Andean subduction theme

Andean subduction theme

  • Volcanisme andin : de la source des magmas au risque volcanique (animateurs : Pablo Samaniego, Ivan Vlastélic).

     

    La cordillère des Andes s’étend sur plus 7000 km du Venezuela au Chili, constituant le plus long alignement de volcans continentaux de la planète. Elle est produite par la subduction du plancher océanique sous une croûte continentale, processus majeur et complexe qui détermine en profondeur la différenciation du manteau et la croissance des continents, et génère en surface une activité volcanique intense et menaçante à plusieurs égards. Ce thème transverse abordera les principales questions associées au volcanisme andin sur la base d’une approche croisant les outils de la pétrologie, de la géochimie, de la géophysique et de la volcanologie. Les travaux sur les volcans andins s’appuient sur les instruments de partenariat de l’IRD, en particulier le Laboratoire Mixte International « Séismes et Volcans dans les Andes du Nord » (2017-2021) et le Groupement De Recherche International « Andes » (2019-2023).

    Trois programmes de recherche seront menés au cours de la période 2021-2025 :

    (1) Le volcanisme andin s’exprime sur une croûte continentale généralement épaisse et hétérogène. Les magmas y subissent des transformations importantes qui masquent les processus génétiques profonds. Parmi ces derniers, le métamorphisme affectant les roches constituant la plaque océanique plongeante (déstabilisation minéralogique, déshydratation, fusion) joue un rôle majeur, mais encore mal compris, sur la composition, l’état redox et la fusibilité du manteau. Des approches analytiques et méthodologiques nouvelles seront développées pour lire dans la source des magmas andins, et reconstruire leur histoire dans la croûte continentale (P. Samaniego, F. Nauret, E. Rose-Koga, I. Vlastelic). Par exemple, nous mettrons au point la mesure isotopique (Sr, Pb) sur microéchantillon pour mesurer précisément la composition des liquides primitifs piégés sous forme d’inclusions microscopiques dans les minéraux cristallisant précocement. Nous analyserons la composition de minéraux précoces et tardifs pour retracer l’histoire des magmas. Nous développerons aussi l’analyse des rapports d’éléments hautement chalcophiles (sélénium/tellure) dans les laves pour mieux comprendre le comportement du soufre. L’arc équatorien qui comprend plusieurs alignements volcaniques échantillonnant le manteau à différentes distances de la zone de subduction (les cordillères orientales et occidentales, ainsi que le volcanisme arrière-arc) sera une cible privilégiée. Cet axe de recherche s’appuiera également sur des travaux expérimentaux visant à déterminer de manière générale l’état d’oxydation du manteau en contexte de subduction. Par exemple, l’étude expérimentale du comportement des isotopes du Fer lors de la déstabilisation de la serpentine permettra de mieux comprendre la libération du fer, sa spéciation et son influence sur l’état redox du manteau source des magmas d’arc (N. Bolfan-Casanova, M. Laubier).

    (2) Les stratovolcans andins montrent généralement une alternance de périodes de repos et de cycles d’activité intense, ponctués de paroxysmes éruptifs. Ce comportement (régularité, durée et espacement des cycles, indice d’explosivité) est cependant hautement variable d’un volcan à l’autre, et pour un même volcan. L’origine de cette variabilité reste très partiellement comprise. Dans ce contexte, un premier objectif sera d’accéder à une meilleure connaissance de l’histoire éruptive des volcans andins, en croisant les méthodes de terrain avec des datations absolues (U-Pb, K-Ar, 14C) et relatives (téphrostratigraphie) (J-L. Paquette, J-C. Thouret, J-L. Le Pennec, P. Samaniego). Les volcans en activité seront l’objet d’une attention particulière car ils permettent d’étudier les processus de transfert de magma avec une haute résolution temporelle, et ainsi de détecter les processus de recharge à l’origine des événements éruptifs paroxysmaux. L’étude multidisciplinaire (pétrologique-géochimique-géophysique-volcanologique) de la séquence éruptive du volcan Tungurahua (Equateur) que les chercheurs du LMV conduisent depuis plusieurs années en collaboration avec les partenaires locaux, illustre le très fort potentiel de cette approche, et nous motive à continuer les recherches dans cette direction (F. Nauret, P. Samaniego, J.L. Le Pennec, J. Battaglia, I. Vlastelic). Un des objectifs prioritaires consistera à caractériser la fréquence, la magnitude et la dynamique des éruptions passées afin de proposer des scenarii éruptifs pour les volcans potentiellement dangereux, tels que le Cotopaxi et le Reventador en Equateur, l’Ubinas et le Sabancaya au Pérou.

    (3) L’Homme côtoie les volcans andins depuis plusieurs milliers d’années. Les civilisations précolombiennes ont dû faire face à plusieurs pics d’activité volcanique, notamment entre 3000 et 2000 BP, période pendant laquelle d’importantes éruptions pliniennes ont eu lieu le long du front volcanique, affectant de façon intense la vallée interandine équatorienne. Aujourd’hui, si les manifestions volcaniques restent difficilement prévisibles, la connaissance grandissante des phénomènes permet de mieux gérer les conséquences, et de mettre en place des actions de réduction des risques. Dans cet esprit, nous conduirons plusieurs études visant à mieux comprendre et quantifier les différentes formes de l’aléa volcanique dans les Andes. Les dynamiques des panaches de cendre, des écoulements pyroclastiques et des lahars seront étudiées par des mesures sur le terrain et des simulations analogiques au laboratoire, en collaboration avec les mathématiciens (F. Donnadieu, O. Roche). Dans une démarche de réduction du risque, ces données seront utilisées pour cartographier les zones exposées aux aléas et définir l’exposition des personnes et des biens (J.L. Le Pennec). La toxicité chimique des gaz, du fait de leur contenu en métaux lourds et éléments radioactifs, et celle des cendres, du fait de leur pouvoir mutagène, seront l’objet de plusieurs nouvelles études conduites en collaboration avec les biologistes (J. Eychenne, L. Sauzéat, L. Gurioli, P.J. Gauthier, I. Vlastelic).

     

    Actualités :
    8th International Symposium on Andean Geodynamics (ISAG) — Quito, Ecuador, September 24-26th, 2019
    Tungurahua workshop : Seventeen years (1999-2016) of eruptive activity at the Tungurahua andesitic volcano — Banos, Ecuador, September 28th to October 1st, 2019

Publications depuis 2010 :

Rang A :
18 publication(s) trouvée(s).
2021
  1. Bevilacqua A., Aravena A., Neri A., Gutiérrez E., Escobar D., Schliz M., Aiuppa A., Cioni R. (2021). Thematic vent opening probability maps and hazard assessment of small-scale pyroclastic density currents in the San Salvador volcanic complex (El Salvador) and Nejapa-Chiltepe volcanic complex (Nicaragua). Natural Hazard and Earth System Sciences vol.21, p.1639-1665, - DOI:10.5194/nhess-21-1639-2021.
  2. Tadini A., Bevilacqua A., Neri A., Cioni R., Biagioli G., de’Michieli Vitturi M., Esposti Ongaro T. (2021). Reproducing pyroclastic density current deposits of the 79CE eruption of the Somma–Vesuvius volcano using the box-model approach. Solid Earth vol.12, p.119-139, - DOI:10.5194/se-12-119-2021 - lien HAL .
  3. Tadini A., Roche O., Samaniego P., Azzaoui N., Bevilacqua A., Guillin A., Gouhier M., Bernard B., Aspinall W., Hidalgo S., Eychenne J., de’ Michieli Vitturi M., Neri A., Cioni R., Pistolesi M., Gaunt E., Vallejo S., Encalada M., Yepes H., Proaño A., Pique M. (2021). Eruption type probability and eruption source parameters at Cotopaxi and Guagua Pichincha volcanoes (Ecuador) with uncertainty quantification. Bulletin of Volcanology vol.83, p.35, - DOI:10.1007/s00445-021-01458-z - lien HAL .

2020
  1. Bablon M., Quidelleur X., Samaniego P., Le Pennec J.L., Santamaría S., Liorzou C., Hidalgo S., Eschbach B. (2020). Volcanic history reconstruction in northern Ecuador: insights for eruptive and erosion rates on the whole Ecuadorian arc. Bulletin of Volcanology vol.82, - DOI:10.1007/s00445-019-1346-1.
  2. Bablon M., Quidelleur X., Siani G., Samaniego P., Le Pennec J.L., Nouet J., Liorzou G., Santamaria S., Hidalgo S. (2020). Glass shard K-Ar dating of the Chalupas caldera major eruption: Main Pleistocene stratigraphic marker of the Ecuadorian volcanic arc. Quaternary Geochronology vol.57, p.101053, - DOI:10.1016/j.quageo.2020.101053.
  3. Baize S., Audin L., Alvarado A., Jomard H., Bablon M., Champenois J., Espin P., Samaniego P., Quidelleur X., Le Pennec J.L. (2020). Active Tectonics and Earthquake Geology Along the Pallatanga Fault, Central Andes of Ecuador. Frontiers in Earth Science vol.8, 193, - DOI:10.3389/feart.2020.00193 - lien HAL .
  4. Charbonnier S.J., Thouret J.C., Gueugneau V., Constantinescu R. (2020). New insights into the c.2070 yr BP pyroclastic currents at El Misti volcano (Peru) from field investigations, satellite imagery and probabilistic modeling. Frontiers in Earth Science vol.8, p.557788, - DOI:10.3389/feart.2020.557788 - lien HAL .
  5. Manrique N., Samaniego P., Médard E., Schiavi F., Mariño J., Liorzou C. (2020). Pre-eruptive magmatic processes associated with the historical (218± 14 aBP) explosive eruption of Tutupaca volcano (southern Peru). Bulletin of Volcanology vol.82, p.6, - DOI:10.1007/s00445-019-1335-4 - lien HAL .
  6. Navarrete W.F., Le Pennec J.L., Solano S., Liorzou C., Ruiz G.A. (2020). A first reconstruction of the evolution of Cubilche Volcanic Complex, Imbabura Province, Ecuador. Journal of Volcanology and Geothermal Research vol.406, p.107023, - DOI:10.1016/j.jvolgeores.2020.107023.
  7. Prival J.M., Thouret J.C., Japura S., Gurioli L., Bonadonna C., Mariño J., Cueva K. (2020). New insights into eruption source parameters of the 1600 CEHuaynaputina Plinian eruption, Peru. Bulletin of Volcanology vol.82, 7, - DOI:10.1007/s00445-019-1340-7 - lien HAL .
  8. Rivera M., Samaniego P., Vela J., Le Pennec J.L., Guillou H., Paquette J.L., Liorzou C. (2020). The eruptive chronology of the Yucamane-Calientes compound volcano: A potentially active edifice of the Central Andes (southern Peru). Journal of Volcanology and Geothermal Research vol.393, p.106787, - DOI:10.1016/j.jvolgeores.2020.106787 - lien HAL .
  9. Sainlot N., Vlastélic I., Nauret F., Moune S., Aguilera F. (2020). Sr–Pb isotopes signature of Lascar volcano (Chile): Insight into contamination of arc magmas ascending through a thick continental crust. Journal of South American Earth Sciences vol.101, p.102599, - DOI:10.1016/j.jsames.2020.102599 - lien HAL .
  10. Samaniego P., Rivera M., Manrique N., Schiavi F., Nauret F., Liorzou C., Ancellin M. A. (2020). Linking magmatic processes and magma chemistry duringthe post-glacial to recent explosive eruptions of Ubinas volcano(southern Peru). Journal of Volcanology and Geothermal Research vol.407, p.107095, - DOI:10.1016/j.jvolgeores.2020.107095 - lien HAL .

2019
  1. Ancellin M. A., Vlastélic I., Samaniego P., Nauret F., Gannoun A.M., Hidalgo S. (2019). Up to 1% Pb isotope disequilibrium between minerals hosted in dacites from the Guagua Pichincha volcano, Ecuador: Implication for tracing the source and crustal history of continental arc magmas. Chemical Geology vol.525, p.177-189, - DOI:10.1016/j.chemgeo.2019.07.016.
  2. Bablon M., Quidelleur X., Samaniego P., Le Pennec J.L., Audin L., Jomard H., Blaize S., Liorzou C., Hidalgo S., Alvarado A. (2019). Interactions between volcanism and geodynamics in the southern termination of the Ecuadorian arc. Tectonophysics vol.751, p.54-72, - DOI:10.1016/j.tecto.2018.12.010.
  3. Battaglia J., Hidalgo S., Bernard B., Steel A., Arellano S., Acuna K. (2019). Autopsy of an eruptive phase of Tungurahua volcano (Ecuador) through coupling of seismo-acoustic and SO2 recordings with ash characteristics. Earth and Planetary Science Letters vol.511, p.223-232, 10.1016/j.epsl.2019.01.042 (ed.).
  4. Bernard K., Van Wyk De Vries B., Thouret J.C. (2019). Fault textures in volcanic debris-avalanche deposits and transformations into lahars: The Pichu Pichu thrust lobes in south Peru compared to worldwide avalanche deposits. Journal of Volcanology and Geothermal Research vol.371, p.116-136, - DOI:10.1016/j.jvolgeores.2019.01.008.
  5. Bromley G.R.M., Thouret J.C., Schimmelpfennig I., Mariño J., Valdivia D., Rademaker K., del Pilar Vivanco Lopez S., ASTER Team, Aumaître G., Bourlès D., Keddadouche K. (2019). In situ cosmogenic 3He and 36Cl and radiocarbon dating of volcanic deposits refine the Pleistocene and Holocene eruption chronology of SW Peru. Bulletin of Volcanology vol.81, 64, - DOI:10.1007/s00445-019-1325-6.
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