Etude théorique et expérimentale des panaches linéaires turbulents – Application aux éruptions basaltiques fissurales explosives

Les éruptions basaltiques représentent la majorité du volcanisme sur Terre et sur les autres planètes telluriques. Il existe plusieurs exemples d'éruptions Pliniennes basaltiques, comme celle du Laki en Islande en 1783-1784. Lors de ces éruptions, le magma est souvent émis à travers des fissures éruptives et il apparait donc important d'étudier la dynamique de l’entrainement turbulent dans les panaches issus d’une source linéaire. Pour cela, nous avons mesuré les profils de vitesse et de concentrations en traceurs dans ces écoulements avec les méthodes Particle Image Velocimetry et Laser Induced Fluorescence. Nous avons développé une théorie qui explique la variabilité de l'entrainement selon que c'est la quantité de mouvement initiale (jet pur) ou la flottabilité (plume pur) qui contrôle l'écoulement. Dans le cas des jets purs, l'entraînement dépend essentiellement du tenseur de Reynolds turbulent pour des grands nombres de Reynolds (Re > 1500). Il faut prendre en compte les termes axiaux de ce tenseur dans les cas proches de la limite laminaire/turbulent (Re ~ 100-500). Le coefficient d'entraînement est deux fois plus grand dans les plumes purs, ce qui s’explique par une contribution de la flottabilité. Afin d'appliquer ce modèle aux panaches volcaniques naturels, nous avons étudié les écoulements en milieu stratifié, où le panache évolue d’un jet pur vers un plume pur. Nous avons ensuite calculé les hauteurs des panaches volcaniques issus de fissures comme celles du Laki. Nous trouvons, pour une quantité de gaz dans le magma et une température à la source données, des hauteurs plus importantes que les estimations précédentes, ce qui a pu favoriser son impact sur le climat. A la lumière de ces premiers résultats, les perspectives envisagées concernent l'étude de la stabilité des colonnes Pliniennes au dessus d'une fissure éruptive.