depression formed by the San Andreas Fault and the San Jacinto Faults. The depression forms the northward extension of the Gulf of California, and is separated from it by the Colorado River Delta.

Source : The Examiner, The Watchers.

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Here is a video Emmanuel Boutleux has just sent me about the mud volcanoes close to the Salton Sea, shot in early July 2018. Emmanuel said that access to the site is very difficult on foot: very hot, flooded and muddy passages, forests of rushes, gullies. This is an active area with a very fragile crust. It must be remembered that the greatest caution is required when walking across areas of mud volcanoes. Accidents have occurred, for example in Iceland and New Zealand.
Emmanuel did not see any trace of the metal wall mentioned in the article, nor the immediate proximity of the railway. Apart from the geothermal power plants (drilling in progress), the area is very little inhabited. The withdrawal from the sea is very spectacular: concrete docks are several hundred metres from the water.
https://www.facebook.com/n/?n%2F&100009338743526%2Fvideos%2F2177034322617838%2F&aref=1541330182067469&medium=email&mid=579d49c65d23bG45c0c413G579d4e5fbd50dG39&bcode=2.1541330208.AbzyoKjInDEl0aGGANA&n_m=grandpeyc%40club-internet.fr

Source: Google Maps

Des volcans sous-marins au large de la Tasmanie // Seamounts off the coast of Tasmania

Selon la chaîne de télévision Fox News, des scientifiques ont découvert un étonnant « monde volcanique perdu » au large des côtes de la Tasmanie, État insulaire situé à 240 km au sud de l’Australie dont il dépend et dont il est séparé par le détroit de Bass.
Les chercheurs se trouvaient à bord du navire Investigator de l’Organisation de recherches scientifiques et industrielles du Commonwealth (CSIRO). Ils ont découvert le site en cartographiant les fonds marins à 400 km à l’est de la Tasmanie.
La chaîne de volcans sous-marins, qui a été repérée dans les eaux profondes, a donné l’impression d’un monde sous-marin spectaculaire. Les scientifiques indiquent que les édifices volcaniques s’élèvent à 2 960 mètres au-dessus du plancher océanique, mais les plus hauts sommets sont encore à 1970 mètres sous la surface de la mer. Ils présentent différentes tailles et formes ; certains ont des sommets pointus tandis que d’autres présentent de vastes plateaux parsemés de petites collines coniques qui ont probablement été formées par une activité volcanique ancienne.
La région regorge également de vie marine. Alors que le vaisseau Invertigator se trouvait au-dessus de la chaîne de volcans sous-marins, un grand nombre de baleines à bosse et de globicéphales noirs sont venus nager autour de la coque. Les scientifiques estiment qu’au moins 28 baleines à bosse étaient présentes autour du navire un jour, suivies d’un groupe de 60 à 80 globicéphales noirs le lendemain. Il y avait également un grand nombre d’oiseaux de mer dans la région, y compris quatre espèces d’albatros et quatre espèces de pétrels.
Selon les chercheurs, les volcans sous-marins pourraient constituer une halte importante pour certains animaux migrateurs, en particulier les baleines, au cours de leur migration entre leur zone de reproduction hivernale et leur aire d’alimentation estivale.
De nouveaux relevés seront effectués dans la région au cours de missions prévues en novembre et décembre et dont le but est de jeter un nouvel éclairage sur les profondeurs de l’océan. En 2013, les scientifiques ont déjà publié les résultats d’une autre étude dans laquelle ils analysaient les sédiments des fonds marins au large des côtes du Pérou. L’étude a révélé qu’une vaste gamme de microbes se développait dans les profondeurs, sous le plancher océanique.
Source: Fox News.

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According to the Fox News TV channel, scientists have discovered a stunning volcanic ‘lost world’ off the coast of Tasmania. Tasmania is an island state of Australia located 240 km to the south of the Australian mainland from which it is separated by the Bass Strait.

Experts onboard the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), vessel Investigator discovered the site while mapping the seafloor 400 kilometres east of Tasmania.

The chain of seamounts’ was spotted in deep water, offering the first glimpse of a spectacular underwater world. Scientists say that the mountains rise up to 2960 metres from the seafloor, but the highest peaks are still 1970 metres beneath the waves. The seamounts vary in size and shape, with some having sharp peaks while others have wide flat plateaus, dotted with small conical hills that were probably formed by ancient volcanic activity.

The area is also teeming with marine life. While the vessel Investigator was over the chain of seamounts, the ship was visited by large numbers of humpback and long-finned pilot whales. Scientists estimated that at least 28 individual humpback whales were swimming around the ship on one day, followed by a pod of 60-80 long-finned pilot whales the next. There were aslo large numbers of seabirds in the area including four species of albatross and four species of petrel.

Research suggests that the seamounts may be an important stopping point for some migratory animals, particularly whales, which may use the undersea features to help navigation from their winter breeding to summer feeding grounds.

More surveys of the area will be conducted during research voyages scheduled for November and December. The research is the latest scientific project to shed new light on the ocean’s depths. In 2013, scientists released the results of a separate study that analyzed seafloor sediment off the coast of Peru. The study revealed a vast range of microbes thriving deep beneath the ocean floor.

Source: Fox News.

Source: Google Maps

Modélisation des volcans sous-marins (Source: CSIRO)