Le chlore, marqueur de la profondeur de stockage des magmas

Estimation de la profondeur des réservoirs magmatiques avant éruption.

Le comportement des éléments d'un magma dépend de leur affinité respectives pour les phases minérales mais aussi de la présence éventuelle d'une phase fluide aqueuse qui s'individualise à basse pression. De l'existence et de la profondeur des réservoirs magamatiques dépend, entre autres, le type d'éruption, plus ou moins explosif et donc plus ou moins dangereux pour les populations. La connaissance de la profondeur des réservoirs et/ou de l'évolution de cette profondeur avec le temps est donc un indice précieux pour la gestion des risques autour des volcans actuellement actifs.

Des chercheurs ont étudié et analysé le comportement du chlore dans les magmas. cet élément incompatible s'enrichit dans la phase silicatée fluide au cours de la cristallisation fractionnée d'un magma. Mais, en deçà de 200 MPa (~8 km), l'exsolution d'une phase fluide aboutit à une redistribution du chlore dans les différentes phases en présence. La particularité est que, à composition chimique donnée, la concentration en chlore est tamponnée, c'est-à-dire que la teneur en chlore du liquide silicatée est alors fixe, ne dépendant plus que de la pression (et donc de la profondeur). Lors d'une éruption on peut étudier les roches émises pour en observer le degré de différenciation, roches qui contiennent aussi des inclusions vitreuses représentant le liquide silicaté trempé (figé) correspondant.

Si le magma évolue lors de sa remontée avec émission de laves, on observe une augmentation de la teneur en chlore dans les inclusions vitreuses des roches de plus en plus différenciées. Lorsque le magma évolue alors qu'il est stocké dans un réservoir à faible profondeur, on observe alors des roches de plus en plus différenciée avec des inclusions vitreuses à teneur constante en chlore, teneur qui dépend alors de la pression / profondeur du réservoir. L'étude historique des éruptions peut alors montrer la constance ou l'évolution de la profondeur du réservoir magmatique source des éruptions. La mise au point de la méthode et la première analyse historique à été effectuée sur le Vésuve et ses éruptions depuis 22 ka.

 

L'actualité du CNRS-INSU :  La profondeur des réservoirs magmatiques à l’origine des éruptions du Vésuve déterminée grâce au chlore.

L'article dans la revue dans la revue Nature Scientific Reports :  H. Balcone-Boissard, G. Boudon,  R. Cioni, J.D. Webster, G. Zdanowicz, G. Orsi, L. Civetta, 2016. Chlorine as a geobarometer for alkaline magmas: Evidence from a systematic study of the eruptions of Mount Somma-Vesuvius,  Scientific Reports, 6, 21726  

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- L'éruption du Vésuve en 79 après J.C, par É. Kanimski

- Le Vésuve, témoin d'une subduction classique ?, par G. Chazot, H. Bertrand et P. Thomas

- Modélisation des dynamismes volcaniques : éruptions explosives et panaches éruptifs, conférence d'É. Kaminski