Eléments volatils et dégazage des magmas

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Les recherches conduites dans cet axe s’organisent autour de quatre directions:

Le cycle des éléments volatils dans le manteau :

La distribution des éléments volatils dans le manteau est connue de façon très fragmentaire. Pourtant, le comportement incompatible de ces éléments laisse penser qu’il existe des hétérogénéités de concentration prononcées. L’objectif de ces recherches est de mieux comprendre le cycle des éléments volatils dans le manteau en relation avec les modèles géochimiques établis à partir des systématiques conventionnelles (e.g. isotopes radiogéniques Sr, Nd et Pb). Ces recherches reposent notamment sur l’analyse des éléments volatils (S, Cl, F) dans les inclusions de liquide silicaté piégé dans des cristaux d’olivine primitives.

Le comportement des éléments traces lors du dégazage :

Les éléments traces présentent une volatilité variable, au premier ordre indépendante de leur masse atomique, mais fonction de leur capacité à former des complexes avec les constituants majeurs des gaz (S, Cl, F). Si la volatilité relative des éléments est a peu près connue, la volatilité absolue des éléments (qui conditionne les flux élémentaires vers l’environnement) reste incertaine. Ces recherches impliquent l’analyse d’objets faiblement dégazés (téphras, cheveux de Pelé, inclusions de liquide silicaté piégé dans des cristaux), et d’échantillons représentatifs de la phase gazeuse (aérosols, condensats, sublimés).

Cinétique du dégazage :

L’analyse des déséquilibres radioactifs 210Po-210Bi-210Pb dans les gaz, communément entreprise au LMV, permet d’appréhender les paramètres dynamiques du dégazage (par ex., le temps de résidence du magma dans le réservoir superficiel et la cinétique d’extraction des gaz) via la modélisation numérique. Les récents développements méthodologiques et conceptuels prenant en compte l’influence du dégazage du radon sur la systématique Po-Bi-Pb permettent en outré d’aller plus loin en discriminant les signatures du dégazage profond pour de longs temps de résidence et une cinétique de dégazage lente. Ces développements laissent augurer de la possibilité d’utiliser le déséquilibre radioactif courte période dans les gaz afin de tracer des événements éruptifs exceptionnels et de mieux comprendre leurs mécanismes déclencheurs.

Nouveaux traceurs du dégazage : les éléments légers Lithium et Bore :

Les fractionnements isotopiques du Lithium et du Bore se produisant lors du dégazage volcanique sont encore très peu connus. Cependant, une base de connaissance théorique (e.g. les fractionnements par effet de coordination dans les processus à l’équilibre ou les fractionnements par diffusion différentielle des isotopes dans les processus en déséquilibre) laisse entrevoir des fractionnements isotopiques importants dont l’amplitude et le sens nous renseignent sur le mode (système clos versus système ouvert) et la cinétique du dégazage. Ces recherches impliquent une approche expérimentale visant à quantifier les coefficients de partage des éléments légers entre liquide silicaté et fluide ainsi que les coefficients de diffusion, et une approche géochimique sensu stricto. L’objectif est de développer de nouveaux traceurs capables de reconstituer finement l’histoire du dégazage, en identifiant notamment les processus rapides et/ou transitoires.

Chantiers :

La Réunion, Islande, Açores, Îles Australes, Canaries, Chili

 

Publications récentes :

  • Menard G., Moune S., Vlastélic I., Aguilera F., Valade S.,  Bontemps M. 2014. Gas and aerosol emissions from Lascar volcano (northern Chile): insights into the origin of gases and their links with the volcanic activity. Journal of Volcanology and Geothermal Research 287, 51–67.
  • Menard G., Vlastélic I., Ionov D.A., Rose-Koga E.F., Piro J.-L., Pin C. 2013. Precise and accurate determination of boron concentration in silicate rocks by direct isotope dilution ICP-MS: Insight into the B budget of the mantle and B behavior in magmatic systems. Chemical Geology 354, 139-149.
  • Sigmarsson O., Haddadi B., Carn S., Moune S., Gudnason J., Yang K. and Clarisse L. 2013. The sulfur budget of the 2011 Grímsvötn eruption, Iceland. Geophysical Research Letters 40, 6095–6100.
  • Vlastélic I., Menard G., Gannoun M., Piro J.-L., Staudacher T., Famin V. 2013. Magma degassing during the April 2007 collapse of Piton de la Fournaise: the record of semi-volatile trace elements (Li, B, Cu, In, Sn, Cd, Re, Tl, Bi). Journal of Volcanology and Geothermal Research 254, 94-107.
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