Le comportement des éléments halogènes au cours du dégazage des magmas en relation avec leur chimie et le style éruptif

M. Druitt Timothy ........... Rapporteur M. Pichavant Michel ......... Rapporteur M. Baker Don ................ Examinateur M. Jaupart Claude ........... Examinateur M. Boudon Georges ........... Directeur de thèse M. Villemant Benoît ......... Co-directeur de thèse Résumé: Le dégazage des éléments volatils, en particulier H2O, représente le moteur des éruptions volcaniques impliquant des magmas différenciés. Les éléments halogènes, dont le comportement se définit par rapport à celui de H2O, ont déjà été utilisés comme traceurs de l'évolution de la phase volatile. Cette thèse présente l'étude des processus de dégazage au travers de l'étude détaillée du comportement des éléments halogènes en fonction de la composition des magmas et du style éruptif. Elle se base sur la mise en oeuvre d'une démarche précise, de l'échantillonnage jusqu'à l'acquisition des données couplant géochimie et texture, qui a été appliquée à l'échelle de plusieurs éruptions sur plusieurs volcans. L'acquisition de données fiables et précises sur les teneurs en éléments halogènes a nécessité d'une part la mise en place d'un protocole d'analyse des verres par microsonde électronique pour F et Cl et d'autre part une étape de développement analytique pour la mesure de Br et I par ICP-MS. Les résultats illustrent que les éléments halogènes ne sont pas toujours sensibles à l'exsolution de H2O. En conditions pré-éruptives, nous avons montré qu'en domaine alcalin (liquides phonolitiques), Cl, et probablement Br et I, sont extraits du liquide magmatique une fois la saturation en H2O atteinte. D'autre part, sous certaines conditions de température-pression- composition en Cl, Cl se révèle être un indicateur précis des conditions de saturation pré- éruptives. Lors d'une éruption, l'extraction des éléments halogènes au cours du dégazage syn- éruptif de H2O dépend du style éruptif : les éruptions à mise en place de dôme démontrent une efficacité supérieure aux éruptions explosives, de type plinien ou vulcanien. Nous avons également montré que les rapports entre Cl, Br et I sont conservés quelque soit le processus éruptif, mais variables d'un système volcanique à l'autre ; F conservant un comportement incompatible et non volatil quelque soit la composition du magma et le style éruptif. Ainsi, la mesure de ces rapports dans les produits volcaniques est un indicateur de la composition en éléments halogènes des magmas profonds à l'origine des liquides différenciés en surface. Nous avons aussi illustré le rôle et l'importance des processus de diffusion. Dans le cas de F et Cl, l'importance de l'élément alcalin dominant, Na ou K, dans les liquides phonolitiques sur leur diffusivité a été démontré d'après les données expérimentales acquises. D'autre part, nous proposons que les différences de comportement observées pour Cl au cours des processus de dégazage ne soient pas seulement liées à des effets cinétiques mais également à une question de spéciation de Cl et H2O.