Ascension et dégazage des magmas basaltiques : application aux volcans d'Islande et de la Chaîne des Puys (France)

En comparaison aux eruptions basaltiques effusives, les eruptions basaltiques explosives sont relativement rares et leurs proprietes physiques sont mal comprises. L’objectif de cette these est d’etudier les causes a l’origine de l’explosivite des magmas basaltiques en caracterisant les produits volcaniques de l’eruption subplinienne trachybasaltique des Puys de La Vache-Lassolas (Chaine des Puys, France) et des eruptions phreatomagmatiques et subpliniennes de magma basaltique tholeiitique du Grimsvotn (Islande). Les mineraux, verres matriciels et inclusions magmatiques (MI) ont ete analyses a la microsonde electronique afin d’estimer les concentrations en elements volatils (initiales et finales) et les pressions (P) et temperatures (T) de cristallisation, en utilisant la thermobarometrie basee sur l’equilibre clinopyroxene-liquide. Une etude experimentale a ete realisee afin de mieux comprendre les limites de la thermobarometrie clinopyroxene-liquide a des pressions crustales et pendant l’ascension magmatique.Quatre eruptions de Grimsvotn ont ete etudiees : deux phreatomagmatiques (celles de 1823 et 2004) et deux (sub-)pliniennes (1873 et 2011). Les eruptions subpliniennes ont des concentrations en elements volatils plus elevees que celles des phreatomagmatiques. De plus, les premieres sont egalement sujettes a une exsolution plus poussee du gaz dissous, ce qui se traduit par des emissions atmospheriques plus importantes. Quelle que soit l’explosivite d’une eruption du Grimsvotn, les equilibres clinopyroxene-liquide (verre matriciel ou MI) ont enregistre la meme profondeur de cristallisation : ~15 km. Ceci suggere que la chambre magmatique superficielle du systeme magmatique du Grimsvotn puisse agir comme un reservoir dans lequel le gaz exsolve d’un magma plus profond est stocke et accumule entre les eruptions. La gamme de variabilite thermique des equilibres clinopyroxene-MI est plus restreinte pour les eruptions du 19eme siecle, ce qui suggere que le systeme magmatique du Grimsvotn etait plus permeable en reponse a l’evenement volcano-tectonique du Laki (1783-84). La temperature moyenne des equilibres clinopyroxene-verre matriciel des quatre eruptions decroit avec le temps, suggerant que le systeme magmatique du Grimsvotn, dans son ensemble, est en cours de refroidissement.Les produits des Puys de La Vache-Lassolas ont enregistre une contribution magmatique plus profonde : vers 30 km. Les concentrations initiales en elements volatils et leurs rapports sont plus proches de ceux des magmas d’arc que de tout autre contexte tectonique. Cette observation remet en question l’existence d’un point chaud sous la Chaine des Puys. La contribution significative de magma d’origine profonde est en accord avec la cristallisation simultanee du clinopyroxene et de l’olivine. L’eruption des Puys de La Vache-Lassolas a emis 0,5 Tg de HF, 0,7 Tg de HCl et 7,3 Tg de SO2, illustrant le risque volcanique auquel est confrontee la population auvergnate.Afin de mieux contraindre les estimations petrologiques de pression et temperature, une etude experimentale au piston-cylindre a ete realisee. Elle porte sur la stabilite du clinopyroxene dans le magma tholeiitique de l’eruption 2014-15 d’Holuhraun (Islande). L’absence d’olivine dans la gamme de pression entre 0,5 et 1,0 GPa, associee a la presence de clinopyroxene indique que le clinopyroxene est la premiere phase au liquidus. Ceci confirme l’importance de la thermobarometrie clinopyroxene-liquide pour l’estimation des P et T de cristallisation des magmas tholeiitiques islandais. Les experiences au cours desquelles la pression a ete diminuee de 1,0 a 0,5 GPa, puis maintenue constante, montrent que l’equilibre entre clinopyroxene et liquide n’est pas encore atteint apres 24 heures a 0,5 GPa. Par consequent, un temps de residence de plusieurs jours a P et T constantes est necessaire pour obtenir des estimations thermobarometriques fiables.