Manaro Voui (Ambae, Vanuatu): Histoire éruptive et Dynamique spatio-temporelle du système d'alimentation.

Manaro Voui (Ambae, Vanuatu): spatio-temporal dynamics of the plumbing system

• Auteur / Autrice : Eva Delhaye
• Direction : Hélène Balcone-boissard, Etienne Medard
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences de la Terre de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Pétrologie et Géodynamique

Mots clés

Mots clés libres

Volcanologie

Échelles de temps

Cristaux

Volatils

Pétrologie

Dégazage

Timescales

Petrology

Volatiles

Degassing

Crystals

Volcanology

Résumé

Le projet EMVOLDIVA vise à comprendre comment les habitants de l'île d'Ambae, située au Vanuatu (Pacifique Sud), ont appris à « vivre avec leur volcan » au fil du temps et quelles mesures préventives liées à leur environnement à risque peuvent être rendues efficaces et acceptables. La récente crise provoquée par le volcan d'Ambae (appelé localement Manaro Voui) met en lumière le manque d'informations disponibles sur son histoire éruptive en relation avec les sociétés humaines. À ce jour, aucun travail n'a été réalisé au Vanuatu sur les connaissances locales, les mémoires des épisodes éruptifs à long terme (et des risques associés) et leurs effets sur l'environnement. Ambae, avec son volcan permanent, offre un contexte exceptionnel pour analyser non seulement les effets des événements individuels, mais aussi pour les considérer sur le long voire très long terme, en termes de durée et de répétition. À ce jour, aucun travail n'a été entrepris pour détailler l'histoire éruptive de ce volcan, l'un des plus dangereux du Vanuatu. Les récentes avancées en pétrologie permettent désormais une surveillance pétrologique, en précisant les échelles de temps des processus au sein du système magmatique qui déclenchent une éruption, et en révélant les signaux précurseurs, offrant ainsi beaucoup plus de détails qu'une simple échelle chronostratigraphique. Ces signaux précurseurs reconnus pourraient également être détectés par les sociétés locales. L'objectif du doctorat est de générer un cadre spatial, temporel, chronologique et événementiel. Partie 1 : Processus à court terme : l'éruption de 2017-2018 Une partie de la thèse est centrée sur l'éruption de 2017-2018, en se concentrant sur l'échelle de temps à court terme du volcan. Il s'agira de retracer la chronologie éruptive et de fournir le contexte nécessaire au déroulement de cette catastrophe. Les cristaux présents dans le magma agissent comme des capsules temporelles des processus volcaniques. Grâce à une approche combinée d'analyse du système cristallin et de chronométrie de diffusion, la composition hétérogène des cristaux pourra être utilisée pour contraindre le facteur déclencheur de l'éruption ainsi que son échelle de temps. Les échelles de temps des processus syn-éruptifs seront définies : le temps écoulé entre les premiers signes de perturbation du système magmatique et l'éruption (diffusion de Fe/Mg/Mn/Ni dans les olivines et pyroxènes), ainsi que les taux de montée du magma (diffusion de Li et H dans les olivines, distribution des cristaux et des vésicules, empreintes). La montée du magma entraîne le dégazage : le budget de dégazage (H₂O, CO₂, SO₂, halogènes, Hg) sera déterminé, car les gaz peuvent affecter les populations locales et l'environnement. Les teneurs en volatils du magma pré-éruptif (déterminées à partir de la composition des inclusions vitreuses) seront comparées aux teneurs résiduelles en volatils dans les produits éruptifs post-éruptifs, puis rapportées au volume de magma émis pour quantifier la charge atmosphérique des gaz éruptifs. Partie 2 : Processus à long terme : 3000 ans de cohabitation entre l'homme et le volcan La deuxième partie de la thèse se concentrera sur les processus à long terme afin de situer la dernière éruption dans l'histoire éruptive globale et d'examiner s'il existe une échelle de temps systématique pour la réactivation volcanique. Histoire éruptive et dynamique du système magmatique et réactivation (processus et durée) L'objectif sera de répondre aux questions suivantes : 1) Quelle est la fréquence des éruptions sur Ambae ? Quelle a été l'intensité des éruptions précédentes ? Les processus et les échelles de temps de réactivation sont-ils similaires pour les éruptions sommitales et celles des zones de rift (plus proches des villages) ? Les paramètres clés (composition chimique, profondeur de stockage, temps de réactivation, vitesse de montée) seront déterminés pour quelques éruptions, dont au moins une éruption sommitale et deux éruptions dans les zones de rift proches de la mer et des villages.

The EMVOLDIVA project aims at understanding how the inhabitants of Ambae Island, which is located in Vanuatu (South Pacific), have learnt to ‘live with their volcano' over time and of the way in which anticipatory measures regarding their at-risk environment can be made efficient and acceptable. The recent crisis caused by the volcano on Ambae (called locally Manaro Voui) highlights the limited information available on its eruptive history in relation to human societies. To date, no work has been undertaken in Vanuatu on local knowledge, and memories of long-term eruptive episodes (and risks) and their environmental effects. Ambae, with its permanent volcano, constitutes an exceptional context to analyse not just the effects of individual events, but to consider them over the long to very long-term in terms of their duration and repetition. To date, no work has been undertaken to detail the eruptive history of this volcano, one of the most dangerous in Vanuatu. Recent advances in petrology make petrological monitoring possible, constraining the timescales of the processes within the plumbing system that trigger an eruption and revealing precursory signals, thereby providing much greater detail than a simple chronostratigraphic scale. Recognised precursory signals may also be detected by local societies. The PhD objective is to generate of a spatial, temporal, chronological and events-based framework. Part 1 : Immediate timescale processes: the 2017-2018 eruption One part of the PhD is centred on the 2017-2018 eruption, looking at the short-term timescale of the volcano. It will retrace the eruptive chronology and will provide the necessary background of the course of this disaster. Crystals within a magma act as time capsules of volcanic processes. Using a combined approach of crystal system analysis and diffusion chronometry, the heterogeneous composition of the crystals can be used to constrain the triggering factor of the eruption and its timescale. The timescales of the syn-eruptive processes will be constrained: the time between preliminary signs of disruption in the magmatic system and eruption (Fe/Mg/Mn/Ni diffusion in olivines and pyroxenes), and magma ascent rates (Li and H diffusion in olivine, cristal and vesicles distribution, embayments). Magma ascent leads to degassing: the degassing budget (H2O, CO2, SO2, halogens, Hg) will be determined, as gases may impact local populations and the environment. The pre-eruptive volatile magma contents (determined using melt inclusion compositions) will be compared to post-eruptive residual volatile contents in eruptive products, scaled to the emitted magma volume to quantify the atmospheric loading of eruptive gases. Part 2: Long-term timescale processes: 3000 years of human-volcano cohabitation The second part of the PhD will concentrate on long-term processes to situate the latest eruption within the overall eruptive history and to investigate if there is a systematic timescale for volcanic reactivation. Eruptive history and magma plumbing system dynamics and reactivation (processes and time) The aim will be to answer to these questions : 1) What is the recurrence time of eruptions on Ambae? What was the intensity of previous eruptions? Are the eruption intensity and reactivation processes and timescales similar for summit eruptions and rift-zone eruptions (closer to the villages)? Key parameters (chemistry, storage depth, reactivation time, ascent rate) will be determined for a few eruptions including at least one summit eruption and a couple of rift-zone eruptions near to the sea and villages.