Formation et instabilité de réservoirs de magma silicique dans la croûte continentale
Formation and instability of silicic-magma reservoirs in continental crust
par Alexandra MORAND sous la direction de Steve TAIT et de Geneviève BRANDEIS
Thèse de doctorat en Sciences de la terre et de l'environnement
ED 560 Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers, Paris

Soutenue le lundi 02 décembre 2019 à Université Paris Cité

Sujets
  • Caldeiras
  • Magmatisme
  • Silicates
  • Tectonique des plaques

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Mots clés
Magma silicique, Stockage magmatique, Modèle de plaque, Expériences de laboratoire, Contraintes, Déformations, Formation de caldeiras
Resumé
Les grands systèmes magmatiques siliciques peuvent produire des éruptions dévastatrices avec des volumes émis supérieurs à 100 km3. La forme et l'organisation des zones de stockage du magma sont toujours source de débats. Or, la forme utilisée modifie les résultats des modélisations faites. Nous avons choisi de prendre le problème sous un angle nouveau, en réfléchissant aux raisons physiques qui expliquent la formation d'une zone de stockage pré-éruptive, ceci afin d'avoir une meilleure compréhension des contraintes exercées par la chambre magmatique sur son environnement. Notre hypothèse est que le magma silicique, sous l'effet de sa flottabilité positive, remonte dans la partie ductile de la croûte continentale sous forme de diapir. Il est ensuite stoppé par la transition fragile-ductile de la croûte continentale, provoquant la formation d'une zone de stockage. Ce travail de thèse suit trois axes. Dans le premier nous adaptons un modèle de déformation de plaque issu de la littérature, afin de pouvoir décrire les contraintes et les déplacements dus à un liquide de flottabilité positive stocké sous une plaque élastique. Le second axe est expérimental. Un montage expérimental a été créé afin de reproduire le stockage supposé en laboratoire. Nos résultats permettent de tester notre modèle. Troisièmement, afin de valider l'hypothèse de départ, les prédictions théoriques sont comparées à des données issues de cas naturels. Nous montrons d'abord que notre modèle permet de reproduire la répartition des grandes déformations observées au volcan Uturuncu en Bolivie. Plus généralement, nous montrons que les contraintes produites par la chambre magmatique dans la plaque, peuvent provoquer des failles circulaires au-dessus de la chambre magmatique. Ce résultat a des implications directes pour la compréhension de la formation des caldeiras lors des éruptions majeures des grands systèmes siliciques.