Academic literature on the topic 'Minéralogie – Montagne Pelée (Martinique ; volcan)'

La minéralogie des laves de la montagne pelée est dominée par l'abondance des phénocristaux en déséquilibre interprétés comme les xénocristaux; ils reflètent un processus de mélange magmatique. L'étude géochimique des laves met en évidence d'une part la constance globale de leur composition depuis le début de l'activité du volcan jusqu'à l'actuel et, d'autre part, le fait que la gamme de variations chimiques observées pour certaines éruptions hétérogènes recouvre celle de l'ensemble de la série

Les risques hydro-volcano-géomorphologiques évoquent l'ensemble des risques qui proviennent du réseau hydrographique d'un volcan actif. Ils résultent des interactions complexes entre les composantes: hydrologique, volcanologique et géomorphologique. Aux risques usuellement reconnus de ces trois composantes (inondations, phénomènes éruptifs, mouvements de terrain), viennent également s'ajouter d'autres aléas destructeurs. L'étude du réseau hydrographique du massif de la Montagne Pelée, avec une approche naturaliste via différentes échelles spatio-temporelles, permet d'élaborer une typologie des cours d'eau et de comprendre les processus qui agissent sur le comportement de la dynamique torrentielle de l'ensemble du bassin versant. Ces torrents sont caractérisés par des crises majeures pendant les éruptions, mais également en période de repos. Cette étude, menée avec une constante recherche d'application dans le domaine de la prévention des risques, propose des stratégies pour mieux appréhender les aléas sur le massif de la Montagne Pelée : - pendant les éruptions (surveillance volcanique, prévention des lahars pré-éruptifs et des réajustements morphodynamiques); - entre les éruptions (divagations des cours d'eau, lahars non éruptifs, crues extrêmement morphogènes pour le réseau en formation). Cette approche, à la méthodologie structurée, peut être appliquée sur l'ensemble des édifices volcaniques majeurs (strato et cumulovolcan) et permettra probablement de découvrir, comme dans ce travail, de nouveaux processus physiques
The hydro-volcano-geomorphological risks refer to all fluvial risks on an active volcano. They result from many complex interactions between the components: hydrologic, volcanologic and geomorphologic. In addition to the commonly recognised risks associated with these three components (flash floods, eruptive phenomenon, landslides), there are many others destructive hazards. The study of the hydrologic network on the massif of Mount Pelée, from a naturalist approach at different spatio-temporal scales, enable to establish a typology of stream and to understand the process that affects the morphodynamic comportment of the hydrologic basin. These torrents are characterised by some major crisis during eruption, but also at periods of volcanic rest. This study, conducted with a constant research for an application in the domain of risk prevention, proposes many strategies to apprehend the hazards on the massif of Mount Pelée : - During eruption (volcanic survey, eruptive lahar and morphodynamic readjustment prevention); - Between eruptions (stream deviation, no-eruptive lahar, and excessive morphogenic flood on genesis network). This approach to the structural methodology could be applied on all major volcanic edifices (strato- and cumulovolcano) and could probably permit to discover some new physical processes, as in this work

Le 8 mai 1902, l'eruption meurtriere de la montagne pelee (martinique) tua 30000 personnes et devasta la ville de st pierre, nous rappelant qu'il est un des volcans francais les plus dangereux. Les produits puroclastiques des derniers 10 000 ans de ce volcan temoignent de deux types distincts d'eruptions: les eruptions pliniennes, aux colonnes eruptives de plusieurs km de haut dont les depots sont tres vesicules ; et les eruptions peleennes, caracterisees par l'extrusion d'un dome de lave peu vesiculee qui s'ecroule au cours de sa croissance en nuees ardentes, le plus souvent de faible explosivite, mais pouvant etre dramatiquement violentes comme le fut la deferlante du 8 mai 1902. Ces deux types eruptifs n'ont evidemment pas les memes consequences en terme de risques volcaniques et de zones menacees. Determiner le ou les facteur(s) qui conduise(nt) vers l'un ou l'autre de ces deux types d'eruption est donc un enjeu important pour la comprehension generale des dynamismes eruptifs des stratovolcans andesitiques et egalement pour la gestion de futures crises volcaniques de la montagne pelee. Le determinisme entre une eruption plinienne ou peleenne peut etre acquis par des differences de composition des magmas, par des differences des conditions pre-eruptives (pression, temperature, teneurs en volatils, fugacite d'oxygene) dans la chambre andesitique, ou au cours de l'eruption, pendant l'ascension des magmas dans le conduit magmatique (vitesse de montee, degazage du magma). Notre etude consiste a determiner, par une etude lithologique des produits emis et par une etude experimentale, les conditions pre-eruptives et les conditions eruptives des magmas pliniens et peleens de la periode recente de l'edification de la montagne pelee. Les equilibres de phases determines experimentalement suggerent que les conditions pre-eruptives des magmas pliniens et peleens de la periode recente de la montagne pelee sont comparables. Ces conditions pre-eruptives sont environ 2 kb, 900c, nno+0. 7, 5. 5-6% d'eau. Ceci revele que les eruptions pliniennes et peleennes ne sont pas determinees par des teneur en eau differentes des liquides silicates dans la chambre magmatique. Le determinisme entre eruptions pliniennes et peleennes s'acquiert par consequent au cours de l'ascension des magmas. Les calculs theoriques de vesiculation et les experiences de degazage montrent que les magmas peleens degazent plus que les magmas pliniens. De plus, ce degazage s'effectue en un seul stade pour les magmas pliniens et en plusieurs stades pour les magmas peleens. Les magmas pliniens degazent en un seul stade. Bien que ces differentes modalites de degazage peuvent etre acquises relativement tot dans l'histoire de l'ascension du magma, les donnees petrologique suggerent neanmoins que le magma garde une capacite a se vesiculer a proximite de la surface, permettant le passage brutal d'une phase peleenne a une phase plinienne

Nous avons appliqué la géochimie des gaz rares à la dynamique des éruptions explosives. Eléments traces, inertes chimiquement, les gaz rares sont, en effet, de parfaits traceurs de sources mais aussi des processus physiques comme le dégazage des magmas. Premièrement, nous nous sommes intéressés au dégazage passif d’un corps magmatique en période de repos à travers l’étude de fluides hydrothermaux collectés à la surface. Deuxièmement, nous avons exploré le dégazage actif d’un magma lors des explosions pliniennes à travers l’étude de la phase gazeuse contenue dans les ponces. Dans ces différents types d’échantillons, nous avons mesuré les fractionnements élémentaires et isotopiques des cinq gaz rares permettant ainsi d’amener une contrainte temporelle sur ces processus. Le dégazage passif des magmas est étudié principalement sur le volcan de la Soufrière de Guadeloupe. Nous avons commencé par contraindre le fonctionnement du système hydrothermal en couplant les gaz rares aux méthodes de surveillances géochimiques actuelles. Puis, nous nous sommes affranchis de cette perturbation superficielle pour estimer la fréquence de remplissage de la chambre depuis la dernière éruption magmatique. Cette estimation, basée sur les flux d’hélium émis par le volcan en lien avec les données géophysiques, nous a permis d’émettre une nouvelle théorie sur l’origine de la crise phréatique de 1976-77. Cette crise serait le résultat d’une injection de magma entre 1959-1962 et d’une obturation du système hydrothermal durant les années suivantes. L’étude du dégazage actif des magmas lors des éruptions pliniennes a été réalisée en mesurant les concentrations et les rapports isotopiques des gaz rares contenus dans les vésicules fermées des pierres ponces. Nos mesures réalisées sur des ponces issues de zones de subduction et de points chauds sont indépendantes du contexte géodynamique, de l’âge de la ponce et de la puissance de l’éruption, mais similaires pour une même éruption. Nos ponces sont caractérisées par un enrichissement systématique en néon par rapport à l’argon et par un rapport isotopique 38Ar/36Ar fractionné, corrélé au facteur de fractionnement du 84Kr. Nous proposons ici un modèle numérique de dégazage cinétique du magma avant sa fragmentation montrant la rapidité du processus : quelques minutes seulement semblent nécessaires. Nous avons appliqué ces nouvelles connaissances pour étudier les trois dernières éruptions pliniennes de la Montagne Pelée. Grâce à cette étude systématique, nous confirmons l’utilisation des fractionnements élémentaires pour identifier à quelle éruption un affleurement peut être attribué. Nous démontrons que les différentes signatures en gaz rares des ponces sont le résultat de deux temps différents de dégazage. Nous sommes également capables de contraindre l’efficacité de la fragmentation, dissociant fragmentation grossière et fragmentation fine
Noble gases are used to study magma degassing processes during explosive eruptions. They are trace elements and ideal tracers of physical processes since chemically inert. We essentially focused on the passive degassing of magma in quiescent volcanic periods and on the active degassing of magma during explosive eruptions. The passive degassing was investigated by measuring helium concentration and isotopic ratios in thermal springs and fumaroles in La Soufrière volcano (Guadeloupe, F. W. I. ). By combining our study with carbon data, we are now able to understand the behaviour of the hydrothermal system. Then, 3He fluxes in both fumaroles and springs have been estimated and related to 3He content in the magma chamber. In order to maintain the 3He flux measured at the surface, we conclude that the magma chamber must be regularly fed by fresh magma batches. Using our new results and data from literature, we propose that the historical activity of la Soufrière volcano can be explained by both abnormal energy inputs from new magma batches in the chamber and cycles of clogging of the hydrothermal system. We propose a new scenario for the origin of the 1976-1977 crisis whereby a fresh batch of magma could have been emplaced possibly between 1959 and 1962 in the magma chamber. The resulting heat flux is not stored in the different aquifers but preferentially evacuated through fractures reactivated or created during the 1956 phreatic eruption. Only when the self-sealing of the hydrothermal system is sufficiently developed, can pressure and temperature within the aquifers rapidly increase to trigger a crisis. To assess active magma degassing processes during Plinian eruptions, noble gas abundances and isotopic ratios have been determined in preserved vesicles of pumices. All samples are characterized by a systematic enrichment in neon over argon and an isotopically fractioned 38Ar/36Ar ratio associated with the fractionation factor of 84Kr. These features do not depend on geological setting, or on pumice age, or eruption intensity. However, they are similar for pumices from the same eruption. We propose here a model of kinetic magma degassing before fragmentation. The model explains measurements and shows the rapidity of the magma degassing process in the conduit (few minutes). Then, we analysed samples coming from the last three Plinian eruptions of Montagne Pelée volcano (F. W. I. ). Thanks to this new study, we confirmed the use of noble gas patterns to identify to which eruption an outcrop can be associated. We also demonstrate that the elemental and isotopic fractionations of noble gases in pumices are the result of two different degassing times. For the last Plinian eruption, we are also able to evaluate the efficiency of the fragmentation, separating coarse fragmentation and fine fragmentation

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