Academic literature on the topic 'Cendres volcaniques'

ResumeLa détermination des complexes silico-ferriques, hydroxydes métalliques ou autres matériaux amorphes ou pseudocristallins contenus dans les sédiments marins est généralement difficile. La méthode décrite utilise la diffractométrie de RX et permet l'analyse quantitative de quelques-uns de ces matériaux tels que la silice biogène ou les cendres volcaniques. Cette phase amorphe constitue une composante majeure dans certains sédiments marins, d'où la nécessité de pouvoir la quantifier. La méthode reste suffisamment simple, fiable et précise pour permettre aussi la détermination quantitative de la phase cristallisée qui lui est généralement associée.

Le but de ce travail a été de réaliser des études téphrostratigraphiques sur des environnements sédimentaires variés dans le but de définir, dans un premier temps, le degré d'efficacité des techniques de détection des téphras classiquement utilisées. Le travail d'analyse des cendres volcaniques a tout d'abord été ciblé sur des téphras clés et anciennement étudiés sur des sites reconnus, en Belgique et dans le Massif du Jura, dans le but d'actualiser des données avec les techniques d'analyses performantes actuelles. Le travail a ensuite été étendu à des sites de l'Est du Massif Central, dont le potentiel téphrostratigraphique n'avait jamais été exploité, offrant ainsi la possibilité de s'assurer sans ambiguïté de la source de cryptotéphras repérés dans le Jura et en Suisse, dont l'origine était incertaine. Ce travail d'échantillonnage a été réalisé dans des milieux lœssiques, carbonatés et tourbeux permettant également de discuter des conditions de conservation des dépôts volcaniques et de leurs constituants. Les études téphro-chrono-stratigraphiques s'inscrivent fréquemment dans une réflexion sur l'impact écologique et environnemental des éruptions volcaniques. Un nombre croissant d'études tendent à montrer un impact écologique des téphras, en étant la cause de bloom de diatomées. Ce travail de thèse a permis de discuter de cet aspect environnemental qui a été mené dans le Jura, dans un environnement défavorable à la préservation des diatomées
The challenge of this work was to carry out several tephrostratigraphic studies in various sedimentary environments in order to test the efficiency of classical detection methods of tephra layers. First, analysis has been focused on tephra keys, previously studied in known sites, in Belgium and in the Jura Mountains, in order to update data with current analytical techniques. This work was later expanded to sites from eastern French Massif Central, an area with unexploited tephrostratigraphic potential, which offers the possibility to precise the source of cryptotephras identified in the Jura and Switzerland whose origin was uncertain. This work has been carried out in tephras sampled in loess, carbonate maris and peat allowing to discuss conservation conditions of volcanic deposits. Sorne tephro-chrono-stratigraphic studies show ecological and environmental impacts of volcanic deposits in lakes and peatlands, such as diatom blooms. This thesis allows to discuss this environmental aspect in carbonate maris, i.e. an unfavorable environment for preservation of diatoms

Lors d'une éruption volcanique, une énorme quantité d'aérosols est émise dans l'atmosphère. En absorbant et en diffusant le rayonnement solaire, les cendres volcaniques influencent le bilan radiatif terrestre. Les aérosols peuvent être détectés par télédétection en utilisant par exemple des spectromètres embarqués sur des satellites. Ces instruments enregistrent le signal d'extinction d'une colonne atmosphérique mélangeant les apports de gaz et d'aérosols. À partir de ces observations, l'objectif principal est d'estimer la composition chimique, la taille et la concentration des particules. Dans le but de restituer ces paramètres, il est essentiel de déterminer l'indice complexe de réfraction m. Cependant, celui-ci est mal connu et reste l’une des principales sources d’incertitude. De ce fait, une nouvelle méthodologie a été appliquée afin de mesurer les spectres d'extinction de divers aérosols. Le système mécanique est utilisé pour générer un nuage de cendres volcaniques. Des spectromètres enregistrent les spectres d’extinction de l’UV-visible à l’infrarouge et la distribution en taille. La combinaison de données expérimentales et d'un processus itératif est utilisée afin de récupérer les constantes optiques n et k conduisant à l'indice de réfraction complexe m. Cette méthodologie a été appliquée à cinq échantillons de cendres volcaniques prélevés au Chili et en Islande. De plus, une analyse chimique a été réalisée pour chaque échantillon en utilisant la Fluorescence par rayons X (FRX) afin de déterminer le lien entre les propriétés optiques et chimiques. Enfin, les résultats obtenus grâce à la méthodologie sont utilisés pour l'inversion des cas d'étude d'IASI
During a volcanic eruption, a huge amount of aerosols are emitted into the. By absorbing and scattering solar radiation, volcanic ashes influence strongly the Earth radiative budget. These particles may also affect human health and may perturb or interrupt air traffic. Aerosols can be detected by remote sensing using for example spectrometers embarked on satellites. These instruments record the extinction signal of an atmospheric column mixing gas and aerosols contributions. From these observations, the main objective is to estimate the chemical composition, the size and the concentration of particles. With the aim of estimating these parameters, the key is to determine the complex refractive index m. However, the complex refractive index is badly known and stay one of the main source of uncertainty. For this purpose, a new methodology has been applied in order to measure the extinction spectra of various sampling aerosols. Mechanical system is used to generate a cloud of volcanic. Then aerosols are directed through two spectrometers and a particle sizer recording respectively the extinction spectra from UV-visible to Infrared and the size distribution. A combination of experimental data and an iterative process is used in order to retrieve the optical constants n and k leading to the complex refractive index m. This methodology has been applied for six volcanic ashes samples collected from Chile, Iceland and Italy. Moreover, a chemical analysis has been performed for each sample using X-ray fluorescence in order to determine the link between chemical and optical properties. Results obtained through the methodology are used for the inversion of study cases from IASI

Lors d'une éruption volcanique, une énorme quantité d'aérosols est émise dans l'atmosphère. En absorbant et en diffusant le rayonnement solaire, les cendres volcaniques influencent le bilan radiatif terrestre. Les aérosols peuvent être détectés par télédétection en utilisant par exemple des spectromètres embarqués sur des satellites. Ces instruments enregistrent le signal d'extinction d'une colonne atmosphérique mélangeant les apports de gaz et d'aérosols. À partir de ces observations, l'objectif principal est d'estimer la composition chimique, la taille et la concentration des particules. Dans le but de restituer ces paramètres, il est essentiel de déterminer l'indice complexe de réfraction m. Cependant, celui-ci est mal connu et reste l’une des principales sources d’incertitude. De ce fait, une nouvelle méthodologie a été appliquée afin de mesurer les spectres d'extinction de divers aérosols. Le système mécanique est utilisé pour générer un nuage de cendres volcaniques. Des spectromètres enregistrent les spectres d’extinction de l’UV-visible à l’infrarouge et la distribution en taille. La combinaison de données expérimentales et d'un processus itératif est utilisée afin de récupérer les constantes optiques n et k conduisant à l'indice de réfraction complexe m. Cette méthodologie a été appliquée à cinq échantillons de cendres volcaniques prélevés au Chili et en Islande. De plus, une analyse chimique a été réalisée pour chaque échantillon en utilisant la Fluorescence par rayons X (FRX) afin de déterminer le lien entre les propriétés optiques et chimiques. Enfin, les résultats obtenus grâce à la méthodologie sont utilisés pour l'inversion des cas d'étude d'IASI
During a volcanic eruption, a huge amount of aerosols are emitted into the. By absorbing and scattering solar radiation, volcanic ashes influence strongly the Earth radiative budget. These particles may also affect human health and may perturb or interrupt air traffic. Aerosols can be detected by remote sensing using for example spectrometers embarked on satellites. These instruments record the extinction signal of an atmospheric column mixing gas and aerosols contributions. From these observations, the main objective is to estimate the chemical composition, the size and the concentration of particles. With the aim of estimating these parameters, the key is to determine the complex refractive index m. However, the complex refractive index is badly known and stay one of the main source of uncertainty. For this purpose, a new methodology has been applied in order to measure the extinction spectra of various sampling aerosols. Mechanical system is used to generate a cloud of volcanic. Then aerosols are directed through two spectrometers and a particle sizer recording respectively the extinction spectra from UV-visible to Infrared and the size distribution. A combination of experimental data and an iterative process is used in order to retrieve the optical constants n and k leading to the complex refractive index m. This methodology has been applied for six volcanic ashes samples collected from Chile, Iceland and Italy. Moreover, a chemical analysis has been performed for each sample using X-ray fluorescence in order to determine the link between chemical and optical properties. Results obtained through the methodology are used for the inversion of study cases from IASI

Cette recherche doctorale porte sur l'utilisation des cendres volcaniques comme addition dans la construction, en se basant sur leurs propriétés pouzzolaniques. L’objectif de l'étude est de connaitre la réactivité des cendres volcaniques équatoriennes dans le but d’améliorer les propriétés mécaniques et la durabilité des mélanges de mortiers, bétons et sols, et de devenir une alternative viable et durable dans l'industrie de la construction de ce pays volcanique.Dans le premier chapitre, une étude bibliographique est menée sur les applications des cendres volcaniques, leur origine, leur situation géographique en Équateur et leur classification. Les compositions chimique et minéralogique des différents types de cendres volcaniques sont analysées. En outre, leurs comportements en combinaison avec le ciment et le sol sont étudiés, ainsi que leurs effets sur la résistance mécanique et la durabilité des produits de construction.Le deuxième chapitre porte sur une première description des échantillons de cendres volcaniques provenant de cinq grands volcans équatoriens : Tungurahua, Chalupas, Guagua Pichincha, Cotopaxi et Pululahua. Les méthodes utilisées pour les caractériser sont aussi décrites. Les tests comprennent des essais physiques (granulométrie, masse volumique), chimiques et minéralogiques (composition chimique, perte au feu, thermogravimétrie, diffraction des rayons X, microscopie) sur les cendres mais aussi des essais de réactivité (méthode Chapelle, essai R3), des essais mécaniques (compression simple) et des essais de durabilité (tenue à l’eau, résistivité électrique). L’objectif de ces essais est de permettre une évaluation précise des propriétés physiques et chimiques des échantillons et de leurs performances dans les mélanges.Le troisième chapitre est consacré à l'analyse de la réactivité de cendres volcaniques venant de cinq volcans équatoriens. En utilisant plusieurs méthodes complémentaires, les effets de ces cendres et de leur finesse sur le processus d'hydratation du ciment et sur leur capacité à former des composés de silicate de calcium hydraté (C-S-H et C-A-S-H), fondamentaux pour la résistance et la durabilité des mélanges et leur réactivité, sont examinés.Le dernier chapitre présente principalement les résultats des essais mécaniques effectués sur des mortiers, bétons et sols incorporant les cendres volcaniques. Des analyses supplémentaires telles que la diffraction des rayons X et la thermogravimétrie sont aussi incluses, ainsi que quelques essais de durabilité. Ces résultats permettent une évaluation détaillée du comportement des mélanges étudiés en termes de résistance et de durabilité à long terme.Cette étude apporte des connaissances précieuses sur l'utilisation des cendres volcaniques en tant que ressource renouvelable dans la construction, permettant l’utilisation de produits naturels présents en grande quantité dans de nombreux pays et réduisant la dépendance vis-à-vis des matériaux conventionnels à fort impact environnemental. Certaines cendres volcaniques étudiées, en raison de leur réactivité élevée et de leur grande disponibilité en Équateur, sont présentées comme une solution innovante et durable, contribuant au développement de pratiques de construction plus écologiques et plus efficaces
This doctoral research focuses on the use of volcanic ash as a supplementary material in construction, based on its pozzolanic properties. The aim of the study is to gain knowledge of the reactivity of Ecuadorian volcanic ash to improve the mechanical properties and durability of mortar mixes, concretes, and soils, and to become a viable and sustainable alternative in the construction industry of this volcanic country.In the first chapter, a literature review is carried out on the applications of volcanic ash, its origin, its geographical location in Ecuador, and its classification. The chemical and mineralogical compositions of the different types of volcanic ash are analyzed. In addition, their behavior in combination with cement and soil is studied, as well as their effects on the mechanical strength and durability of construction products.The second chapter provides an initial description of volcanic ash samples from five major Ecuadorian volcanoes: Tungurahua, Chalupas, Guagua Pichincha, Cotopaxi, and Pululahua. The methods used to characterize them are also described. The tests include physical (granulometry, density), chemical and mineralogical (chemical composition, loss on ignition, thermogravimetry, X-ray diffraction, microscopy) tests on the ash, as well as reactivity tests (Chapelle method, R3 test), mechanical tests (simple compression) and durability tests (water resistance, electrical resistivity). These tests aim to provide a precise assessment of the physical and chemical properties of the samples and their performance in mixtures.The third chapter is devoted to analyzing the reactivity of volcanic ash from five Ecuadorian volcanoes. Using several complementary methods, the effects of these ashes and their fineness on the cement hydration process and on their ability to form hydrated calcium silicate compounds (C-S-H and C-A-S-H), which are fundamental to the strength and durability of mixes and their reactivity, are examined.The final chapter mainly presents the results of mechanical tests carried out on mortars, concretes, and soils incorporating volcanic ash. Additional analyses such as X-ray diffraction and thermogravimetry are also included, as well as some durability tests. These results provide a detailed assessment of the behavior of the mixes studied in terms of long-term strength and durability.This study provides valuable knowledge about using volcanic ash as a renewable resource in construction, enabling the use of natural products in large quantities in many countries and reducing dependence on conventional materials with a high environmental impact. Due to their high reactivity and wide availability in Ecuador, some of the volcanic ashes studied are presented as an innovative and sustainable solution, contributing to the development of more environmentally friendly and efficient construction practices

Les écoulements pyroclastiques constituent des mélanges de cendres et de gaz volcaniques chauds fortements mobiles. Leur comportement fluide est attribué aux effets de fluidisation développés durant la propagation. Au cours de ce travail, nous avons mis en place un dispositif expérimental permattant de reproduire la dynamique de ces écoulements en laboratoire. Ces expériences ont été effectuées sur un chenal horizontal et à des températures suffisament élevées pour permettre l'utilisation de matériaux naturels (cendres volcaniques). Dans un premier temps, les propriétés d'expansion et de sédimentation (1-D) des cendres naturelles ont été étudiées dans le réservoir du dispositif. Les vitesses de sédimentation ont été déterminées après expansion initiale du mélange puis sédimentation (par coupure rapide de l'alimentation en gaz). Les écoulements ont ensuite été générés en ouvrant la porte coulissante du réservoir (après expansion des cendres jusqu'à une valeur donnée : 6-43 vol% dans le réservoir). Chaque écoulement est alors soumis à une défluidisation progressive durant la propagation jusqu'à son arrêt définitif. Cette étude a révélé que le transport non turbulant des cendres augmente fortement avec l'expansion initiale. Pour une expansion donnée la vitesse de sédimentation d'un écoulement est identique à celle mesurée à partir des expériences (1-D) effectuées dans le réservoir. La propagation et la sédimentation de l'écoulement, gouvernées par deux paramètres adimensionnés : le rapport d'aspect initial du mélange expansé dans le réservoir et le rapport d'un temps d'accélération gravitattionnelle et d'un temps de sédimentation, reflète un fort contrôle de la sédimentation

Les granulats vitreux de tuf volcanique a zeolites possedent des proprietes physiques et chimiques remarquables pour la creation de nouveaux amendements fertilisants. En exploitaant au mieux leurs proprietes (porosite, surface specifiques retention d'eau, capacite d'echange cationique), nous avons etudie l'interaction de l'orthophosphate acide (phosphate monopotassique) et de l'orthophosphate alcalin (phosphate d'iammonique) avec le tuf volcanique. Differentes figures d'interaction ont ete detectees : amorphes, cristallines et d'adsorption. Leur fraction est fonction des parametres physico-chimiques des traitements effectuees en autoclave. La gamme des composes obtenus presente un echelonnement des solubilites du phosphore, de l'ammonium et du potassium

En plus de la destruction des sites à proximités des volcans, l'accumulation de cendres volcaniques dans les zones distales peut causer de graves dommages. De plus l'évaluation de ces dangers n'est pas pleinement prise en compte dans les plans de mitigation actuels. L'étude de la dispersion des retombées pyroclastiques produites par les éruptions explosives des volcans Italiens lors du Quaternaire est le sujet de cette thèse. L'étude tephrostratigraphique de trois carottes lacustres des lacs de Shkodra et Ohrid (Albanie) et d'une carotte marine du Nord de la mer Ionienne a été réalisée. Dix-sept niveaux de tephra ont été corrélés aux éruptions explosives de A. D. 472, Avellino (3. 9 cal. Ka BP) du Vésuve, Monte Pilato (A. D. 1200), Gabellotto-Fiumebianco (8. 6 cal ka BP) et Monte Guardia (22 ka BP) de l'île de Lipari, FL (3. 4 cal. Ka BP) de l'Etna, Astroni (4. 2 cal. Ka BP), Agnano Monte Spina (4. 5 cal. Ka BP), Agnano Pomici Principali (12. 3 cal. Ka BP), SMP1-Y3 (31 ka) et l'Ignimbrite Campanienne-Y5 (39 ka) des Champs Phlégréens, X6 (107 ka) de la région Campanienne, et de P11 (131 ka) de l'île de Pantelleria. Cinq autres niveaux de tephra possèdent la composition que les dépôts de l'éruption vésuvienne de Mercato. Cela suggère une activité explosive entre les éruptions pliniennes de Mercato (8. 9 cal ka BP) et Avellino (3. 9 cal ka BP). Toutes ces données ont été intégrées, avec les données préexistantes de la littérature, dans la banque de données d'un SIG. Cette banque de données couplée à un SIG permet de grandement améliorer les dispersions des cendres et représente un outil qui améliore la mitigation des risques volcaniques dans la région centrale de la Méditerranée
In addition to the destruction of the sites close to the volcanoes, the accumulation of volcanic ash in distal zones can cause serious damages but the evaluation of the related hazard is not fully addressed in present day mitigation plans. The dispersion study joined with the physical and geochemical characterization, of distal pyroclastics deposits produced by explosive eruption of Italian volcanoes during late Quaternary was the focus of this PhD project. The distal deposits were investigated through the tephrostratigraphic study of three lacustrine cores from Lake Shkodra and Lake Ohrid (Albania), and one marine core from the northern Ionian Sea. Seventeen tephra layers were correlated with explosive eruptions of A. D. 472, Avellino (3. 9 cal. Ka BP) from Somma-Vesuvius, Monte Pilato (A. D. 1200), Gabellotto-Fiumebianco (8. 6 cal ka BP) and Monte Guardia (22 ka BP) from Lipari Island, FL (3. 4 cal. Ka BP) from Mount Etna, Astroni (4. 2 cal. Ka BP), Agnano Monte Spina (4. 5 cal. Ka BP), Agnano Pomici Principali (12. 3 cal. Ka BP), SMP1-Y3 (31 ka) and Campanian Ignimbrite-Y5 (39 ka) from Phlegrean Fields, X6 (107 ka) from Campanian, P11 tephra layer (131 ka) from Pantelleria Island. Five other tephra layers have the Mercato deposit composition from Somma-Vesuvius. This suggests the occurrence of interplinian activity between the eruptions of Mercato (8. 9 cal ka BP) and Avellino (3. 9 cal ka BP). All the data were collated into a GIS and integrated with literature data. This data-base implemented in a GIS environment allows a significant improvement of the ash dispersal and represents an useful tool for the improvement of volcanic hazard mitigation in Central Mediterranean area

En plus de la destruction des sites à proximités des volcans, l'accumulation de cendres volcaniques dans les zones distales peut causer de graves dommages. De plus l'évaluation de ces dangers n'est pas pleinement prise en compte dans les plans de mitigation actuels. L'étude de la dispersion des retombées pyroclastiques produites par les éruptions explosives des volcans Italiens lors du Quaternaire est le sujet de cette thèse. L'étude tephrostratigraphique de trois carottes lacustres des lacs de Shkodra et Ohrid (Albanie) et d'une carotte marine du Nord de la mer Ionienne a été réalisée. Dix-sept niveaux de tephra ont été corrélés aux éruptions explosives de A.D. 472, Avellino (3.9 cal. ka BP) du Vésuve, Monte Pilato (A.D.1200), Gabellotto-Fiumebianco (8.6 cal ka BP) et Monte Guardia (22 ka BP) de l'île de Lipari, FL (3.4 cal. ka BP) de l'Etna, Astroni (4.2 cal. ka BP), Agnano Monte Spina (4.5 cal. ka BP), Agnano Pomici Principali (12.3 cal. ka BP), SMP1-Y3 (31 ka) et l'Ignimbrite Campanienne-Y5 (39 ka) des Champs Phlégréens, X6 (107 ka) de la région Campanienne, et de P11 (131 ka) de l'île de Pantelleria. Cinq autres niveaux de tephra possèdent la composition que les dépôts de l'éruption vésuvienne de Mercato. Cela suggère une activité explosive entre les éruptions pliniennes de Mercato (8.9 cal ka BP) et Avellino (3.9 cal ka BP). Toutes ces données ont été intégrées, avec les données préexistantes de la littérature, dans la banque de données d'un SIG. Cette banque de données couplée à un SIG permet de grandement améliorer les dispersions des cendres et représente un outil qui améliore la mitigation des risques volcaniques dans la région centrale de la Méditerranée.

L'élimination définitive des véhicules hors d'usage constitue une problèmatique environnementale mondiale. Il existe en Europe des entreprises dédiées au démontage et à la récupération de leurs composants qui peuvent alors être réutilisés, parmi lesquels on trouve notamment les déchets plastiques.Dans la première partie de cette recherche, il a été proposé de traiter ces déchets plastiques par un procédé pyrolytique afin de les transformer en déchets solides, à utiliser dans le cadre des additifs dans un système ignifuge dans une matrice polypropylène.Les résidus de véhicule ont ainsi été séparés en utilisant les méthodes d'essai standard pour la densité et la gravité spécifique, puis ont été caractérisés et enfin incorporés dans un processus de pyrolyse thermique aboutissant à la formation d'un résidu pyrolytique solide (RSP). Le RSP fut ensuite incorporé à un mélange de polymères (polypropylène, polyphosphate d'ammonium et pentaérythritol).Les propriétés thermiques, mécaniques et d'inflammabilité ont alors été évaluées par analyse thermogravimétrique, module d'élasticité, résistance à la traction, pourcentage de déformation et indice limite d'oxygène.Dans la deuxième partie de cette recherche, il a été déterminé et comparé si les déchets solides traités thermiquement (RS-T), issus de la pyrolyse des déchets plastiques, les cendres volcaniques (CV) et les cendres de balle de riz (CR) ont une action synergique lorsqu'ils sont ajoutés aux additifs ignifuges de polypropylène (tels que le polyphosphate d'ammonium et le pentaérythritol). Ces matériaux ont été caractérisés par analyse d'adsorption d'azote (méthode de Brunauer-Emmett-Teller), fluorescence X et diffraction des rayons X. La présence abondante de SiO2 et Al2O3, qui sont considérés comme des minéraux ignifuges, a été déterminée.Des composites à matrice polymère composés de polypropylène, de polyphosphate d'ammonium, de pentaérythritol et de matériaux CV, CR et RS-T (à 1% à 9% de concentration) ont été synthétisés. La stabilité thermique et la résistance au feu des mélanges de polymères obtenus ont été évaluées par l'indice limite d'oxygène, l'analyse thermogravimétrique et la calorimétrie à cône. Il a été constaté que ces matériaux ont une action synergique avec les additifs ignifuges au vu de l'augmentation de la résistance au feu mesurée.Dans la dernière partie de cette recherche, l'influence des zéolithes naturelles obtenues à partir des cendres du volcan Ubinas, en tant qu'agents synergiques dans un système ignifuge, a été étudiée. Quatre zéolithes ont été synthétisées à partir de cendres volcaniques calcinées et non calcinées, puis ont été placées dans une solution alcaline à trois températures de synthèse. Les zéolithes ont ensuite été caractérisées par diffraction des rayons X, analyse par adsorption d'azote (méthode Brunauer-Emmett-Teller) et microscopie électronique à balayage.Des mélanges de polymères de polypropylène ont alors été préparés avec du polyphosphate d'ammonium, du pentaérythritol et les zéolites à 1, 5 et 9%. Leur stabilité thermique et leur résistance au feu ont été évaluées par analyse thermogravimétrique, indice limite d'oxygène, test d'inflammabilité verticale ULV-94 et calorimétrie à cône, leur structure morphologique a été testée par microscopie électronique à balayage. Nous avons observé que la température de synthèse et l'utilisation de cendres volcaniques calcinées et non calcinées ont une influence sur les caractéristiques des zéolithes et sur leur action synergique avec les retardateurs de flamme et donc, sur leurs propriétés ignifuges
The final disposal of vehicles at their end-of-life is generating a world environmental problem. Nowadays, in Europe there are companies dedicated to the disassembly and recovery of the components that can be reused, being plastic wastes among these components. Thus, in the first part of this research, it was proposed to treat these plastic wastes through a pyrolytic process in order to transform them into solid wastes, to be used as part of the additives in a flame retardant system for a polypropylene matrix. Vehicle residues were segregated according to their densities and characterized. They were subsequently incorporated into a thermal pyrolysis process giving, as a result, a solid pyrolytic residue (RSP). Using the RSP, the polymer blends were prepared composed of polypropylene, ammonium polyphosphate and pentaerythritol. Their thermal, mechanical and flammability properties were evaluated by thermogravimetric analysis, modulus of elasticity, tensile strength, percentage of deformation and the limiting oxygen index.In the second part of this research, it was determined and compared whether the heat treated solid waste from the pyrolysis of plastic waste of vehicles (RS-T), volcanic ash (CV) and rice husk ash (CR) have any synergistic action when added to polypropylene flame retardant additives (such as ammonium polyphosphate and pentaerythritol). These materials were characterized by nitrogen adsorption analysis (Brunauer-Emmett-Teller method), X-ray fluorescence and X-ray diffraction. The abundant presence of SiO2 and Al2O3 was determined, which are considered flame-retardant minerals. Polymer matrix composites were synthetized, which were composed of polypropylene, ammonium polyphosphate, pentaerythritol and CV, CR and RS-T materials (at 1% to 9% by wt.). The thermal stability and fire resistance of the synthesized polymer mixtures were evaluated through the limiting oxygen index, thermogravimetric analysis and cone calorimetry. It was determined that these materials have a synergistic action with flame-retardant additives as an increase in their fire resistance has been demonstrated.In the final part of this research, the influence of natural zeolites obtained from ashes of the Ubinas volcano, as synergistic agents in a flame-retardant system, has been studied. Four different zeolites were synthesized from volcanic ash, including calcined and not calcined ashes, being placed in an alkaline solution at three synthesis temperatures. Zeolites were characterized by X-ray diffraction, nitrogen adsorption analysis (Brunauer-Emmett-Teller method) and scanning electron microscopy. Polypropylene polymer blends were prepared with ammonium polyphosphate, pentaerythritol and the zeolites at 1, 5 and 9% (by wt.). Their thermal stability and fire resistance were evaluated by thermogravimetric analysis, limiting oxygen index, ULV-94 vertical flammability test and cone calorimetry. Their morphological structure was tested by scanning electron microscopy. It was determined that the synthesis temperature and the use of calcined and non-calcined volcanic ashes has an influence on the characteristics of zeolites and on their synergistic action with flame retardants and therefore, on their flame-retardant properties

Les panaches volcaniques produits par les éruptions explosives représentent un aléa majeur dans les zones à proximité de volcans. Les modèles physiques développés ces quarante dernières années ont eu pour but de mieux comprendre ces éruptions et de quantifier les aléas associés. Les tests de robustesse de ces modèles prédictifs doivent reposer sur des données de terrain précises et détaillées sur les éruptions passées des volcans actifs. Nous proposons dans cette thèse de revisiter l’histoire éruptive plinienne de la montagne Pelée en Martinique (Petites Antilles) sur les vingt-quatre derniers milliers d’années. Nos résultats combinant travaux de terrain et datations au 14C nous permettent d’établir une nouvelle chronologie des éruptions passées en accord avec les observations réalisées sur un carottage des fonds sous-marins. Nous reconstruisons par la suite l'évolution dynamique des éruptions nouvellement découvertes de Bellefontaine (13 516 ans cal A.P.), Balisier (14 072 cal A.P.), Carbet (18 711 cal A.P.) et Étoile (21 450 cal A.P.) dont le grand intérêt réside dans leur axe de dispersion vers le sud, inhabituel et englobant des zones considérées comme sécurisées sur les cartes d’aléa actuelles. Les fortes similitudes observées entre toutes les éruptions pliniennes documentées de la montagne Pelée permettent de dresser un portrait du scénario éruptif le plus susceptible de se produire dans le futur. Ce scénario pouvant inclure un effondrement de la colonne éruptive et la production de coulées de densité pyroclastiques, nous modifions un modèle physique 1D de panache volcanique afin d'en améliorer les prédictions. Nous étudions dans un premier temps l'impact de la distribution de taille des fragments volcaniques sur la transition d’une colonne plinienne stable à une fontaine en effondrement. L'effet du vent est ensuite pris en compte grâce à des expériences en laboratoire inédites permettant de simuler des jets turbulents se formant dans un environnement soumis au vent. Nous proposons ainsi un nouveau modèle théorique validé par les expériences qui remet en cohérence les données de plusieurs éruptions pliniennes historiques majeures. Nous étudions ensuite la dispersion des cendres volcaniques lors des éruptions de Bellefontaine et Balisier à l'aide d'un modèle physique 2D pour comprendre l'origine de leur direction préférentielle vers le sud, et donc vers Fort-de-France, chef-lieu de la Martinique. Nos résultats permettent d’identifier des contextes atmosphériques particuliers durant lesquels le trajet du « jet-stream » subtropical est modifié, produisant alors des vents venant du nord sur la Martinique et pouvant disperser des cendres volcaniques sur les zones les plus peuplées. Cette approche intégrée, mêlant études de terrain, simulations numériques et expériences en laboratoire, nous permet alors de dresser une nouvelle carte d’aléa volcanique pour la Martinique considérant pour la première fois les éruptions pliniennes passées de la montagne Pelée depuis 24 000 ans, ainsi que la variabilité mensuelle des vents atmosphériques
Volcanic plumes produced by explosive eruptions represent a major threat in areas located near volcanoes. Physical models have been developed over the past forty years with an aim of better understanding these eruptions and assessing associated hazards. To test these models, we need robust and detailed field data from past and historical eruptions at active volcanoes. In this PhD work, we revisit the Plinian eruptive history of the Mount Pelée volcano in Martinique (Lesser Antilles) for the last 24,000 years. Our results combining new extensive field studies and carbon-dating measurements allow us to establish a new chronology of past eruptions, consistent with volcanic deposits identified in a deep-sea sediment core. We then reconstruct the dynamical evolution of the newly discovered eruptions of Bellefontaine (13,516 years cal BP), Balisier (14,072 cal BP), Carbet (18,711 cal BP) and Étoile (21,450 cal BP), whose great interest stems from their unusual southward dispersal axis encompassing areas that are considered to be safe in current hazard maps. The strong similarities observed between all documented Plinian eruptions of Mount Pelée volcano allow us to draw an accurate picture of the Plinian eruptive scenario most likely to occur in the future. This scenario may include a column collapse and the production of deadly pyroclastic density currents; we thus upgrade a 1D physical model of volcanic plume in order to improve its predictions. We first study the impact of the total grain-size distribution on the transition from a stable Plinian plume to a collapsing fountain. The effect of wind is then taken into account using laboratory experiments simulating turbulent jets rising in a windy environment. This new theoretical model, validated by laboratory experiments, is consistent with field data from several major historical Plinian eruptions. We then study the southward dispersal axis of the Bellefontaine and Balisier eruptions using a 2D physical model, in order to better understand this unusual dispersion towards Fort-de-France, capital of Martinique. Our results allow identifying peculiar atmospheric circulations associated to a modification of the subtropical jet-stream path, thus producing northerly winds over Martinique and spreading tephra towards the most populated areas of the island. This integrated approach, combining field studies, theoretical predictions and laboratory experiments, allows us to build a new volcanic hazard map for Martinique by taking into account for the first time the Plinian eruptions of the Mount Pelée volcano of the last 24,000 years, together with monthly variability of atmospheric winds

Ce chapitre décrit de nouvelles techniques de corrélation d’images optiques afin de produire des cartes de déplacements d’objets à la surface terrestre. Une première application est le calcul systématique de la hauteur et de la vitesse des nuages volcaniques nécessaire pour estimer la masse éjectée au cours de l’éruption. Une deuxième application est la mesure de la célérité des vagues océaniques pour retrouver la bathymétrie côtière. Le chapitre présente ainsi quelques exemples de la littérature utilisant des capteurs de la mission Landsat 8 et de la mission Pléiades. Il examine ensuite comment il est possible d’exploiter une caractéristique particulière du plan focal d’un instrument pushbroom à haute résolution pour calculer une carte détaillée de l’altitude et de la vitesse d’un nuage de cendres volcaniques ou de la bathymétrie côtière.

Depuis les années 1980, l’avènement des techniques de télédétection spatiales a permis une amélioration notable de la détection et du suivi des éruptions volcaniques. C'est un domaine en fort évolution, avec le développement de nouveaux capteurs et l'amélioration des résolutions spectrales et spatiales ainsi que temporelles. On utilise soit des capteurs passifs (visible, UV et IR), soit des capteurs actifs (radar, lidar). On surveille les anomalies thermiques, les écoulements, les panaches de cendres et certains gaz. Ce chapitre décrit à la fois les principes des méthodes et leurs applications à la surveillance opérationnelle.