Thèse de Etienne Le Glas

Développement d’un nouveau traceur en volcanologie : les isotopes
stables du chlore pour quantifier l’activité magmatique / hydrothermale
des volcans

Les volcans à conduit fermé (la plupart des volcans andésitiques) émettent en surface, des gaz chimiquement très différents de ceux émis par des volcans à conduit ouvert (la plupart des volcans basaltiques). Comparé aux gaz magmatiques purs, les gaz émis en surface par des volcans à conduit fermé sont beaucoup plus riches en eau (>95 % contre 60 à 80 %), les concentrations en SO₂ et en HCl y sont également bien moins élevées. Cette différence de composition résulte des interactions entre gaz magmatiques, eau et roche au cours du cheminement des gaz vers la surface. Les conséquences de ces interactions sur la chimie des gaz volcaniques sont appelées « effet de scrubbing ». Même si ces interactions gaz – eau sont aujourd’hui bien documentées, leur quantification reste encore très difficile.

Le chlore est faiblement soluble dans les magmas et très soluble dans l’eau, et est considéré comme non – réactif lorsqu’il n’est pas en solution dans l’eau. Ces caractéristiques permettent d’utiliser le chlore comme un traceur des processus magmatiques se produisant dans la plomberie profonde des systèmes volcaniques et comme un traceur de la source mantellique des magmas, comme c’est le cas pour d’autres éléments volatiles. Mais le chlore permet aussi, comme aucun autre élément, de tracer les interactions entre gaz et fluides aqueux. Les connaissances actuelles concernant les caractéristiques isotopiques du chlore permettent d’affirmer que seuls les processus d’évaporation / condensation permettent dans les systèmes volcaniques d’obtenir des fractionnements très importants.

Ma thèse a pour but d’utiliser la composition isotopique du chlore (δ³⁷Cl) pour la première fois afin de quantifier la proportion de HCl magmatique primaire piégée par les eaux superficielles et d’extrapoler la proportion des autres volatiles piégés par ces processus hydrothermaux. En utilisant dans un premier temps la banque d’échantillons historiques et actuels de condensats et de bouteilles de Giggenbach de la Soufrière à l’observatoire volcanologique et sismologique de Guadeloupe, puis en travaillant sur des échantillons de volcans à conduit ouvert. L’objectif de l’application de cette nouvelle méthode permettrait d’observer les variations spatiales (sur les différentes fumerolles d’un même volcan) et temporelles de l’effet de scrubbing, et de détecter à l’avance, la réactivation de volcans dormants.