Les nuées ardentes : pétrogenèse et volcanologie

Pyroclastic flows : petrogenesis and volcanology

• Auteur / Autrice : Jacques-Marie Bardintzeff
• Direction : Directeur de thèse inconnu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences naturelles
• Date : Soutenance en 1985
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Jean Aubouin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Aubouin, Bernard Bonin, Robert Brousse, René Charles Maury, J.-F. Tomblin, Michel Treuil, Jacques Varet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Bonin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Merapi (Indonésie ; volcan)

Soufrière, La (Saint-Vincent ; volcan)

Coulées pyroclastiques

Mots clés libres

Verres magmatiques

Phase fluide

Mélange de magmas

Résumé

Les nuées ardentes constituent l'un des plus redoutables phénomènes volcaniques. Trois des plus récentes d'entre elles, en contexte de marge active (Santiaguito au Guatemala) ou d'arcs insulaires (Soufrière de Saint-Vincent aux Antilles et Merapi en Indonésie), sont choisies en exemples d’études. Leurs dynamismes volcaniques diffèrent : la Soufrière de Saint-Vincent émet des nuées ardentes verticales, le Santiaguito des nuées ardentes dirigées et le Merapi des nuées d'avalanches. Leurs pétrographies et leurs minéralogies sont celles des séries andésitiques, mais certaines nuées (Saint-Vincent) recèlent, en plus, une paragenèse calce-alcaline profonde. Les verres, abondants dans les nuées ardentes, présentent une variété chimique, qui, parfois, témoigne d'un mélange de magmas. Leurs morphologies (MEB), ponceuses ou massives et anguleuses, diffèrent selon qu'il s'agit de verres juvéniles, ou de verres anguleux, provenant de la pulvérisation de la mésostase d'anciennes laves. Les nuées ardentes d’explosion ont une granulométrie spécifique, différente notamment de celles des nuées d'avalanches. Cinq types de nuées ardentes sont distingués : 1. Les nuées d'avalanches : (1a) le type Merapi, issu de la pulvérisation d'un dôme entièrement solide et (1b) le type Arenal, issu de la pulvérisation d'un dôme dont l'intérieur est encore liquide. 2. Les nuées ardentes sensu stricto : (2a) le type Santiaguito, où l'apport de magma juvénile est faible, l'explosivité résultant de la richesse en fluides d'une lave acide visqueuse (dacite), (2b) le type Pelée, nuée dirigée, associée à un dôme et (2c)le type Saint-Vincent, nuées verticales à partir d'un cratère ouvert, le magma juvénile basique intervenant en quantité importante. Parmi toutes les causes favorisant le déclenchement des nuées ardentes (contrôle tectonique, cumulation et flottation dans la chambre magmatique, résistance du toit du volcan), deux facteurs jouent un rôle prépondérant : les hautes teneurs en éléments volatils (eau essentiellement, d'origine profonde ou superficielle) et les mélanges de magmas. Ces deux facteurs modifient les conditions thermodynamiques régnant dans la chambre magmatique et favorisent la vésiculation des magmas. Si un mélange de magmas est responsable des nuées (2b) et (2c), les fortes teneurs en fluides induisent plutôt le déclenchement des nuées (1a), (1b) et (2a).

Nuées ardentes are one of the most hazardous volcanic events. Three of these most recent volcanic events are studied. They were chosen in an active margin (Santiaguito, Guatemala), as well as in island arcs (St. Vincent Soufrière Volcano, West-Indies and Merapi, Java). Volcanic styles are different: St. Vincent Soufrière Volcano produces vertical nuées ardentes, Santiaguito low angle nuées ardentes, and Merapi collapse nuées ardentes. Their petrography and mineralogy are typical of andesitic trends. In addition, some nuées ardentes (St. Vincent) contain high pressure calk-alkaline paragenesis. Glasses are abundant in nuées deposits. Their chemical variations testify sometimes for magma-mixing. Two types of glass morphology can be distinguished (SEM) angular fragments are considered as old pulverized mesostases, and pumiceous glasses are considered as products of new magma. Grain sizes of nuée ardente deposits are specific and finer than collapse deposits. Five types of nuées ardentes are distinguished: 1. Collapse nuées ardentes: (1a) Merapi type, resulting of the explosion of a solid dame, and (1b) Arenal type resulting of the explosion of a dame with a liquid interior. 2. Explosion nuées ardentes: (2a) Santiaguito type: a small amount of new magma is produced and high explosiveness is essentially due to abundant volatiles in dacitic magmas, (2b) Pelée type, with law angle nuée related to a dome, and (2c) St. Vincent type with vertical nuée ardente ejected from an open crater. In the last type, large amounts·of basic new magma are produced. Several factors may play a role in the nuée ardente triggering tectonic control, cumulative and flotation processes of phenocrysts in magmatic chamber, breaking strength of the volcano-plug etc. Two of these factors play a more significant role high volatile contents (essentially water of deep or superficial origin), and magma-mixing. These two factors modify the thermodynamical conditions in the magmatic chamber and facilitate the magma vesiculations. Magma-mixing triggers (2b) and (2c) nuées types, and high fluid contents trigger (1a), (1b) and (2a) nuées types.