Lecture : article du CNRS sur l'éruption du volcan Hunga Tonga

[philippedelimoges]

Bonsoir à tous,

Un article du CNRS : "Un an après son éruption, les leçons du volcan Hunga Tonga" - https://lejournal.cnrs.fr/articles/u...an-hunga-tonga

Cordialement
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[Geocroiseur63]

Bonsoir à tous,

Un article du CNRS : "Un an après son éruption, les leçons du volcan Hunga Tonga" - https://lejournal.cnrs.fr/articles/u...an-hunga-tonga

Cordialement

Bonjour ,

Un grand Merci à philippedelimoges pour ces articles d'une éruption sous marine hors norme.

A recommander à tous les passionnés de volcans .

Bonnes lectures de ces articles.

Géocroiseur63.

[SK69202]

Contrairement au Pinatubo, le Hunga Tonga est un volcan sous-marin. Sa chambre magmatique ne se trouve qu’à quelques dizaines de mètres sous la surface, si bien que deux parties de la caldera émergent de l’eau, formant les îles inhabitées de Hunga Tonga et Hunga Haʻapai. Cette disposition a provoqué la réaction d’énormes quantités d’eau avec la lave, sans pour autant stopper prématurément l’éruption comme cela aurait été le cas si le volcan avait été situé plus profondément sous le niveau de la mer.

Ce paragraphe est bizarre, une chambre magmatique si près de la surface avec des bouts qui dépassent formant des iles ? Il y a un truc pas clair, si près de la surface cela aurait été remarqué par des études antérieures.

Pour ce qui de la réaction d’énormes quantités d’eau avec la lave, il y a cet article (en anglais) écrit le 21 janvier 2022 qui fournit une explication à l'explosion colossale.

Judging from early satellite pictures we can estimate the eruption to have been between a mid-sized VEI-5, up to a miniscule VEI-6. So, we are back to 1991 and between Cerro Hudson and Pinatubo.

Le CNRS écrit :

Il faut dire que l’éruption du Hunga Tonga a atteint un Indice d’explosivité volcanique (VEI) de*5,7,

(étonnant une échelle discrète qui prend une valeur décimale ?)


Sur le mécanisme de l'explosion dans le lien, des couches d'eau supercritique proches du magma chaud dans les profondeurs du volcan(>1000m), une forme d'état que prend l'eau sous très forte pression et température, ont été déstabilisées par l'éruption de la veille qui a "retiré" une peu de pression en éjectant des matériaux.
L'eau supercritique a alors commencer à se transformer instantanément en vapeur, un peu, puis plus, puis beaucoup, puis tout en pas longtemps

[Tawahi-Kiwi]

Ce paragraphe est bizarre, une chambre magmatique si près de la surface avec des bouts qui dépassent formant des iles ? Il y a un truc pas clair, si près de la surface cela aurait été remarqué par des études antérieures.

C'est en effet étrange et probablement mal exprimé. L'explosivité d'un tel volcan s'explique (en partie) par la quantité de volatils en solution, pas par l'interaction eau-magma (qui est explosive, mais de style surtseyen, pas plinien). Pour avoir de grandes quantités de volatils en solution dans le magma, il faut une certaine pression, et donc une certaine profondeur.

Le CNRS écrit :
(étonnant une échelle discrète qui prend une valeur décimale ?)

Oui, jamais vu cela non plus, et je ne connais pas vraiment sa validite scientifique. Le VEI se determine difficilement avec une grande precision. Je n'ai nul doute que les progres font qu'on est meilleur sur l'estimation du volume de cendres emis et que Hunga Tonga–Hunga Haʻapai est plus proche d'un VEI-6 que -5, mais de la a mettre 5,7....

Sur le mécanisme de l'explosion dans le lien, des couches d'eau supercritique proches du magma chaud dans les profondeurs du volcan(>1000m), une forme d'état que prend l'eau sous très forte pression et température, ont été déstabilisées par l'éruption de la veille qui a "retiré" une peu de pression en éjectant des matériaux.
L'eau supercritique a alors commencer à se transformer instantanément en vapeur, un peu, puis plus, puis beaucoup, puis tout en pas longtemps

J'ai du mal a comprendre ou ils veulent en venir sur ce point. Que c'est de l'eau supercritique, évidemment, des qu'on est a ~1km de profondeur, toute l'eau sur Terre l'est.

La décompression de l'eau supercritique, considerée seule, est un processus moins violent que la depressurisation d'eau liquide. Il ne fait nul doute que c'est toujours suffisamment violent pour initier des explosions volcaniques violentes, mais la distinction supercritique ou pas me semble superflue ici, a part pour les details (au niveau de l'interaction geochimique roche-eau, le fait d'avoir de l'eau supercritique est assez different).

«*Les éruptions injectent dans l’atmosphère du soufre gazeux, qui se condense en aérosols, explique Sergey Khaykin. Ces derniers réfléchissent les rayonnements solaires et peuvent ainsi, s’ils sont en quantité suffisante, refroidir le climat mondial. La présence de grandes quantités d’eau oxyde cependant le soufre, qui forme alors des aérosols plus gros et plus lourds que si l’éruption avait eu lieu en plein air. Cela accélère leur redescente, d’autant que la brièveté de l’explosion, seulement quelques minutes, a fait que moins de soufre a été expulsé que lors d’éruptions d’un VEI similaire.*»

La phrase est ambigue. Les eruptions basaltiques non explosives contiennent bien plus de soufre que les eruptions explosives. Mais celui-ci est sous forme de sulfures, du coup, il n'a aucun impact sur le climat. Ce qui compte est donc SO₂ et cela varie du tout au tout dans les grandes eruptions, suivant le taux d'oxydation du magma. Je deduis (mais il faudrait regarder les analyses) que ce qu'ils essaient de dire est que le soufre de cet evenement est sous forme SO₄⁼. Il est donc essentiellement 'solide', un peu comme les sulfures et une fois a l'air libre forment des cendres normalent plutot qu'un aerosol/vapeur de SO₂ qui resident plus longtemps.

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[Geocroiseur63]

Bonjour ,

Tawahi-Kiwi vous avez aujourd'hui sur le site Météo France un bref article illustré dont une image satellite du

15/02/2022 à 4 h UTC de l'éruption .

Panache de projection de cendres et de gaz volcanique ayant atteint la hauteur de 57 km.

Pour l'éruption du Pinatubo en 1991 , le panache volcanique avait atteint seulement 35 km d'altitude ...

Dans la note de Météo France il y ait question de l'onde de choc qui a fait plusieurs fois le tour du monde.

Bonnes lectures et recherche des infos sur cette éruption explosive , la plus puissante depuis celle du Krakatoa ..

Panache éruptif de 600 km de diamètre avant de s'étaler dans la stratosphére .

Géocroiseur63.

[SK69202]

J'ai du mal a comprendre ou ils veulent en venir sur ce point. Que c'est de l'eau supercritique, évidemment, des qu'on est a ~1km de profondeur, toute l'eau sur Terre l'est.

La décompression de l'eau supercritique, considerée seule, est un processus moins violent que la depressurisation d'eau liquide. Il ne fait nul doute que c'est toujours suffisamment violent pour initier des explosions volcaniques violentes, mais la distinction supercritique ou pas me semble superflue ici, a part pour les details (au niveau de l'interaction geochimique roche-eau, le fait d'avoir de l'eau supercritique est assez different).

La majorité de l'eau supercritique de la Terre n'est pas très chaude, comme celle qui se trouve près d'une chambre magmatique sous-marine.

Dans mon lien:

There is though one step up from this on the giggly tree of water. It is called Supercritical Fluid. It is water that is at such a high temperature and pressure that it simultaneously behaves as a fluid and a gas, while being neither of those things.

If pressure has the upper hand, it is behaving more like a fluid, and if temperature has the upper hand, it behaves more like a gas.

Steam and water up to this point has been manageable, you obviously need to treat it carefully, but you can safely build systems to power ships, steam locomotives, and all power generation plants with it.

Well, the safely part is not true. Those high hated Victorians literally blew up tens of thousands of workers during the industrial revolution before they mastered their craft, ho-hum history is fun.

Water in supercritical form is the suicidal psychotic giggling version of water, it not only wishes to not exist, but it at the same time also wants to take everyone with it in a big boom. If that was not enough, it likes to go through solids like they where made out of paper. It is also very good at dissolving solids. You need specialised materials to even contain it.

So, you want numbers on this branch of the giggly tree? Supercritical water forms at minimum of 373 degrees Celsius and 220 Bars of pressure. Yes, this is the minimum, in some volcanic systems the Supercritical water can be up towards 800 degrees with corresponding mind-numbing pressure values.

This is the only form of water that could have caused the explosion at Hunga Tonga. There may have been other more normal forms of water involved, but they lack the energy density to produce that kind of explosion.

Traduction automatique pour ceux qui ne lisent pas l'anglais.

Il existe cependant une étape supérieure à celle-ci sur l'arbre gigantesque de l'eau. Il s'agit du fluide supercritique. Il s'agit d'une eau dont la température et la pression sont si élevées qu'elle se comporte simultanément comme un fluide et un gaz, sans être ni l'un ni l'autre.

Si la pression a le dessus, elle se comporte plutôt comme un fluide, et si la température a le dessus, elle se comporte plutôt comme un gaz.

Jusqu'à présent, la vapeur et l'eau ont été gérables. Il est évident qu'il faut les traiter avec précaution, mais vous pouvez construire en toute sécurité des systèmes permettant d'alimenter des navires, des locomotives à vapeur et toutes les centrales électriques.

Eh bien, la partie "en toute sécurité" n'est pas vraie. Ces victoriens détestés ont littéralement fait sauter des dizaines de milliers d'ouvriers pendant la révolution industrielle avant qu'ils ne maîtrisent leur métier, ho-hum l'histoire est amusante.

L'eau sous forme supercritique est la version suicidaire, psychotique et ricanante de l'eau, elle ne souhaite pas seulement ne pas exister, mais elle veut aussi emporter tout le monde avec elle dans un grand boom. Comme si cela ne suffisait pas, elle aime traverser les solides comme s'ils étaient en papier. Elle est également très douée pour dissoudre les solides. Il faut des matériaux spécialisés pour la contenir.

Alors, vous voulez des chiffres sur cette branche de l'arbre gigogne ? L'eau supercritique se forme à un minimum de 373 degrés Celsius et 220 bars de pression. Oui, c'est le minimum, dans certains systèmes volcaniques, l'eau supercritique peut atteindre 800 degrés avec des valeurs de pression correspondantes abrutissantes.

C'est la seule forme d'eau qui a pu causer l'explosion du Hunga Tonga. D'autres formes d'eau plus normales ont pu être impliquées, mais elles n'ont pas la densité d'énergie nécessaire pour produire ce type d'explosion.

Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)

Avant ces paragraphes, il traite du comportement de l'eau sous pression chauffée.

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

Panache de projection de cendres et de gaz volcanique ayant atteint la hauteur de 57 km.

Pour l'éruption du Pinatubo en 1991 , le panache volcanique avait atteint seulement 35 km d'altitude ...

Je ne sais pas ou tu veux en venir, mais si c'est le VEI que tu essaies d'estimer, il n'est que vaguement correlé a la hauteur du panache (Tambora, Baekdu, Santorin, tous des VEI7, ont des panaches calculés plusieurs dizaines de kilometres plus bas que Hunga Tonga).
L'indice d'explosivité s'estime sur base de la quantité de tephra émis. Dans le cas de Hunga Tonga, la majeure partie des téphras ont fini en mer, donc c'est rapé pour avoir une estimation précise (pour autant qu'on puisse le faire). Reste l'équivalent roche dense qui s'estime sur base des topo (ou bathy- dans ce cas-ci) avant et apres éruption et l'excavation qui s'est formée. Je suppose qu'il y a pas mal de modélisation la dedans, et on abouti a un volume de téphra équivalent a un gros VEI-5. 5.7 est juste un niveau de precision qui ne me semble pas atteignable.

Pour l'onde de choc, ce n'est pas fortement lié (par contre c'est lié a la hauteur du panache). Tambora 1815 était considerablement plus grand que Krakatoa ou Hunga Tonga et a ma connaissance, l'onde de choc a été relativement limitée.

La majorité de l'eau supercritique de la Terre n'est pas très chaude, comme celle qui se trouve près d'une chambre magmatique sous-marine.

Justement, plus on s'éloigne de la criticalité (en pression et/ou en température), plus les isopycnes sont espacées.

Tu peux passer de 500ºC a 1000ºC a .5 kbar, la densité du fluide (supercritique) passe de 0.3 a 0.15 kg/dm³ - en gros le volume double
Tu passes de 299 a 300ºC a 0.1 kbar, la densité du fluide (liquide) passe de 0.75 kg/dm³ a 0.01 kg/dm³ - soit un volume 75x plus grand.

Pour moi (et il est tout a fait possible qu'il y ai quelque chose que j'oublie de considerer), le role de l'eau (et tout les volatils par extension) dans une eruption explosive, c'est soit:
- Un chauffage brusque d'eau liquide (de subsurface) au dela de son point d'ebullition (a pression correspondante) entrainant la vaporisation brutale. C'est typiquement les eruptions phreatiques (et phreato-magmatiquees)
- Une perte de pression entrainant l'exsolution de l'eau (et autres volatils) hors d'un magma saturé sous forme de vapeur (ou de fluide supercritique, peu importe a 800-1000ºC) (typique des eruptions violentes, le pire etant les kimberlites)
- L'ebullition retrograde du magma (pas mal d'eruptions de taille plus intermediaires)
- L'absorption d'eau (et elle sera supercritique vu la profondeur) par le magma, diminuant son solidus et le rendant beaucoup plus eruptif.

Pour la partie geochimie de l'eau supercritique, je connais beaucoup mieux, mais je vois mal quel effet preponderant cela pourrait avoir sur une eruption autre que la mise en solution dans le liquide silicaté ou le caractere supercritique perd un peu de son sens tant que le magma n'est pas saturé en eau.

T-K