Soutenance de thèse de Simon Thivet

Résumé :

Les éruptions basaltiques sont de plus en plus étudiées au sein de nombreux volcans à travers le monde. Cependant, les processus pré- et syn-éruptifs gouvernant ces éruptions ne sont pas entièrement compris. Dans le but de caractériser et comprendre l’ensemble des mécanismes opérant depuis le système magmatique superficiel jusqu’à la surface, cette thèse est principalement axée sur l’étude des produits éruptifs du Piton de la Fournaise (île de la Réunion, France), qui est l’un des volcans les plus actifs au monde. Des analyses texturales et géochimiques sur les pyroclastes et les laves sont conjointement réalisées dans le but d’identifier des paramètres clés pouvant être reliés à des processus magmatiques majeurs, à des dynamiques éruptives et à des mécanismes de fragmentation. Lorsque cela est pertinent, ces interprétations sont intégrées à des données de surveillance pré- et syn-éruptives acquises au sol ou par télédétection.

Le premier objectif de cette étude intégrée est de mieux comprendre les mécanismes à l’origine des surpressions magmatiques et des dynamiques éruptives lors des éruptions récentes du Piton de la Fournaise. Au cours de l’éruption de Juin 2014, les déclenchements éruptifs ainsi que les transitions syn-éruptives d’un régime hawaiien vers un régime strombolien relativement faible, associés à une diminution du flux lavique, ont été liés à une vésiculation et à une surpression pré-éruptive du magma qui furent indirectement mises en évidence par l’émission de pyroclastes de type golden pumice (pyroclastes très vésiculés et vitreux). Au contraire, l’éruption de Juillet 2015 (émission de golden pumice relativement rare) a été déclenchée par un apport magmatique superficiel qui a pu être identifié au sein des signatures texturales et géochimiques des produits éruptifs.

Un an plus tard, une autre éruption de courte durée s’est produite en Septembre 2016, produisant beaucoup de golden pumice. Cependant, cette éruption dominée par des fontaines de lave, se comporta de manière atypique et fut associée à une augmentation du flux lavique et d’une émission inhabituelle de cendres lors du dernier jour de l’activité éruptive. Le deuxième objectif de la thèse est donc d’améliorer nos connaissances sur la transition d’une activité hawaiienne (associée à l’émission de pyroclastes de type golden pumice et fluidal scoria) vers une activité plus explosive associée à l’émission de scories et de cendres relativement denses et riches en cristaux, de type opaque. Les analyses texturales et chimiques des produits éruptifs confirment l’hypothèse selon laquelle ces scories et cendres denses sont issues du refroidissement et du dégazage en sub-surface du magma initialement vésiculé et vitreux. Il est donc possible de former un bouchon faiblement perméable, provoquant des impulsions magmatiques pressurisées à faible profondeur et une activité explosive transitoire sous l’influence et la remontée tardive d’un magma relativement peu dégazé.

Il est communément admis que l’activité effusive représente la majorité du volume magmatique émis au sein des volcans boucliers basaltiques. Cependant, l’éruption de Septembre 2016 a montré que les éruptions basaltiques peuvent parfois produire des aléas liés à des émissions de cendres non-négligeables. Par conséquent, le troisième but de la thèse est de rassembler une série d’échantillons correspondant aux principales éruptions historiques et récentes des volcans du Piton de la Fournaise et du Karthala (île de Ngazidja, Comores). L’étude de ces différents dépôts cendreux révèle des caractéristiques texturales très différentes suggérant différents processus de fragmentation, à savoir la fragmentation ductile, la fragmentation fragile (provoqué par la cristallisation syn-éruptive du magma juvénile), des interactions entre l’eau et le magma, des vitesses de remontée magmatiques élevées ou encore la fragmentation par cisaillement pendant l’effondrement de calderas.

Toutes ces connaissances exposent de nombreux processus magmatiques et de fragmentation qui mettent en évidence la complexité des mécanismes à l’origine de telles éruptions basaltiques. Ces travaux de thèse ne représentent qu’une partie des possibilités de recherche sur les éruptions basaltiques. Dans le futur, de nombreuses études de laboratoire supplémentaires et de surveillance de l’activité en temps-réel pourront être réalisées pour encore mieux comprendre et mieux prévoir l’évolution de l’activité éruptive en surface qui peut présenter des risques inattendus pour les populations environnantes.

Photo : Eruption de Septembre 2016 au Piton de la Fournaise