Simulation expérimentale des conditions pré-éruptives des "ponces jaunes" Stromboli - Italie

• Main Author: Di Carlo, Ida
• Language: ENG
• Published: 2005
• Subjects: [SDU:STU:AG] Sciences of the Universe/Earth Sciences/Applied geology; Stromboli
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00109864; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/10/98/64/PDF/Ida_Di_Carlo_new_.pdf

Le Stromboli est caractérisé par une activité persistente. Le risque associé avec l'activité volcanique au Stromboli comprend des émissions gazeuses et surtout les éruptions majeures qui peuvent provoquer aussi quelquefois des tsunamis. Le Stromboli est activement surveillé par les groupes de recherche et les institutions italiennes. Mes résultats présentent un modèle expérimental de l'ascension du magma à travers le volcan. La connaissance des propriétés physico - chimiques du magma peut permettre une interprétation à long terme du signal géophysique et peut aider sur la connaissance du comportement actuel du volcan.<br /><br />L'activité normale du Stromboli est interrompue par des émissions de coulées de lave ou par des explosions plus énergiques. Les explosions plus violentes sont partagées entre explosions majeures (1-2 par années) et paroxysmiques (un évènement tous les 5-15 ans).<br /><br />La plupart des travaux et des modèles dynamiques réalisés sur l'activité de Stromboli se sont focalisés sur l' activité normale du volcan, mais l'étude des phases paroxysmiques (l'activité la moins fréquente) peut donner informations des importants sur l'activité persistente.<br /><br />Ces phases paroxysmiques permettent d'approcher les processus de mélange, de cristallisation et de dégazage le système volcanique. Pendant les explosions majeures et les paroxysmes, est émis un produit particulier constitué par une ponce jaune mélangée à une scorie noire. La ponce jaune est pauvre en cristaux (< 10 % vol), très vésiculée et représente le magma le plus primitif jamais émis a Stromboli; la scorie noire est, au contraire, riche en cristaux (~50 vol %), plutôt dense, très peu vésiculée et représente le produit de l'activité normale du Stromboli. Les deux parties sont très différentes texturalement, mais elles ont une composition de roche totale très similaire (entre HKCA et SHO). Elles montrent seulement des petites variations dans les teneurs de éléments majeurs et en traces. Les différences plus accentuées concernent les teneurs en volatils (H2O-CO2-S). L'objectif de ma recherche était de : (i) caractériser la région source du magmatisme (ii) donner des informations sur les conditions P-T-aH2O pendant la montée de la ponce jaune, (iii) suivre le parcours qui transforme en scorie noire la ponce jaune à travers sa montée rapide dans le niveau plus superficiel du Stromboli.<br /><br />Les volatils jouent le rôle principal dans les relations de phases soit dans les propriétés chimiques soit dans les propriétés physiques du magma. Deux séries d'expériences ont été réalisées, à partir d'une ponce jaune éruptée dans un période postérieure à 1600 AD et antérieure à 800 AD: une section isobarique – 4 kb - entre 1175°C et 1150°C et une section isotherme – 1100°C – entre 400MPa et 50 MPa à teneur en eau variable (de la sou-saturation à la saturation) ont été réalisées. Quelques expériences ont étés réalisées pour vérifier la nature primitive de notre composition et quelques expériences ont été réalisées en présence de volatils mixtes (H2O +/- CO2 +/- S).<br /><br />Les résultats montrent que la ponce jaune, utilisée comme matériel de départ est un magma primaire, en équilibre avec la clinopyroxènite-source à P-T de genèse. La première phase à cristalliser est le clinopyroxène, suivi de l'olivine. Le pyroxène joue un rôle très important à pression élevée (4kb). Le plagioclase, au contraire, est la phase prépondérante à basse pression. Il a été possible d'établir un géo-baromètre expérimental à partir du rapport ol/cpx. En appliquant cette corrélation expérimentale entre pression et rapport ol/cpx aux magmas naturels, on peut déduire une pression de cristallisation de 3.7-2.9 kb pour la ponce et 1.2-0.6 kb pour la scorie. Les données expérimentales montrent en outre une claire corrélation entre le teneur en Ca dans le pyroxène et le teneur en eau du verre: on peut donc utiliser cette corrélation comme un géo-hygromètre dans un assemblage à trois phases, pour en déduire le teneur en eau de échantillons naturels. Le dernier résultat important concernes les données empiriques de solubilité de H2O-CO2 qui sont en désaccord avec les modèles thermodynamiques normalement utilisés qui surestiment la pression de saturation de presque 50%.