II. Cinétique des processus magmatiques

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Melt inclusion in olivive. Photo F. Schiavi.

Physico-chimie des inclusions magmatiques. En parallèle à de nombreuses études consacrées aux compositions et aux conditions de formation des magmas piégés dans les inclusions, nous avons développé une approche originale qui consiste à utiliser les inclusions magmatiques comme micro-environnement expérimental naturel pour étudier les cinétiques de réaction de cristallisation-dissolution des minéraux dans les liquides magmatiques. Cette approche fournit des informations essentielles sur les vitesses et les mécanismes des processus magmatiques, notamment la fusion des roches, la cristallisation des magmas et leur transfert à l’intérieur de notre planète. Parmi les principaux résultats obtenus grâce à cette approche au cours de la période 2010-2015, on peut souligner :

(i) l’estimation des vitesses de perte en eau par rééquilibration des inclusions magmatiques lors de la décompression adiabatique (Chen et al., 2011) ;

(ii) la détermination des vitesses de remontée des magmas déduites de cette perte en eau (Chen et al., 2012) ou des zonations des éléments dans le système olivine-inclusions (Le Voyer et al., 2014) ;

(iii) la mesure de la vitesse de migration transcristalline des liquides magmatiques dans des clinopyroxènes soumis à un gradient de température (Sonzogni et al., 2011).

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Bulles de CO2 se formant lors du dégazage d’un magma basaltique initié lors de sa décompression. Photo D. Laporte.

 

Ascension et dégazage des magmas. La détermination de la vitesse de dégazage des magmas pendant leur remontée vers la surface est un paramètre essentiel contrôllant leur estyle éruptif mais aussi les transferts de volatils vers les enveloppes externes. Nous avons terminé nos travaux sur l’effet de la vitesse d’ascension sur la cinétique de nucléation des bulles dans les magmas rhyolitiques (Hamada et al., 2010) et nous nous sommes lancés dans l’étude du dégazage des magmas basaltiques et du fractionnement diffusif des volatils induit par la croissance des bulles (voir Didier Laporte). En parallèle avec les études expérimentales, nous avons contribué à des études sur des échantillons naturellement vésiculés : les MORBs (Chavrit et al., 2012) et les ponces flottantes de l’éruption d’octobre 2001 à El Hierro, Iles Canaries (Sigmarsson et al., 2013).

 

 

 

 

 

 

Fonctionnement des chambres magmatiques et déclenchement des éruptions. Les études pétrologiques approfondies des produits volcaniques (paragénèses, microtextures, etc.) permettent de comprendre le fonctionnement des chambres magmatiques, de caractériser les conditions pré-éruptives (PTXH2O) et d’identifier les mécanismes déclencheurs des éruptions. Ces études ont été appliquées à des volcans de zone de subduction (Tungurahua, Equateur, et Ubinas, Pérou ; Samaniego et al., 2011 ; Rivera et al., 2014) et de point chaud (Ile de la Réunion ; Welsch et al., 2013).Les travaux sur les volcans andins montrent que les paroxysmes éruptifs sont précédés et provoqués par l’injection de magmas primitifs dans la chambre et leur mélange avec les magmas préexistants. Dans le cas de l’Ile de la Réunion, l’analyse texturale fine des olivines dans les océanites a permis de proposer un nouveau modèle de croissance des olivines dans les basaltes et de cristallisation de la chambre magmatique. Les cristaux automorphes d’olivine sont en réalité des cristaux squelettiques ou dendritiques mûris dans un assemblage de cristaux et de liquide interstitiel à proximité des parois de la chambre magmatique. La déstabilisation de ces « mushs » cristallins produisant ainsi les océanites.

Pablo

Processus pré- et syn-éruptifs dans les volcans actifs. Ici, exemple du Tungurahua. (c) Profile de variation du Mg# dans le clinopyroxène. (b) Détail montrant où le profil chimique précédent a été effectué. Ce genre de comportement montre la recharge dans la chambre magmatique d’un liquide plus primitif et qui a été le facteur déclencheur de l’éruption de 2006 après 7 ans d’explosivité modérée. D’après Samaniego et al. (2011).

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Planisphère montrant les différents volcans sur lesquels les membres de l’Equipe de Pétrologie travaillent.

 

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