Nouveau modèle pour les écoulements pyroclastiques

Étude sur la physique des écoulements permettant de rendre compte de la présence de blocs dans les pyroclastites.

Les écoulements pyroclastiques générés lors lors de grandes éruptions dégageant beaucoup de gaz peuvent parcourir de très grandes distances (plus de 100 km). La compréhension de leur mise en place est importante pour l'évaluation des aléas volcaniques dans les régions à forte activité volcanique.

Le modèle physique prédominant est celui d'un écoulement de gaz rapide (200 m/s) contenant peu de particules maintenues en suspension par la turbulence des gaz.

L'étude le l'ignimbrite de Peach Spring (Arizona) fait état d'écoulement importants sur plus de 170 km avec, à la base, des blocs de substrat pluridécimétriques déplacés lors de la mise en place de la pyroclastite. Le modèle d'écoulement dilué et rapide ne peut éxpliquer ces mobilisations de gros blocs sans supposer des vitesses d'écoulement jugées irréalistes. Une équipe internationale a testé et proposé un autre modèle d'écoulement à forte concentration en particules mais avec une pression interne en gaz très forte qui limite les frictions internes entre particules. Ce modèle avait déjà été évoqué mais jamais étudié de manière quantitative pour en démontrer la pertinence. Des études physiques et des expériences en laboratoire ont permis de montrer que l'écoulement de Peach Spring peut s'expliquer par un tel écoulement dense avec une vitesse de progression de (seulement) 5 à 20 m/s pour expliquer la remobilisation de gros blocs du substrat. L'éruption à l'origine des ignimbrites étudiées aurait durer plusieurs heures avec un débit d'une intensité supérieure aux débits connus (estimés) jusqu'alors.

Cette étude a permis de montrer qu'une éruption intense à très forte pression de gaz permet la mise en place d'écoulement pyroclastites très denses sur de très longues distances et pouvant entraîner ou remobiliser des blocs pluridécimétriques.

Le communiqué du CNRS : Nouveau regard sur les écoulements pyroclastiques lors des super-éruptions volcaniques.

Le communiqué de presse (plus complet) IRD / CNRS / UBP :  Évaluation des aléas volcaniques - Nouveau regard sur les écoulements pyroclastiques lors des super-éruptions volcaniques.

L'article original dans Nature Communications (accès libre) : O. Roche, D.C. Buesch, G.A. Valentine, 2016. Slow-moving and far-travelled dense pyroclastic flows during the Peach Spring super-eruption.