Modélisation du dégazage épisodique d’intrusions magmatiques et application à la Soufrière de Guadeloupe

Jury: Clive OPPENHEIMER ................... Rapporteur Jürgen NEUBERG ...................... Rapporteur Dominique GIBERT .................... Examinateur Claude JAUPART ...................... Examinateur Georges BOUDON ...................... Directeur de thèse Benoît VILLEMANT .................... Co-directeur de thèse Résumé: Des dégazages épisodiques sur une longue durée, variant de quelques années à des décennies, sont fréquemment observés sur les volcans andésitiques. Nous proposons un modèle fondé sur l'hypothèse d'une intrusion magmatique à faible profondeur qui expulse épisodiquement ses gaz. Sa confrontation avec des données de dégazage renseigne sur le système magmatique profond. Le modèle décrit la fracturation répétée de l'encaissant volcanique qui résulte du refroidissement, de la cristallisation et de la mise sous pression du magma par l?exsolution du gaz. Le dégazage modélisé présente deux régimes au cours du temps, caractérisés par une forte fréquence d'expulsion de gaz pour le premier et une plus faible pour le second. Depuis sa dernière crise éruptive (1975-77), le dégazage de la Soufrière de Guadeloupe est intensivement surveillé, en particulier par le suivi géochimique des sources hydrothermales. Les données recueillies avec une forte fréquence d'échantillonnage mettent en lumière un dégazage épisodique dans lequel deux régimes se distinguent. Cette observation conforte l'hypothèse d'une intrusion magmatique en début de crise. Grâce au modèle, nous estimons le volume de magma stocké et la résistance de la roche encaissante, paramètres principaux qui contrôlent le processus de dégazage. Nous proposons une interprétation globale de l'évolution de la composition chimique des sources thermales et des variations de l'activité fumerollienne observées depuis 1976. Une intrusion magmatique peut entraîner d'importantes crises éruptives et perturber le système hydrothermal pendant de nombreuses décennies, ce modèle peut donc constituer un outil dans le cadre d'une surveillance volcanologique. Abstract: Episodic degassing processes over a long duration, ranging from a few years to decades, are frequently observed in andesitic volcanoes. We develop a model based on the hypothesis of a magma intrusion at shallow depth expelling gas episodically. Confronting it with gas data gives information on the deep magmatic system. The model describes the repeated fracturing of the surrounding rocks resulting from the cooling, the crystallisation and the pressurization of the magma by exsolved gas. The modeled degassing process presents two regimes with time, characterized by a high frequency of gas expulsion for the first one and a lower for the second one. Since its last eruptive crisis (1975-77), La Soufrière de Guadeloupe's degassing has been intensively monitored in particular through a geochemical survey of the hydrothermal springs. Data gathered with a high sampling frequency show an episodic degassing with two regimes. This observation supports the hypothesis of a magma intrusion at the crisis start. Using the model, we estimate the stored magma volume and the surrounding rock tensile strength which are the main parameters controlling the degassing process. We give a global interpretation of the chemical evolution of the hydrothermal water composition and of the fumarolic activity variations since 1976. As a magma intrusion may lead to important eruptive crises and disturb the hydrothermal system over many decades, this model may consequently represent a tool for volcano surveillance.