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Les secrets du Vieux Fidèle // Old Faithful’s secrets (Yellowstone / Etats Unis)

 drapeau francais   Selon une étude récente effectuée par des scientifiques de l’Université de Savoie au Bourget du Lac, France, une cavité souterraine jusque-là inconnue serait la cause possible des éruptions très régulières du Vieux Fidèle (Old Faithful), le célèbre geyser du Parc National de Yellowstone. Les chercheurs qui ont découvert de nouvelles preuves de l’existence de cette cavité pensent qu’elle stocke l’eau quasi bouillante sous pression, la vapeur et d’autres gaz qui  provoquent les éruptions du Vieux Fidèle.

Le modèle de geyser réalisé par les premiers explorateurs il y a un siècle a montré qu’il existait effectivement une cavité, mais personne n’a été capable de la trouver. Depuis lors, les scientifiques qui ont étudié le Vieux Fidèle ont d’abord conclu que « le rétrécissement d’un passage souterrain par lequel passaient les fluides brûlants du geyser était suffisant pour provoquer l’écoulement difficile et produire une éruption régulière ».

L’an dernier, plusieurs études ont révélé l’existence de cavités associées à des geysers. Cela a poussé les scientifiques à réévaluer leur compréhension des geysers et à modifier leurs modèles en incluant les réservoirs souterrains qui stockent la vapeur sous pression et les gaz qui alimentent les éruptions.
Maintenant, avec de nouveaux indices suggérant qu’une cavité existe sous le Vieux Fidèle, les chercheurs français pensent qu’elle pourrait jouer le rôle du réservoir – ou chambre à bulles – où l’eau riche en soufre qui donne naissance au geyser s’accumule et provoque la pression nécessaire à son éruption.
Les chercheurs ont découvert la cavité en analysant à nouveau des données sismiques anciennes et en localisant l’origine des secousses souterraines précédemment négligées.
Dans la mesure où les expériences sur le terrain ne sont plus autorisés sur le site du Vieux Fidèle, les chercheurs ont analysé à nouveau 3 heures d’enregistrements sismiques effectués par le sismologue Sharon Kedar en 1992. En utilisant une technique développée à l’origine pour localiser les sources sonores dans l’océan, ils ont pu reconstituer la cavité point par point, secousse sismique par secousse sismique.

A l’intérieur de la ‘tuyauterie’souterraine du Vieux Fidèle, l’eau ne cesse de bouillonner, ce qui génère de minuscules secousses qui se répercutent sur la terre environnante. En analysant l’intensité et le temps d’arrivée de ces secousses sur 96 capteurs sismiques situés autour du geyser, les scientifiques français ont pu déterminer l’origine de chaque secousse.
C’est ainsi qu’ils ont constaté que de nombreuses secousses déclenchées par les bulles ne provenaient pas du chenal principal du Vieux Fidèle. Au lieu de cela, elles avaient leur origine dans une zone souterraine située entre le Vieux Fidèle et le Split Cone, un geyser faiblement actif au sud-ouest, ce qui indique qu’il existe une cavité d’environ 10 mètres de diamètre dans ce secteur, avec de l’eau bouillonnante à l’intérieur. Apparemment, les bulles de gaz à l’intérieur de la cavité explosent quand elles entrent en collision avec la voûte et les parois,  ce qui génère de petites séquences d’activité sismique que l’équipe de chercheurs a analysées afin de reconstituer la forme de la cavité et son emplacement.

L’activité volcanique sous le geyser vaporise l’eau souterraine et la transforme en vapeur qui s’élève ensuite vers la surface grâce à des canaux souterrains. L‘eau condensée plus froide à proximité de la surface empêche la vapeur de s’échapper et la pousse vers le bas, créant ainsi un système sous pression. L’eau dans la partie supérieure du conduit exerce une poussée vers le bas tandis que la vapeur chaude dans la source exerce une poussée vers le haut. L’interaction entre le poids croissant de l’eau et de la pression croissante de la vapeur ultra–chaude sous pression pousse l’eau de surface vers le haut et vers le bas. Finalement, un peu d’eau s’échappe par le geyser ; cela réduit la pression et permet à la vapeur d’occuper rapidement un plus grand espace, ce qui déclenche une éruption.

Quand les scientifiques ont commencé à étudier le Vieux Fidèle dans les années 1980 et 1990, ils ont conclu que la structure complexe du chenal principal était suffisante pour expliquer les éruptions du geyser. D‘autres recherches récentes montrent que les geysers ont besoin de grandes quantités de vapeur d’eau, de gaz sous pression et d’eau pour alimenter le jet éruptif et donc que l’espace de stockage dans le chenal principal n’est peut-être pas suffisant.
En Septembre dernier, une étude menée en Californie a montré que les eaux souterraines très chaudes stockées dans des réservoirs à 42 mètres sous la surface d’un geyser fournissaient la puissance nécessaire au déclenchement des éruptions d’un geyser.
Des scientifiques russes ont récemment filmé la ‘tuyauterie’ intérieure de quatre geysers au Kamtchatka en faisant descendre des caméras dans leur orifice (voir ma note du 16 février 2013). A l’intérieur, leurs films ont montré des canaux horizontaux en provenance des conduits principaux. Les Russes pensent que ces canaux raccordent les conduits principaux à des chambres remplies de bulles de gaz et de vapeur.
De leur côté, les scientifiques français pensent que la cavité qu’ils ont découvert sous le Vieux Fidèle joue un rôle important dans le déclenchement des éruptions du geyser et est une preuve supplémentaire de l’existence de chambres à bulles souterraines qui alimentent les éruptions des geysers en général..

Source : Planet Jackson Hole.

 

drapeau anglais   According to a recent study made by scientists of the Université de Savoie in Le Bourget du Lac, France, a previously unknown underground cavity might help trigger the timely eruptions of the famous Old Faithful in YellowstoneNational park. The researchers who uncovered new evidence of a chamber suspect that it stores the pressurized near-boiling water, steam, and other gases that propel Old Faithful’s eruptions.

The first model of geysers made by early explorers one century ago showed a cavity, but no one was able to find the cavity or prove that it existed. Since then, scientists who first studied Old Faithful concluded that the narrowing of a subterranean passage through which the geyser’s searing fluids pass “was enough to provoke the choked flow and produce a regular eruption.

However, within the last year, new evidence of geyser-associated cavities turning up in several studies has prompted scientists to re-evaluate their understanding of geysers and modify their models to include subterranean reservoirs that store the pressurized steam and gas that fuels the eruptions.

Now with fresh signs that a cavity may be present beneath Old Faithful, the French researchers speculate that this cavity might act as such a reservoir, or bubble chamber, where the sulphurous brew that becomes the geyser accumulates and builds up pressure.

The researchers discovered the cavity after reprocessing old seismic data and locating the origin of previously overlooked subterranean shaking.  

Because experiments are no longer allowed at Old Faithful, the researchers re-analyzed 3 hours of seismic recordings taken by seismologist Sharon Kedar in 1992. Using a technique that was originally developed to locate sources of sound in the ocean, the cavity was revealed piece by piece, one tremor at a time.

Inside Old Faithful’s underground plumbing, ground water is continually boiling and bubbling, producing tiny tremors that shake the surrounding earth. By analyzing the intensity and arrival times of these tremors at 96 seismic sensors located around the geyser, the French scientists were able to reconstruct where each tremor originated.

As they did so, they found that many bubble-triggered tremors did not originate in Old Faithful’s main channel. Instead, they arose from an underground zone located between Old Faithful Geyser and Split Cone, a weakly active geyser to the southwest, indicating that there is a hollow chamber there, some 10 metres in diameter, holding bubbling water. Gas bubbles in the cavity apparently explode as they collide with the roof and walls, generating the small amounts of seismic activity that the research team interpreted to reconstruct the cavity’s shape and location.

Volcanic activity below the geyser vaporizes groundwater and turns it into steam, which then rises through underground channels toward the surface. Cooler condensed water near the surface blocks the steam’s escape and pushes it back down, creating a pressurized system.

The water in the upper part of the conduit is the mass pushing down, and the hot steam is the spring, pushing up.

The interplay between a growing weight of water and the increasing pressure of the ultra-hot pressurized steam pushes the surface water up and down. Eventually, some of the water escapes through the geyser, which reduces the pressure and allows the steam to rapidly expand, triggering an eruption.

When scientists first studied Old Faithful in the late 1980s and 1990s, they suspected that the complex structure of the main channel was sufficient to account for the geyser’s eruptions.

But other recent research shows that geysers need large amounts of pressurized steam, gas and water to fuel the spray of water—and that the storage space in the main channel might not be enough.

Last September, a California study showed that heated groundwater stored in underground reservoirs 42 metres below the surface of a geyser provided the fire-power necessary to propel the geyser’s eruptions.

Russian scientists also recently filmed the inner plumbing of four geysers in Kamchatka by lowering video cameras into the geysers’ mouths (see my note of February 16th 2013). Inside, their films showed, bubbling horizontal channels branched off of the main conduits—leading them to believe that these channels connect the main conduits of the geysers they studied to gas-and-steam-filled bubble chambers.

The French researchers suspect that the cavity they discovered below Old Faithful plays a large role in propelling the geyser’s eruptions and is further evidence supporting the existence of subterranean bubble chambers that fuel geyser eruptions.

Source : Planet Jackson Hole.

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Schéma possible des entrailles du Vieux Fidèle

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(Photo:  C. Grandpey)

La chambre magmatique de Yellowstone // Yellowstone’s magma chamber

drapeau francais   Des chercheurs de la Société Sismologique Américaine ont récemment déclaré au cours de leur réunion annuelle que la chambre magmatique qui sommeille sous Yellowstone est au moins 50% plus grande et plus homogène que le pensaient les scientifiques jusqu’à aujourd’hui.
La dernière éruption du Yellowstone s’est produite il y a 640 000 ans. Des éruptions moins spectaculaires ont eu lieu entre et après les grands événements ; la plus récente s’est produite il y a environ 70.000 ans. La chambre magmatique reconstituée au cours de la nouvelle étude alimentait ces petites éruptions et elle donne aujourd’hui naissance aux sources hydrothermales et aux geysers du parc. Elle est également à l’origine des épisodes de soulèvement que l’on observe de temps en temps dans le parc.
Réalisée par les départements de Géophysique et d’Informatique de l’Université de l’Utah, la première image « géoélectrique» à grande échelle du point chaud de Yellowstone révèle que, au lieu des deux grandes entités décrites jusqu’à présent, la chambre magmatique ressemble à une banane dont une extrémité bulbeuse se redresse vers le secteur NE du Parc National tandis que le reste du fruit à la forme tubulaire forme un angle vers la surface au SO. Il s’agit d’une chambre unique, d’une longueur d’environ 60 kilomètres, de 30 km de large, et de 5 à 12 km de profondeur. Le magma le plus superficiel, dans la partie nord-est, correspond également à l’activité hydrothermale la plus intense du parc.

Source: Live Science.

drapeau anglais   Researchers at the Seismological Society of America’s annual meeting recently reported that Yellowstone‘s magma chamber is at least 50% bigger and better connected than scientists thought.

The last Yellowstone eruption occurred 640,000 years ago. Smaller eruptions occurred in between and after the big blasts, most recently about 70,000 years ago.

The magma chamber seen in the new study fed these smaller eruptions and is the source of the park’s hydrothermal springs and geysers. It also creates the surface uplift that is observed from time to time in the park..

Made by University of Utah geophysicists and computer scientists, the first large-scale ‘geoelectric’ image of the Yellowstone hotspot revealed that instead of two big blobs described up to now, the Yellowstone magma chamber resembles a banana, with a bulbous end poking up toward the northeast corner of Yellowstone National Park, and the rest of the tubular fruit angling shallowly southwest. It’s a single connected chamber, about 60 kilometres long, 30 km wide, and 5 to 12 km deep.

The shallowest magma, in the northeast, also matches up with the park’s most intense hydrothermal activity.  

Source: Live Science.

Lone-Star-Geyser

Lone Star Geyser (Parc National de Yellowstone)  [Photo:  C. Grandpey]

A l’intérieur des geysers // Inside geysers

   Voici une vidéo intéressante (en cliquant sur le lien ci-dessous) réalisée par deux géologues russes qui ont essayé de comprendre le fonctionnement des geysers en introduisant une caméra très robuste à l’intérieur des conduits de six d’entre eux dans la célèbre Vallée des Geysers au Kamchatka.

Les vidéos ainsi obtenues, complétées par l’étude des roches autour d’anciens geysers aujourd’hui inactifs, ont révélé que les geysers du Kamchatka ne sont pas alimentés par l’intermédiaire de conduits longs et étroits, comme on le pensait jusqu’à présent. Au lieu de cela, des pièges à bulles se forment à l’intérieur de l’amas de blocs qui se sont accumulés pendant des glissements de terrain.

La caméra spécialement conçue pour ce travail de recherche était capable de résister à l’eau bouillante et aux violentes explosions de vapeur à l’intérieur d’un geyser. Au cours de trois visites dans la Vallée des Geysers, la caméra a doucement été descendue dans les conduits à l’aide d’un câble en acier ou d’une tige souple afin de filmer les éruptions. Les vidéos montrent des blocs avec des bulles qui s’élèvent lorsque le geyser est en phase de repos, puis des explosions de vapeur pendant les jaillissements.

Peu de temps après que les chercheurs aient commencé leur travail, un important glissement de terrain s’est produit dans la Vallée, de sorte que l’intérieur de certains geysers inactifs est apparu au grand jour, trahissant leur système d’alimentation. Pour qu’un geyser se forme, il faut une source de chaleur d’origine volcanique, une nappe phréatique avec de l’eau en abondance, des espaces dans les roches qui la surmontent pour que l’eau puisse s’échapper, ainsi qu’un système d’emprisonnement des bulles.

L’eau bouillante qui s’élève des profondeurs dans un système hydrothermal contient toujours des bulles de vapeur. En s’élevant, cette eau rencontre un piège à bulles où ces dernières s’accumulent jusqu’au moment où la vapeur trouve assez de force pour déplacer la colonne d’eau qui la surmonte et déclenche l’éruption du geyser.

La vitesse d’accumulation des bulles dans un piège et la géométrie du conduit du geyser affectent le temps qui s’écoule entre les éruptions. Si le piégeage des bulles est lent, le laps de temps entre les jaillissements sera plus long.

Les géologues russes pensent que le même type de fonctionnement existe à Yellowstone. Toutefois, au lieu que les blocs se soient accumulés suite à des glissements de terrain, ils proviennent de moraines laissées par les glaciers qui recouvraient autrefois la région. Les moraines ayant les mêmes propriétés biomécaniques que les glissements de terrain, il n’est pas surprenant qu’autant de geysers cohabitent à Yellowstone.

http://www.livescience.com/27048-footage-from-inside-a-gurgling-geyser-video.html

Source: Live Science.

En dehors de la vidéo qui est intéressante car elle montre bien la montée des bulles de vapeur dans le conduit du geyser, l’article n’apporte pas grand-chose de nouveau car le fonctionnement d’un geyser est bien connu.

 

   Here is an interesting video (link here below) shot by a couple of Russian geologists who tried to see how geysers work by lowering a sturdy video camera into six geysers of Kamchatka’s famed Valley of the Geysers.

The videos the scientists collected, combined with studies of rocks surrounding extinct geysers, revealed that the Kamchatka geysers aren’t fed by long, narrow tubes, as once thought. Instead, bubble traps form between jumbled boulders deposited by landslides.

The custom camera could withstand the boiling water and violent steam explosions within a geyser. On three trips to the Valley of the Geysers, the camera was gently lowered into a geyser with a steel cable or a flexible pole so that it could film an eruption. The videos show boulders and burbling bubbles while the geyser rests, then bursts of steam during fountaining eruptions.

Soon after the researchers started their study in 2005, a landslide buried part of the Valley of the Geysers. As a result of changes caused by the landslide, extinct geysers were exposed, revealing more clues to the plumbing below. To form a geyser, there must be a volcanic heat source to warm water, plentiful groundwater, open spaces in the overlying rock for the water to escape, and a way to trap bubbles.

Boiling water rising from deep in a hydrothermal system will always contain some bubbles of steam. When the rising water meets a bubble trap, the steam bubbles start to gather in place, displacing water. Eventually, enough steam collects that it can push water ahead of it, up through the remaining channels to the surface, causing a violent steam explosion that bursts into the sky as a fountain.

The interplay between how quickly bubbles accumulate in a trap and the geometry of a geyser conduit affects the time between eruptions. Geysers that trap bubbles slowly go longer between eruptions, and vice versa.

The Russian geologists suggest that the same model could also apply at Yellowstone. However, instead of landslides, Yellowstone’s geysers may instead be plumbed through moraines, massive rock piles left behind by glaciers that once covered the region. Moraines have very similar biomechanical properties to landslides, so this could explain why there are so many geysers in Yellowstone.

http://www.livescience.com/27048-footage-from-inside-a-gurgling-geyser-video.html

Source: Live Science.

Apart from the video which is interesting, the article does not bring anything quite new as the inner working of geysers has been known for quite a long time.

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Le « Vieux Fidèle  » à Yellowstone  (Photo: C. Grandpey)