# Colloque "Prévision et surveillance des éruptions volcaniques"

Michel Treuil, Philippe Vidal

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## To cite this version:

Michel Treuil, Philippe Vidal. Colloque "Prévision et surveillance des éruptions volcaniques". Colloque "Prévision et surveillance des éruptions volcaniques", 1984. hal-04794575

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COLLOQUE

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"PREVISION ET SURVEILLANCE
DES ERUPTIONS VOLCANIQUES"

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ORGANISE
PAR
LE
P.I.R.P.S.E.V.

Programme Interdisciplinaire de Recherche sur la Prévision
et la Surveillance des Eruptions Volcaniques

C.N.R.S. (Centre National de la Recherche Scientifique)
et I.N.A.G. (Institut National d'Astronomie et de Géophysique)

CLERMONT-FERRAND

17-18-19 Décembre 1984
“PREVISION ET SURVEILLANCE
DES ERUPTIONS VOLCANIQUES”

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ORGANISE
PAR
LE
P.I.R.P.S.E.V.

Programme Interdisciplinaire de Recherche sur la Prévision
et la Surveillance des Eruptions Volcaniques

C.N.R.S. (Centre National de la Recherche Scientifique)
et I.N.A.G. (Institut National d'Astronomie et de Géophysique)
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CNRS - INAG

COLLOQUE PIRPSEV

17-19 DECEMBRE 1984

CLERMONT-FERRAND

MAISON DES CONGRES

PRESIDENT DU COMITE D'ORGANISATION : M. Ph. VIDAL

SECRETAIRE DU COMITE D'ORGANISATION : Mme M.C. KORNPROBST
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AVANT-PROPOS .................................................... M. Ph. VIDAL

BILAN ET PERSPECTIVE DE LA RECHERCHE
VOLCANOLOGIQUE FRANCAISE ................................. M. M. TREUIL

GROUPES SPECIALISES :

<table><tr><td>HV</td><td>HISTOIRE DES VOLCANS</td><td>p. 1</td></tr><tr><td>M</td><td>MAGMATOLOGIE</td><td>p. 17</td></tr><tr><td>SL</td><td>SILICATES LIQUIDES</td><td>p. 27</td></tr><tr><td>Ga</td><td>EAUX-GAZ-AEROSOLS</td><td>p. 37</td></tr><tr><td>Gc</td><td>GEOPHYSIQUE</td><td>p. 43</td></tr><tr><td>T</td><td>TECTONOPHYSIQUE</td><td>p. 59</td></tr></table>

VOLCANS LABORATOIRES :

<table><tr><td>ETNA</td><td>p. 69</td></tr><tr><td>REUNION</td><td>p. 75</td></tr><tr><td>RIFT D'ASAL</td><td>p. 83</td></tr><tr><td>MONTAGNE PELEE</td><td>p. 87</td></tr><tr><td>SOUFRIERE</td><td>p. 93</td></tr><tr><td>COLIMA</td><td>p. 95</td></tr></table>

BIBLIOGRAPHIE DU PIRPSEV .................................... p.103

INDEX DES AUTEURS DES RESUMES DU COLLOQUE .................... p.131
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BILAN ET PERSPECTIVES
DE LA RECHERCHE VOLCANOLOGIQUE FRANCAISE

M. TREUIL - Directeur
du PIRPSEV

Le colloque de Clermont-Ferrand vient confirmer qu'il existe en France, en 1984, une recherche active en volcanologie. Tel était bien le but essentiel à atteindre, et que le Directeur Général du C.N.R.S. assignait au PIRPSEV en le créant, à l'issue de la "crise de la Soufrière" de 1976. Cette première constatation ne doit pas dissimuler les difficultés rencontrées ni les insuffisances qu'il convient d'identifier et de bien analyser pour que soient mieux valorisés encore les efforts entrepris par rapport aux objectifs fixés et aux seuls critères de qualité et d'efficacité qui doivent guider toute action scientifique. Chacun doit bien être conscient de cet état d'esprit, mais conscient aussi du fait que l'inventaire des insuffisances, généralement bien fait par notre communauté, peut sans doute favoriser la sélection et le faire valoir des individus, mais pénalise fortement les efforts et les travaux collectifs lorsque cet inventaire, s'il est justifié, n'est pas immédiatement accompagné des mesures concrètes pour y remédier.

La création du PIRPSEV fut une réponse positive, et délibérément constructive, à un constat d'échec et aux nombreuses insuffisances révélées par les sursauts d'activité de la Soufrière de Guadeloupe. Ce deuxième programme interdisciplinaire du C.N.R.S. ne devait donc pas le jour à la curiosité des Chercheurs mais à une "demande sociale" à laquelle ils n'avaient pas été en mesure de répondre convenablement. Mais une communauté scientifique ne peut être mobilisée et agir efficacement que si elle est en mesure d'associer à une sollicitation, d'où qu'elle vienne, une authentique ambition scientifique propre, et s'il lui est permis de respecter les spécificités de sa démarche. Le PIRPSEV se devait donc de considérer les volcans non seulement comme des systèmes à comprendre pour en assurer la surveillance, mais aussi comme des moyens d'accès aux mécanismes les plus essentiels de la Géodynamique. Il devait également fonder sa stratégie sur le développement des outils indispensables à l'observation des volcans actifs mais aussi sur l'élaboration des concepts les plus fondamentaux nécessaires à l'analyse des mécanismes et à la modélisation des phénomènes.

L'objectif était bien de structurer une Science volcanologique et une communauté scientifique concernée, en faisant appel à l'indispensable synergie des disciplines scientifiques de base et des différentes méthodes d'investigation. C'est donc par rapport à cet objectif ambitieux que nous devons situer notre action, les résultats acquis et les perspectives de développement. Le colloque nous permet de faire le point et de préparer collectivement la poursuite des travaux, il est utile de dresser ici un bilan sommaire, en individualisant un peu arbitrairement les différentes facettes du développement du programme, dans le but d'organiser la discussion.
L'ETAT DE LA RECHERCHE EN VOLCANOLOGIE A LA CREATION DU
PIRPSEV

Il ne servirait à rien de revenir sur la polémique et les présentations
qui furent faites de la "Crise de la Soufrière" plaçant notre communauté scienti-
fique dans une position très inconfortable. C'est sur l'avis d'une commission
d'experts internationaux que le Directeur Général du C.N.R.S. tirait positivement
les enseignements de cette situation concernant l'état de la recherche française
dans ce domaine et la nécessité de la développer. Plusieurs raisons objectives
expliquaient cet état, les plus essentielles méritent d'être rappelées pour mieux
situer l'action du PIRPSEV.

La première concerne la place très modeste que les sciences de la
terre ont accordée au volcanisme actif, jusqu'à une époque très récente où furent
mis en évidence : l'activité des dorsales médio-océaniques, la place du volcanisme
en général dans le cadre de la tectonique des plaques, et enfin, l'importance
du volcanisme planétaire avec la diversité de ses manifestations en relation
étroite avec l'évolution des planètes et du système solaire.

La seconde tient à une mauvaise perception des phénomènes éruptifs,
manifestations spectaculaires certes, mais extrêmement brèves et superficielles
à l'échelle des temps géologiques, et qui, a priori, sont mal prises en compte
dans le cadre des conceptions actuelles considérant des transformations lentes
et plutôt continues de notre planète.

La troisième était un sous-développement technologique total, en dehors des
très modestes réseaux sismologiques immobilisés dans les deux observatoires
des Antilles.

Cette situation se traduisait par une communauté entièrement tournée
vers la pétrologie des roches magmatiques, et un nombre extrêmement faible
de scientifiques concernés par l'étude des volcans actifs et des dynamismes
eruptifs. Ainsi, en dépit des éruptions meurtrières de la Montagne Pelée et
des travaux suscités à l'époque et qui font encore référence, nos connaissances
des volcans actifs français étaient très incomplètes et imprécises en dehors
de la pétrographie de leurs produits les plus caractéristiques et des dynamismes
de leurs manifestations les plus spectaculaires. La communauté scientifique
découvrit alors brutalement en 1976 combien ses connaissances de l'Histoire
de la Soufrière étaient insuffisantes pour fonder valablement l'élaboration précise
des scénarios possibles d'évolution de la crise. Elle prit aussi conscience de
ses lacunes dans l'étude minéralogique et géochimique fine des téphras comme
dans l'analyse des gaz et autres méthodes d'investigation. Elle découvrit la néces-
sité de "la pratique" des phénomènes éruptifs et de l'importance de l'expérience,
des informations et des références ainsi acquises.

Le manque d'intérêt préalable était aussi révélé par le sous-équipement
des observatoires volcanologiques et leur isolement scientifique quasi total.
Seuls les souvenirs de la Montagne Pelée, une confiance quelque peu abusive
en une discipline prestigieuse, la séismologie, assuraient le maintien de ces
observatoires dans un état minimum de fonctionnement. Ce furent effectivement
les séismographes de l'observatoire qui alertèrent les scientifiques bien avant
les phases paroxysmales de l'été, et remplirent donc leur rôle avec efficacité
pour déclencher l'état d'alerte. Mais ils se révélèrent très insuffisants, lorsqu'ils
fut nécessaire de connaître précisément l'état du volcan et de prévoir l'évolution
de son activité. C'est à ce stade qu'apparaissent les effets d'une impréparation,
de l'inexistence d'une recherche de base importante et d'une communauté structu-
rée et active dans ce domaine.
Sous-équipement des réseaux, pratique insuffisante des techniques en terrain volcanique, méthodes et techniques sollicitées tardivement, sans pratique antérieure dans ce contexte et en l'absence des indispensables préparations et étalonnages préalables sur le site, ignorance quasi totale de la structure du volcan, absence d'une réflexion approfondie sur les concepts de base et les outils théoriques indispensables à la définition des protocoles expérimentaux et à l'interprétation des résultats, s'ajoutaient à la méconnaissance de l'Histoire du volcan et de la zonéographie précise des risques. La communauté scientifique française dans son ensemble, faute de moyens suffisants, faute d'intérêt et de réflexion préalable, était alors dans l'incapacité de fournir une réponse scientifique aux questions que lui posait la crise de la Soufrière. Dans cette situation, chacun ne pouvait s'exprimer qu'individuellement, en fonction de son expérience, de son analyse ponctuelle, de ses convictions : le débat scientifique était impossible, les mass media sûrent très bien animer les paris et la polémique.

# LE DEVELOPPEMENT DE LA RECHERCHE EN VOLCANOLOGIE ET L'ETAT D'AVANCEMENT DES TRAVAUX SOUTENUS PAR LE P.I.R.P.S.E.V.

## Les développements méthodologiques et technologiques

Les propos ci-dessus invitent naturellement à s'interroger sur les aptitudes actuelles de la communauté scientifique française à faire face à une crise équivalente à celle de la Soufrière. Il est certain en tous cas que les efforts n'ont pas été ménagés, par l'action conjuguée de l'I.N.A.G. et du P.I.R.P.S.E.V. les moyens consacrés à la recherche dans ce domaine ont au moins été accrus d'un ordre de grandeur.

Un troisième observatoire a été implanté sur les flancs du Piton de la Fournaise à la Réunion. Les trois observatoires volcanologiques sont dotés de réseaux modernes, non seulement pour la seismologie, mais également pour les autres disciplines, qui ont été depuis expérimentés et intégrés dans un dispositif de surveillance et dans un protocole expérimental cohérents.

Cet effort de développement des méthodes et des techniques est allé bien au-delà des seuls observatoires. Il n'était pas envisageable d'implanter un observatoire sur chaque volcan actif, aussi a-t-il été nécessaire de concevoir une organisation fondée sur des réseaux légers d'observation permanente renforcés, aux moments opportuns de l'activité du volcan, par des réseaux plus sophistiqués d'intervention. Dans ce but, le P.I.R.P.S.E.V. a mobilisé, à la mesure de ses moyens, le savoir faire, les compétences et surtout l'enthousiasme et les bonnes volontés, non seulement des équipes du C.N.R.S. et de l'Université, mais aussi des autres organismes de recherche nationaux : I.G.N., C.N.E.T., C.N.E.S., C.E.A., B.R.G.M., E.D.F., qui ont apporté leur concours à cette entreprise. Si nous sommes encore très loin d'une situation satisfaisante qui assurerait à la volcanologie un niveau de développement technologique que doit obligatoirement avoir une discipline scientifique moderne, une étape décisive a été accomplie qui place actuellement cette discipline au contact de la technologie moderne et qui lui permet de participer activement à la grande révolution scientifique actuelle de la physique des systèmes naturels.

Qu'il me soit permis de rappeler ici quelques initiatives et réalisation effectuées dans le cadre du P.I.R.P.S.E.V. A côté de la séismologie, qui était pratiquement la seule méthode physique d'investigation couramment utilisée, les méthodes d'étude des déformations des édifices volcaniques ont pris récemment une importance croissante. L'éruption du Mont St Helens en a souligné l'efficacité pour la surveillance opérationnelle, ainsi que l'évolution actuelle des Champs Phlégréens, mais les travaux des équipes françaises ont été au premier plan de ces développements : crise volcano-tectonique du Rift d'Asal.
déformations de la zone sommitale de l'Etna, déformations de la zone sommitale du Piton de la Fournaise, construction d'un géodimètre à double faisceau laser, application de la photogrammétrie, développement de méthodes de modélisation des déformations.

Nous avons également assisté à un essor spectaculaire des méthodes électromagnétiques appliquées aux volcans, qui situe de même les équipes françaises au premier plan à l'échelle internationale. Les nombreux résultats expérimentaux acquis ne laissent aucun doute sur la place que ces méthodes vont désormais occuper envolcanologie, dès que seront un peu plus perfectionnés et sophistiqués les outils mathématiques d'interprétation et que s'accroîtront les confrontations avec les autres méthodes géophysiques.

La chimie et la géochimie des eaux des gaz et aérosols volcaniques constitue aussi un domaine en plein épanouissement et la communauté française est en mesure d'occuper une place de premier plan, si elle veut bien poursuivre son effort de rapprochement des équipes et de coordination pluridisciplinaire. Non seulement des progrès technologiques importants ont été réalisés, chromatographie en phase gazeuse, spectrométrie de masse, radonémanométrie, spectrométrie α et γ, sondes à fugacités, etc..., techniques qui permettent d'obtenir des analyses précises des constituants volatils et de suivre leur comportement depuis leur nucléation à partir du magma jusque dans l'atmosphère, mais de plus ces progrès ont été associés au développement de méthodes de traitement des données qui fondent maintenant ces travaux sur des concepts physico-chimiques solides. Ces méthodes, appliquées à des systèmes bien documentés, peuvent prendre une place importante dans l'organisation pratique des protocoles de surveillance.

La thermographie, associant des mesures thermométriques en continu dans les sols, les eaux ou les émanations gazeuses, à des mesures thermographiques Infra-Rouge au sol, aéroportées, ou à partir de satellites, a fait l'objet de travaux constants dont les résultats permettent d'envisager l'établissement des bilans thermiques à l'échelle du volcan et d'enrichir encore l'éventail des méthodes opérationnelles de surveillance.

Bien d'autres résultats illustrent également les progrès accomplis. Ainsi, les méthodes magnétiques, utilisant des magnétomètres performants permettent d'appréhender les effets piézomagnétiques ou thermomagnétiques des déplacements internes des masses magmatiques. L'intérêt des méthodes gravimétriques et leur mise en oeuvre systématique, dépendent essentiellement du coût et de l'utilisation en continu des gravimètres de précision ou des exigences de la réitération des réseaux de points de mesure. Est-il nécessaire aussi de rappeler les progrès accomplis par la séismologie en terrains volcaniques, discipline qui demeure la plus fondamentale pour l'analyse structurale et l'observation permanente des volcans.

Une attention particulière doit être accordée aux efforts entrepris pour raccorder la volcanologie aux techniques les plus modernes de la télémesure et de la télédétection. Ces techniques permettent à l'observation des systèmes et à l'analyse des processus d'accéder aux échelles spatio-temporelles d'investigations les plus essentielles pour la volcanologie. Une seule éruption se déroule sur plusieurs mois, voire parfois sur plusieurs années. Un édifice volcanique s'étale sur quelques centaines de km2 et s'enracine sur plusieurs kilomètres de profondeur, même si on ne prend en compte que les réservoirs les plus superficiels qui l'alimentent. Enfin, un volcan n'est généralement pas un système unique et isolé, il appartient à des ensembles plus vastes qui constituent les provinces volcano-tectoniques caractéristiques des domaines où s'opèrent les grandes transformations de la lithosphère. C'est dire que les questions les plus fondamentales concernant le volcanisme ne pourront être sérieusement traitées sans
le concours de moyens d'investigation permettant d'accéder à ces échelles d'observation. Les mises au point technologiques soutenues par le P.I.R.P.S.E.V., ont fait la preuve de la faisabilité et de l'efficacité de réseaux permanents d'observation, pourvu que l'on dote la volcanologie des compétences et des moyens nécessaires. Rappelons par exemple : les succès d'implantation sur l'Etna d'un réseau de sismologie télétransmis par ARGOS. La conception de stations autonomes volcanologiques (STAVOL), mini-observatoires permettant la télétransmission par ARGOIS d'informations recueillies par plusieurs types de capteurs. La mise au point d'un centre informatisé de réception, de traitement, de stockage et de diffusion des données. La mise au point de méthodes de traitement des données de thermographie infra-rouge satellitaire.

Si les efforts sont poursuivis, les équipes scientifiques françaises sont désormais en mesure de prendre une large part d'initiatives à l'échelle internationale, dans les bouleversements des méthodes d'observations et de surveillance des volcans et du volcanisme actif planétaire, qu'apportera, à très court terme, l'explosion des techniques spatiales.

## LE DEVELOPPEMENT DES COMPETENCES

La technique serait sans intérêt si les réalisations évoquées ci-dessus n'exprimaient pas le niveau des compétences sollicitées. De plus, le développement d'une recherche en volcanologie demande un ensemble large de compétences pluridisciplinaires, indispensable à la définition des objectifs essentiels de recherche et à l'analyse des propriétés des volcans et de leur fonctionnement. Les travaux présentés au Colloque de Clermont, montrent que le P.I.R.P.S.E.V. a été en mesure de mobiliser une communauté scientifique importante, couvrant largement l'étendue des besoins nécessaires. Les équipes les plus réputées de géologues, de géophysiciens, de géochimistes, de pétrologues, se sont ouvertes à la problématique "volcans" et ont apporté leur concours. Des équipes de physiciens, de chimistes, ont été sensibilisées au point d'orienter leurs travaux sur des objectifs définis par le Programme, et, dans certains cas, d'opérer une reversion presque complète vers la volcanologie. Les principaux organismes de recherche nationaux ont pris une part, parfois très sensible, aux succès de certaines opérations. Nous pouvons constater enfin, l'existence de plusieurs centres CNRS-Université où la recherche en volcanologie constitue aujourd'hui une composante importante ; tel est le cas de l'Institut de Physique du Globe de Paris avec ses trois observatoires, de l'Université de Clermont-Ferrand où est créé un Centre de Recherches volcanologiques, du complexe scientifique sud parisien, ORSAY, GIF-SACLAY, où différentes équipes appartenant à des laboratoires du C.N.R.S., de l'Université, et du C.E.A., sont concernées par la volcanologie et pourraient être encore plus étroitement fédérées. Au delà de ces centres, on relève la participation active d'équipes de Montpellier, Nice, Toulon, Marseille, Perpignan, Orléans, Nancy, Strasbourg, Nantes, Brest, Lille, Grenoble ; la volcanologie est bien présente dans les principaux centres de recherche nationaux. Corrélativement de nombreux jeunes chercheurs ont manifesté leur enthousiasme et leur compétence, un recrutement plus important devient indispensable pour bénéficier de ces talents nouveaux et pour préserver à long terme le bénéfice des efforts entrepris.

Il convenait également de veiller à ce que, forts des enseignements de la Soufrière, ces compétences puissent être mises au contact des volcans actifs et de leurs manifestations éruptives. Sur la base du concept de "volcans laboratoires" plusieurs opérations pluridisciplinaires ont été conduites. Les volcans actifs français et italiens ont été bien sûr les plus fréquentés, avec une mention toute particulière pour l'Etna et le Piton de la Fournaise. Les volcans mexicains et d'Amérique centrale, ainsi que les volcans indonésiens, ont élargi le champ
expérimental et permis d'accéder aux principaux types de volcans et de manifestations éruptives. Si on ajoute des fréquentations plus ponctuelles des volcans japonais, africains, américains, les équipes françaises ont ainsi eu l'occasion de participer, depuis les événements de la Soufrière, aux observations et aux études de quelques dizaines d'éruptions de types variés, ou reprises d'activités. Plusieurs éruptions de l'Etna, le Stromboli, les Champs phlégréens, trois éruptions du Piton de la Fournaise, Ardoukoba et le Rift d'Asal, le Krafla en Islande, le Mont Cameroun, le Mont USU au Japon, La Soufrière de St Vincent aux Antilles, le Colima et El Chichon au Mexique, le Poas et l'Arenal au Costa Rica, le Momotombo au Nicaragua, le Merapi et le Galunggung en Indonésie, les volcans hawaïens et le Mont St Helens aux Etats Unis, etc..., ont fourni les occasions d'une indispensable pratique des phénomènes éruptifs dont l'expérience et les enseignements qui en découlent manquaient cruellement pour la plupart d'entre nous en 1976.

## LE DEVELOPPEMENT DES CONCEPTS

Il ne suffit pas de fréquenter les volcans pour les comprendre, de même qu'il ne suffit pas de se doter de techniques et de regrouper des compétences pour accomplir des gestes scientifiques significatifs. L'action devait donc être organisée en fonction d'objectifs scientifiques cohérents et de sites d'application judicieusement choisis. Toutefois des choix ne s'opèrent efficacement que sur la base de connaissances suffisantes. Comment choisir par exemple un volcan plutôt qu'un autre si on ne dispose pas de données suffisantes ? L'état initial décrit plus haut était tel, qu'il était parfaitement illusoire, voire même dangereux, de proposer au départ des orientations trop définitives. De plus, tant que les mécanismes demeurent mal connus, l'analyse de systèmes complexes ne procède efficacement que par comparaisons. Il s'agissait donc avant tout de trouver une adéquation entre, les moyens du programme, les compétences disponibles, et une démarche fondée d'une part sur une réflexion thématique et d'autre part sur des opérations pluridisciplinaires coordonnées sur des "volcans laboratoires" choisis pour leur représentativité de dynamismes et de situations géodynamiques caractéristiques. Au fur et à mesure de l'avancement des recherches et des résultats acquis se sont rationalisés les critères des choix et affirmées les priorités.

Les fruits de cette réflexion thématique apparaissent aujourd'hui et ils vont au delà du strict domaine de la volcanologie. La pétrologie des roches magmatiques reposait essentiellement, et repose encore, sur les diagrammes de phases de systèmes simples et des équilibres entre phases minérales cristallines dans les roches. Les propriétés physico-chimiques des magmas étaient pratiquement ignorées et ne faisaient l'objet que de quelques travaux épisodiques ou de références aux résultats de la métallurgie et de l'industrie verrière. Un programme de recherche fondamentale en volcanologie devait prendre l'initiative de travaux pluridisciplinaires sur les liquides et verres silicatés, initiative qui plaçait la communauté scientifique française en position de pointe à l'échelle internationale. La démarche rationnelle analytique, partant de l'étude des systèmes simples, ne peut que progressivement déboucher sur la modélisation de systèmes complexes représentatifs de magmas naturels. Néanmoins des progrès décisifs ont été accomplis, tant sur le plan des mises au point méthodologiques que sur celui de l'analyse des propriétés structurales et thermodynamiques de ces liquides : les propriétés de transport et les grandeurs thermodynamiques ont été déterminées dans des systèmes simples. Des méthodes de simulation ont été mises au point dans le but d'extrapoler les résultats acquis et d'appréhender les systèmes plus complexes.
Des résultats significatifs ont été acquis concernant les solubilités des constituants volatils essentiels, eau, gaz carbonique, gaz rares. Les relations structurales liquide/verre ont été appréhendées ainsi que les propriétés structurales ponctuelles des éléments en solution.

Il est évident que ces recherches fondamentales, de longue haleine, doivent être poursuivies dans l'esprit qui a été défini, avec une forte participation de collègues physico-chimistes.

A ces travaux est associée la réflexion entreprise sur la chimie des gaz et aérosols volcaniques qui doit prendre en compte à la fois les solubilités dans les magmas et les modifications au cours du transport dans l'édifice volcanique et dans l'atmosphère. Outre les progrès technologiques signalés plus haut, on dispose maintenant de données fiables concernant les abondances élémentaires et isotopiques des gaz magmatiques de différents types de volcans. Des débats scientifiques essentiels émergent sur les mécanismes de dégazage du manteau, les interactions liquides silicatés/phases gazeuses accompagnant les intrusions de magmas et les processus éruptifs, la formation et les modalités de transport des aérosols dans l'atmosphère, la contribution du volcanisme à la Chimie de l'atmosphère, etc... Soulignons par exemple les contributions apportées à la géochimie des gaz rares actuellement en plein développement, ainsi que l'analyse des empreintes des anciennes manifestations volcaniques enregistrées par les dépôts d'aérosols dans les glaces polaires ou glaciaires.

En relation avec les processus d'intrusions et d'extrusions des magmas, les déformations des édifices volcaniques offrent les moyens d'en analyser les mécanismes et de les quantifier. Complétant les développements technologiques et les investigations conduites sur différents volcans, des modèles ont été adaptés, perfectionnés, et appliqués aux cas ayant fait l'objet de mesures précises et suffisamment réitérées. Ils ont fait la preuve de leur capacité à fournir une bonne simulation des observations effectuées. Des études expérimentales de la fracturation, au laboratoire, complètent les différents aspects des travaux qui ont été entrepris dans ce domaine de la tectonophysique des volcans, qui est maintenant en plein développement, et qui sera aussi essentiel pour l'analyse des surfaces planétaires que pour la prévision des éruptions.

Cette réflexion, située très en amont de la recherche volcanologique, a été cependant étroitement associée à celle menée sur les propriétés des magmas et les dynamismes éruptifs, en relation avec les investigations conduites sur les volcans laboratoires. Dans ce cadre, les progrès les plus essentiels portent sur la mise en évidence de cycles éruptifs complexes dans l'histoire des volcans, sur l'analyse des dynamismes éruptifs essentiels, et sur les relations entre les dynamismes éruptifs et l'évolution des propriétés des magmas et des processus de leur genèse et différenciation. C'est ainsi que les interactions eau-magma jouent un rôle moteur dans l'induction des manifestations éruptives phréato-magmatiques dont la fréquence et la banalité ont été démontrées, même pour des volcans avant des manifestations essentiellement effusives. De nouveaux types de dynamismes ont été précisés, tel que celui correspondant à l'éruption du Mt St Helens et qui a été depuis, mis en évidence sur d'autres volcans comme le Colima, le Popocatepelt, le Krakatau, et la Soufrière de Guadeloupe ! Il a été précisé que les manifestations éruptives d'un même volcan évoluent au cours de son histoire suivant des stades successifs qui, dans le cas des volcans de l'axe trans-mexicain, s'enchaînent suivant une logique alternant des périodes de calme relativement longues et des périodes plus courtes de forte activité. De telles alternances de phases de rePOS et de forte activité semblent se retrouver à l'échelle régionale, comme le montrent les travaux de téphrochronologie menés en mar Thyrénienne. Ces observations conduisent
à s'interroger sur la correspondance entre cette rytmicité éruptive et la dynamique interne et externe de notre planète. Il apparaît dès à présent, à l'échelle d'un appareil, que les types et la rythmicité des événements éruptifs sont, d'une manière schématique, contrôlés par trois types de facteurs qui tiennent : premièrement à la morpho-struture des édifices, deuxièmement aux propriétés intrinsèques des magmas et des réservoirs magmatiques superficiels, troisièmement aux mécanismes d'extraction des magmas à partir des matériaux mantelliques.

La destabilisation de l'édifice joue un rôle essentiel dans une manifestation du type St Helens, de même que l'installation et le développement de systèmes phréatiques accroissent les possibilités de manifestations phréato-magmatiques. Les variations de composition des magmas, en cours de refroidissement et de cristallisation dans des réservoirs superficiels, aboutissent à des enrichissements en constituants volatils dont la nucléation, associée à des mouvements tectoniques, induit l'émission de coulées, de cendres ou de ponces. Ces nucléations des constituants volatils, précédant les manifestations éruptives, ont été aussi clairement mises en évidence pour l'Etna par l'analyse de ces constituants dans les inclusions vitreuses des différentes phases minérales retraçant l'histoire de la cristallisation du magma. Elles sont aussi soulignées par l'analyse, dans les émanations gazeuses, des abondances relatives des descendants radioactifs de vie courte de l'Uranium et du Thorium. Ces dégazages préalables sont également perçus par une élévation des émissions de CO₂ et de composés halogènés dans l'environnement du volcan avant l'éruption de 1983.

Certaines éruptions sont, par contre, étroitement corrélées à l'injection d'un magma d'origine profonde dans les réservoirs superficiels en cours de différenciation. Les contrastes de compositions et de températures, entre ce magma "juvénile" et un magma superficiel plus évolué, conduisant à l'expression de manifestations fortement explosives, de type St Vincent par exemple. Ces "mélanges de magmas" ont clairement été établis dans de nombreux volcans andésitiques, notamment au Mexique et aux Antilles, mais ils s'expriment aussi fortement pour les volcans effusifs des frontières de plaques divergentes. Cela a été particulièrement bien illustré par l'éruption de l'Ardoukoba, qui correspond à la remontée d'un magma basaltique très primaire, contrastant avec les émissions récentes du plancher du Rift correspondant à une évolution progressive de la différenciation dans un réservoir superficiel depuis les tous derniers millénaires.

## L'APPROCHE EXPERIMENTALE, LES VOLCANS LABORATOIRES

Il est clair que la conjugaison de ces différents facteurs donne à chaque volcan, en fonction de sa position structurale, de son état d'évolution, des propriétés de surface, sa "personnalité" propre du moment, dont dépendent ses manifestations actuelles et à venir, et donc la zonéographie des risques. Il est clair que la surveillance opérationnelle d'un volcan et l'estimation des risques, doivent être en mesure de prendre en considération des différents facteurs. Les actions conduites sur les "volcans laboratoires" permettent de mesurer la distance à parcourir entre les résultats d'une démarche strictement analytique, aboutissant à l'identification des mécanismes de phénomènes observés, à l'anticipation des phénomènes sur la base d'observations ponctuelles préalables. Ces actions soulignent également deux nécessités contradictoires quant à l'optimisation de l'utilisation des moyens : l'une qui attache la qualité et l'importance des résultats à l'importance des moyens et à l'intensité des investigations engagées sur chaque système, l'autre qui tire de la diversité et des comparaisons la perception des mécanismes, la diversité et les subtilités de leurs combinaisons.
Chaque "volcan laboratoire" a fourni sont lot d'enseignements et l'occasion d'analyser des processus essentiels, mais nous avons vérifié qu'il existe un niveau minimum d'engagement de moyens, de réflexion et d'investigations scientifiques, au-dessous duquel l'efficacité de l'action et les chances de succès sont extrêmement faibles. Les résultats acquis, et qui ont été rappelés ci-dessus, découlent d'un ajustement progressif de l'action à ces considérations. L'éruption du Mont St Helens nous a enseigné un nouveau type de dynamisme éruptif, celle du Chichonal nous a permis de mieux apprécier les impacts des projections volcaniques dans la physico-chimie de l'atmosphère et de contribuer à l'analyse des circulations atmosphériques. Les volcans de l'axe transmexicain ont révélé les enchaînements et les rythmicités des différentes manifestations éruptives des volcans des domaines de subduction. Le Merapi en Indonésie, le Momotombo au Nicaragua, le Poas et l'Arenal au Costa Rica ont permis, à cause de la proximité et de l'accessibilité de leurs magmas, de préciser la composition des gaz magmatiques dans ces types de situation géodynamiques. La Soufrière de Guadeloupe a fourni l'opportunité de repérer et de mesurer les variations de composition d'un système phréatique initialement perturbé par les manifestations de 1976. L'éruption de l'Ardoukoba a illustré les mécanismes essentiels d'évolution des dorsales océaniques et de préciser les relations entre les processus tectoniques et les processus d'accrétion de la lithosphère océanique.

Le Piton de la Fournaise a souligné la diversité des comportements des volcans dits Hawatens et démontré l'impossibilité d'une extrapolation sans contrôle de résultats obtenus sur des volcans similaires, même particulièrement proches et documentés comme ceux d'Hawaï. Il a permis en outre de préciser les relations entre les manifestations éruptives de surface et les modalités de transferts par l'intermédiaire de réservoirs localisés à différents niveaux de la lithosphère.

Les Champs Phlégréens illustrent l'importance des déformations de surface préalablement à une éruption potentielle. L'Etna enfin, par la permanence et la diversité de ses manifestations, a constitué le laboratoire permanent d'essai et de contrôle des techniques et des idées. Sur ce volcan se conjuguent et peuvent être analysées :

- Les variations de composition des liquides primaires, soulignant la transition de tholéiites à des basaltes alcalins, en relation avec les propriétés de leurs sources mantelliques et de leurs processus de genèse.

- Les modalités de différenciation dans des réservoirs superficiels.

- Les rythmicités des extrusions et la diversité des phénomènes éruptifs en relation avec les réinjections de magmas primaires et l'évolution des propriétés structurales et tectoniques régionales et locales.

- Les processus de dégazages des magmas.

- Les interactions magma/eau des manifestations phréatomagmatiques.

- Les interactions magma/roches encaissantes dans les réservoirs superficiels.

- Les corrélations entre les différentes grandeurs physico-chimiques mesurées en surface et les mécanismes de migration des magmas.

Il est certain dans ce cas que sont réunies toutes les conditions qui justifient les priorités affichées et qui plaident pour l'approfondissement de l'action avec des moyens accrus. Il est certains également que l'Etna a fourni la démonstration de la cohérence et la fiabilité d'un protocole expérimental fondé sur la mise en oeuvre, à la fois, de réseaux relativement légers d'observation permanente, et de réseaux sophistiqués mobilisés pendant une durée limitée pour approfondir les investigations aux moments et en des lieux opportuns. Il a également confirmé que des manifestations éruptives n'accompagnent pas toujours des activités internes importantes et qu'elles ne constituent qu'un des aspects de l'activité d'un volcan.
LA SITUATION DES MOYENS ET DES CONNAISSANCES EN MATIERES DE
SURVEILLANCE DES VOLCANS ET DE PREVISION DES MANIFESTATIONS
ERUPTIVES

Cette présentation sommaire des travaux effectués à l'initiative
et avec le soutien du P.I.R.P.S.E.V. souligne les progrès accomplis. Sommes-
nous pour autant en mesure de répondre à notre première interrogation sur
nos capacités actuelles à faire face à une situation du type de celle de la Soufrière
de Guadeloupe en 1976 ? Ce bilan ne doit pas dissimuler l'étendue des questions
essentielles qui demeurent encore sans réponse. Il y a une marge entre les pro-
priétés d'un système simple, serait-il déjà polyconstitué du type SiO₂, Al₂O₃,
Na₂O, K₂O, à celui des magmas naturels. Des progrès importants doivent être
réalisés pour relier d'une manière univoque les déformations de surface aux
propriétés précises des champs de contraintes internes, ou les compositions
des gaz et aérosols volcaniques aux propriétés et à la dynamique des magmas
profonds. Et même pour une discipline aussi sophistiquée que la sismologie,
les besoins en équipements et en méthodes de traitement du signal sont loin
d'être totalement satisfaits pour être en mesure de répondre aux exigences
qu'impliquent des analyses fines et précises des propriétés des volcans actifs.

Aussi, l'optimisme de la réponse est encore tributaire de la poursuite des efforts
entrepris et d'une prise en considération définitivement affirmée de la volcano-
logie, sur le même rang et sur le même pied que les autres grandes disciplines
scientifiques. Cet optimisme dépend aussi de la suppression des fautes d'organisa-
tion et de la définition précise des responsabilités, éléments qui ne sont pas
de la seule compétence de la communauté scientifique et qui pourraient recréer
les confusions de 1976. La création d'un Comité supérieur d'évaluation des risques
volcaniques, auprès de la délégation aux Risques Majeurs, répond à ces inquiétudes
et fournit le cadre indispensable de concertation entre la communauté scientifi-
que, les autorités responsables des mesures de sécurité, et les mass-media.

Ces remarques générales étant faites, il ne faut pas éluder la question,
et je répondrai positivement, sur la base de l'inventaire qui a été ci-dessus
présenté et dont je souligne les points essentiels :

- La communauté scientifique dispose effectivement aujourd'hui des compétences et des moyens techniques nécessaires. Ceci ne signifie pas que ces moyens soient suffisants, en particulier pour faire face à un événement de grande ampleur, mais il s'agit essentiellement d'un aspect quantitatif et non plus qualitatif.

- Les observatoires sont convenablement équipés et impliqués dans
une dynamique de recherche qui les associe à une communauté plus large et
à une réflexion scientifique constante.

- D'une manière générale, nos connaissances des volcans actifs français se sont considérablement accrues, au point de faire l'objet des monographies actuellement en cours de réalisation sous l'égide du P.I.R.P.S.E.V. Les différentes manifestations éruptives de ces volcans sont mieux comprises. Les scénarios possibles peuvent être plus rigoureusement définis. Une zonéographie précise des risques peut être proposée.

- L'installation des réseaux d'observation a été progressivement et rigoureusement affinée, prenant en compte les fruits de la réflexion scientifique d'ensemble et les résultats des investigations conduites sur chaque site particulier. "L'étalonnage" de ces réseaux a été progressivement effectué grâce au suivi continu des observations et à la réitération scrupuleuse des mesures. Les références de base, indispensables à l'identification et à l'analyse des signaux complexes enregistrés par ces réseaux, sont acquises par ces investigations méthodiques et à long terme des systèmes surveillés.
- Les concepts et les bases fondamentales expérimentales et théoriques, nécessaires aux traitements des données et à la modélisation des phénomènes, se sont très significativement renforcés.

- Les équipes scientifiques ont acquis une pratique des différentes manifestations éruptives au contact des différents volcans actifs étudiés, et appris à coopérer.

- L'occasion a enfin été donnée de vérifier concrètement ces capacités nouvelles. Les deux éruptions du Piton de la Fournaise, qui se sont produites depuis que l'observatoire de la Plaine des Cafres est installé, ont parfaitement été appréhendées, essentiellement sur la base de la connaissance de l'histoire du volcan et des informations fournies par le réseau sismologique. Il est significatif de constater que ces succès sont à attribuer à une équipe de l'observatoire uniquement constituée de jeunes chercheurs, dont certains sont encore devant la porte d'entrée des organismes de recherche, et aucun d'entre eux n'avait connu la crise de la Soufrière.

- Il reste à exprimer le souhait que les enseignements de la Soufrière ne soient pas oubliés et que la communauté scientifique sache préserver la cohésion et l'indispensable coopération qui ne se fondent que dans l'estime et le respect du travail et des compétences de chacun.

## LA SITUATION DES RECHERCHES EN VOLCANOLOGIE PAR RAPPORT AU DEVELOPPEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE EN GENERAL

Un débat a été ouvert sur le fait de savoir si la surveillance des volcans actifs français devait faire l'objet d'un service dirigé par un organisme spécialisé, ou si elle devait s'intégrer dans l'observation scientifique de la planète qui relève de la recherche fondamentale et correspond donc aux vocations des observatoires et Instituts de Physique du Globe.

La seconde solution a été retenue, elle impose au C.N.R.S. et au Ministère de l'Education Nationale le devoir de maintenir une recherche effectivement active dans ce domaine. Sans cette condition, la communauté scientifique serait vite démobilisée et l'état des observatoires retournerait rapidement à la situation antérieure de somnolence, même s'ils sont animés par un Institut prestigieux qui n'inscrirait la volcanologie qu'au second rang de ses ambitions scientifiques. Cette responsabilité vis à vis de la nation et donc cette mission si elle est acceptée, ne peuvent être assumées et valablement accomplies que si elles s'inscrivent dans une ambition scientifique majeure, capable de motiver les chercheurs au point qu'ils conçoivent les observatoires comme des outils fondamentaux de leur recherche inscrits au niveau des priorités affichées en matière de grands équipement scientifiques.

Nous avons donc à nous interroger sur le fait de savoir si la volcanologie doit être considérée comme l'un des grands axes de recherche des sciences de la terre modernes et si nous pouvons donc afficher les priorités qui en découlent. Les travaux qui sont présentés au colloque peuvent aider à préciser cette réflexion, sans laquelle l'inventaire précédent serait très insuffisant. Il est en effet facile de dresser une liste de résultats acquis s'ils ne sont pas situés par rapport aux objectifs à atteindre, ou hiérarchisés par rapport à ceux des autres travaux scientifiques.

Cet exercice est très périlleux, et souvent pratiqué sans ménagement, et avec beaucoup d'intolérance ou de prétention scientifique. Soyons donc réalistes et humbles mais n'abdiquons pas pour autant de nos ambitions scientifiques si elles sont fondées et ne déconsidérons pas les efforts de chacun si les résultats acquis sont de qualité.

Que l'importance de la volcanologie ne soit pas reconnue par ceux qui ne la pratiquent pas n'a rien de surprenant, mais soyons réalistes, je n'écrirai pas ces lignes si un débat sérieux n'existait pas. Les hésitations sur l'importance
qu'occupe le volcanisme dans la géodynamique n'existent plus. Les volcans jalon-
nent les frontières des plaques lithosphériques et se manifestent même à l'inté-
rieur de celles-ci. Les volcans sont les expressions de surface des transformations
internes fondamentales de notre planète. Ils véhiculent donc en surface des
informations essentielles concernant ces transformations. Mais ces volcans
jalonnent aussi l'histoire de notre planète et le débat porte essentiellement
sur l'importance à accorder au volcanisme actif actuel qui distingue en partie
la volcanologie de la pétrologie et de la géochimie des roches magmatiques.
Force est de reconnaître que l'observation des manifestations éruptives actuelles
conduit à des investigations très ponctuelles par rapport aux durées des phéno-
mènes géologiques.

De même les processus éruptifs ne constituent que des manifestations très super-
ficielles de transformations qui s'échelonnent sans doute depuis le noyau terrestre,
et donc à l'échelle des dimensions de la planète.

La question essentielle est donc bien de savoir si l'observation du volcanisme
actif n'est pas limitée dans ses ambitions par les remarques ci-dessus et par
rapport à tous les enseignements déductibles de l'étude des formations volcaniques
anciennes et de la pétrologie des roches magmatiques en général.

La première réponse à cette interrogation est fournie par référence
à la démarche fondamentale de la géologie qui s'appuie sur l'observation et
l'étude des phénomènes actuels. L'éruption du Mt St Helens nous a enseigné
un nouveau type de dynamisme ce qui permet de reconsidérer et mieux analyser
les empreintes des éruptions passées. L'activité actuelle du Rift d'Asal est une
expérience en vraie grandeur des processus tectoniques et d'accrétion au niveau
des dorsales. Inutile de multiplier les exemples, les volcans en activité sont
autant de laboratoires naturels qui nous offrent la possibilité d'observer et d'ana-
lyser en vraie grandeur les processus et des mécanismes essentiels qui opèrent
dans les transformations fondamentales de la lithosphère.

Seules nos compétences et nos possibilités technologiques limitent ce champ
expérimental fabuleux. L'inventaire précédent démontre que nous nous hissons
au niveau de cette ambition d'une physique rigoureuse qui donne aux volcans
leur véritable statut de laboratoires naturels. Nous percevons aussi combien
les progrès technologiques actuels offrent, à ce titre, d'espérances aux efforts
que nous poursuivons.

La seconde démarche de la géologie est fondée sur l'expérimentation in vitro.
Tenter de reproduire les processus naturels pour mieux en identifier les méca-
nismes et les paramètres de contrôle essentiels n'est-il pas présomptueux pour
des systèmes naturels qui impliquent des températures et des pressions élevées ?
Il n'est pas douteux, par exemple, que les connaissances des propriétés
physico-chimiques des liquides silicatés ont été largement tributaires de nos
limites expérimentales. Mais regardons là aussi les progrès accomplis et toutes
les perspectives offertes, par exemple, par les cellules diamant, par les divers
dispositifs permettant une expérimentation à haute température et à haute
pression. Le P.I.R.P.S.E.V. a apporté à ce titre son concours d'une manière signi-
ficative, quelques illustrations de cette action nous sont fournies dans le cadre
du colloque : implantation d'une nouvelle équipe à Strasbourg se consacrant
aux travaux de fracturation expérimentale, nouveaux développements d'un disposi-
tif haute pression haute température à Orléans, expérience de mesure de la
vitesse de propagation du son dans les liquides silicatés, platine de microscope
permettant d'étudier les propriétés des inclusions vitreuses à haute température
et haute pression, étude expérimentale de la convection à l'Institut de Physique
du Globe de Paris. Ces dernières expériences, sur la convection illustrent bien
l'importance de cette approche et les indispensables développements d'une volca-
nologie physique capable d'analyser finement les processus et de les intégrer
dans une modélisation quantitative des systèmes et des phénomènes. De même, les concepts et les résultats expérimentaux de la fracturation hydraulique ont été repris pour éclairer les mécanismes d'intrusions des magmas dans la lithosphère à petite et à grande échelle, comme l'illustre le cas du Golfe de Tadjourah et du Rift d'Asal.

Le volcanisme actif nous permet donc d'appréhender directement les processus qui façonnent les propriétés de la lithosphère : intrusions de masses magmatiques, différenciations de ces magmas par étapes complexes à différents niveaux, interactions de ces magmas avec leur encaissant, nucléations et transferts de constituants volatils, mise en place de systèmes géothermaux, dépôts métallifères, interactions avec l'hydrosphère et l'atmosphère. Les travaux qui nous sont présentés au colloque répondent donc bien à des préoccupations essentielles des sciences de la terre et s'inscrivent dans le développement d'une physique des milieux naturels obligatoirement pluridisciplinaire et combinant des approches itératives de l'observation de l'exprimentation et de la modélisation.

Il nous est permis d'autre part de nous interroger sur la signification du volcanisme actif, au-delà des processus des transformations de la lithosphère, à l'échelle de la géodynamique globale et de ce que nous pourrions désigner par "dynamique instantanée de la planète". Quelques résultats présentés dans ce colloque commencent à éclairer cette interrogation :

- Sur le plan de la chronologie, la perception de l'évolution d'un volcan a été fortement précisée et transformée. Cette évolution se révèle être fondamentalement discontinue, alternant des phases relativement longues de calme relatif et des phases relativement courtes de forte activité. Ces observations ont été effectuées tant au niveau des volcans aériens que de l'activité des dorsales : Rift d'Asal, zone Famous, etc... Seules les dorsales rapides s'écartent sans doute sensiblement de cette règle.

Un facteur 10 à 100 existe entre les durées de ces phases. Si l'on considère également la durée des éruptions par rapport à la durée des phases actives, on parvient à la conclusion que la mise en place des magmas opère d'une manière discontinue et brève par rapport à la dynamique globale de la planète.

- Il a été montré par ailleurs que des phénomènes éruptifs importants correspondent aux réinjections de magmas d'origine profonde dans des réservoirs superficiels. Ces "mélanges de magmas" établissent donc une correspondance directe entre des phénomènes éruptifs et des transferts de masse d'origine profonde.

- Un autre résultat capital nous est fourni par l'observation structurale et texturale des matériaux péridotitiques témoins directs de ce qui se passe dans le manteau. Il est montré que l'extraction des magmas est d'une certaine manière "pulsée" par le jeu combiné : de la fusions partielle, de la rétention des liquides formés contrôlée par les propriétés rhéologiques des liquides et des phases solides, et de la fracturation hydraulique lorsque la quantité de liquide formée est suffisante.

- Si l'on ajoute à cela les variations fortes des solubilités des constituants volatils en fonction de la pression par exemple, et les mécanismes de leur nucléation et de transferts rapides, on parvient à un modèle qui implique une dynamique discontinue des transferts de matière à travers la lithosphère qui renforce la correspondance étroite entre les manifestations externes des volcans et l'évolution des transformations internes du manteau.

Cette réflexion nous invite à la fois à approfondir et à élargir notre analyse des volcans à l'échelle de la planète suivant la notion "d'observatoire mondial de volcanologie". Cette notion intègre d'autres préoccupations nécessitant
l'établissement de bilans globaux, comme par exemple l'étude de la contribution du volcanisme à la physico-chimie de l'atmosphère et ses répercussions météorologiques et climatiques. Elle rejoint des ambitions comparables telles qu'elles sont exprimées par exemple dans le programme Geoscope français et le programme international Global change.

Si nous considérons enfin la terre comme l'un des objets d'étude de la planétologie et si nous organisions depuis l'espace un programme d'étude de cet objet, hésiterions-nous à prévilégier l'observation des volcans actifs ?

Les travaux qui sont présentés constituent, certes, une modeste contribution à la réalisation d'objectifs dont l'ambition vient d'être soulignée. Mais ils représentent un effort collectif important, et déjà extrêmement positif, qui amène au moins la communauté scientifique à reconsidérer certains éléments essentiels de sa réflexion, à revoir les échelles d'observation des processus magmatiques et certaines données de la pétrographie et de la géochimie, à repréciser nos modèles fondamentaux de géodynamique et d'une manière générale à redéfinir la place du volcanisme parmi les grandes interrogations scientifiques actuelles.
GROUPES SPECIALISES
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# GROUPE "HISTOIRE DES VOLCANS ET RISQUES VOLCANIQUES"

par P.M. VINCENT

## INTRODUCTION

La surveillance d'un volcan potentiellement dangereux suppose la connaissance préalable de son histoire. Ce n'est souvent pas le cas. Pour être utilisable cette histoire doit inclure non seulement la chronologie des dépôts et leur extension, mais aussi la nature des phénomènes qui ont présidé à leur mise en place. La compréhension des dynamismes est donc essentielle à cette reconstitution, comme elle l'est à l'établissement des cartes de risques.

Les progrès importants réalisés ces dernières années viennent beaucoup de l'observation de nouvelles éruptions ou d'une nouvelle étude de dépôts historiques : la volcanologie est un domaine privilégié de l'application du principe de l'uniformitarisme. La prévision "géologique" procède du même principe inversé : "ce qui s'est déjà produit se reproduira". Elle a ses limites ; en particulier un événement cataclysmique peut ne pas s'être produit, au stade d'évolution d'un volcan, tout en étant prévisible géologiquement : c'est pourquoi la comparaison avec des volcans similaires reste indispensable.

Les chercheurs du groupe ont travaillé dans toutes ces directions, et leurs résultats -nombreux comme on pourra en juger par la bibliographie-sont apparemment assez dispersés, et de ce fait difficiles à synthétiser. Plutôt que de présenter un catalogue, il a été choisi de mettre l'accent sur quelques thèmes du groupe où les recherches dans le cadre du PIRPSEV ont permis de faire progresser nos connaissances de façon significative.(On se reportera aux chapitres sur les volcans-laboratoires pour les thèmes communs).

## HISTOIRE DES VOLCANS ET STADES DE DEVELOPPEMENT

Pour les volcans hawaïens, on sait depuis plus de 30 ans que leur édification ne procède pas de façon linéaire mais par étapes successives. Le modèle proposé s'est avéré correct pour des appareils étudiés plus récemment comme ceux de la Réunion. Cependant le bouclier du Piton de la Fournaise présente une variante inédite avec ses 3 calderas emboîtées de taille décroissante. Ce fait a été interprété comme le résultat de la migration vers le haut d'une chambre magmatique profonde, dont la taille décroîtrait aussi avec le temps. La dernière caldera est ouverte sur la mer, et les levers off shore viennent de confirmer une hypothèse antérieure qui liait cette particularité à de grands glissements sous-marins du flanc libre.

Pour les volcans des zones de subduction on pouvait douter que leur variété et leur complexité puissent recouvrir une logique quelconque. Les grands volcans de l'Axe Transmexicain ont permis de mettre en évidence aussi une succession de stades de développement. Dans le cas le plus simple (Toluca) à un appareil primitif andésitique représentant l'essentiel du volume et du temps, succède un volcanisme dacitique syn et post-caldera d'importance décroissante avec le temps. L'évolution "normale" peut être modifiée par des causes soit internes -réalimentation en magma basique profond- soit externes -destabilisation d'un flanc menant à un événement de type St Helens. Ce modèle simple avec ses variantes, établi pour les volcans à vie longue du Mexique, s'est avéré valable pour d'autres volcans comme la Grande Découverte en Guadeloupe ou la Montagne Pelée à la Martinique. D'autres études sont nécessaires pour connaître son degré de généralité, mais là où il s'applique, c'est un outil d'analyse intéressant. On peut noter que chaque stade a ses types de risques propres, les risques maxima étant associés au passage d'un stade à l'autre.
L'existence de ces stades a été expliquée en liaison avec la profondeur des chambres magmatiques et leur comportement en système fermé ou non. Cela reste assez spéculatif, mais c'est un pas vers la compréhension des volcans andésitiques.

Au delà des différences évidentes, il est intéressant de noter une analogie fondamentale entre le modèle hawaïen et le modèle "Toluca" (appareil primitif de grand volume et de longue durée, volcanisme post-caldera différencié à vie relativement brève).

## LES EVENEMENTS DE TYPE MONT ST HELENS

L'éruption dramatique du Mont St Helens, le 18mai 1980, a fait faire de grands progrès à la volcanologie. Son apport principal est d'avoir permis la compréhension d'un mécanisme éruptif nouveau, qui se matérialise sur le terrain par 3 éléments : une coulée de débris, formée des matériaux d'un flanc du volcan destabilisé, un dépôt de "blast", de faible épaisseur mais de grande extension latérale, et un "cratère d'avalanche", en fer à cheval, cicatrice de départ du glissement de terrain initial. Une éruption préhistorique peut être caractérisée comme étant "de type St Helens" quand ces 3 éléments sont associés. Le 1er exemple complet découvert l'a été à la Soufrière de Guadeloupe, expliquant de façon simple les "lahars" de St Claude et la situation du dôme dans un fer à cheval entaillé au flanc Sud de la Grande Découverte. Plus récemment a été trouvé un second événement analogue au flanc Ouest cette fois du même volcan, attestant la possibilité qu'une éruption de type St Helens se répéte sur un même appareil, à quelques milliers d'années d'intervalle -et pas nécessairement sur la zone fragilisée par la 1ère éruption comme on pouvait le penser. L'exemple découvert au Colima, Mexique, va dans le même sens : le volcan actif du Fuego est installé dans le cratère d'avalanche du Paléo-Fuego, mais là ce sont les 3/4 du volcan qui se sont écoulés en une coulée de débris étalée sur 400km2. Le dernier exemple complet découvert est encore plus étonnant : il s'agit du Popocatepetl, où le volume d'une seule coulée de débris atteint 28km3 : c'est à ce jour le record mondial.

A ces 5 exemples complets connus provenant de 3 volcans, viennent s'ajouter de nombreux cas incomplets où des coulées de débris, sans dépôt de blast associé, sont présumées résulter du même dynamisme. Il est clair dès maintenant que les événements de type St Hélens, dont l'existence n'était pas connue il y a 4 ans, ne sont pas aussi exceptionnels qu'on l'a cru au début. C'est une donnée nouvelle dont l'importance pour l'établissement des cartes de risques et la surveillance des volcans est évidente.

Si une coulée de débris de plusieurs km3 est immergée en mer en quelques minutes, on comprend que cela puisse produire un tsunami majeur. C'est ce qui se serait produit en 1883 au Krakatau, suivant une interprétation nouvelle qui sera testée par des travaux en mer fin 1984.

## LES ERUPTIONS DE TYPE ST VINCENT

Depuis l'époque historique La Soufrière de St Vincent est caractérisée par l'alternance d'éruptions très explosives à nuées retombantes -donnant des coulées pyroclastiques de cendres et scories- et l'extrusion tranquille de dômes de lave. Des dépôts de nuées St Vincent ont été trouvés par les chercheurs du groupe sur de nombreux volcans andésitiques. Dans quelques cas bien documentés, ces dépôts, contenant des blocs de dôme de même composition, sont caractéristiques d'une période de la vie du volcan s'étalant sur quelques milliers d'années, formant un stade de son évolution c'est le cas par exemple à la Montagne Pelée (Martinique) ou au Pico d'Orizaba (Mexique) - en dehors de la Soufrière de Saint Vincent elle-même. Dans
pratiquement tous les exemples étudiés, ont été trouvés des mélanges de magmas acide-basique, expliquant le caractère anormalement explosif de ces éruptions à ne considérer que la basicité moyenne de leurs produits (andésite basaltique). Cependant, en 1979 à St Vincent même une éruption relativement modeste a eu son caractère explosif produit -ou accentué- par la présence d'un lac, comme en témoignent les caractères de l'éruption et la température assez basse de ses dépôts.

On peut dire que les nuées St Vincent -dont l'importance volcanologique a été sous-estimée -ont une signification dans l'histoire du volcan ; elles supposent une réinjection de magma basique alors qu'il existe déjà une chambre superficielle différenciée, ce qui semble exclure leur apparition au stade de l'appareil primitif.

## L'EAU ET LES VOLCANS

Discrète ou prépondérante, l'influence de l'eau météorique sur le déroulement de beaucoup d'éruptions volcaniques a été reconnue au fil des années. Les travaux du groupe ont largement contribué à cette banalisation du phréato-magmatisme (hydromagmatisme serait plus heureux).

Un modèle thermodynamique a été proposé, qui relie l'énergie des éruptions à la nature du magma et au rapport volumique eau/magma. Le phréatomagmatisme produisant surtout des appareils à vie courte, monogéniques, le modèle concerne aussi ces types d'appareils (maars-anneaux de tuf-cônes de tuf par ordre d'énergie décroissante).

Le risque d'explosions phréato-magmatiques concerne tous les volcans, y compris ceux dont l'activité est essentiellement effusive (Etna, Fournaise). Il est lié à un facteur externe -l'eau météorique- qui peut être permanent ou non : dans le premier cas seulement il pourra être pris en compte par les cartes de risques.

## LES RYTHMES VOLCANIQUES

Les volcans laboratoires fournissent quelques bons exemples où la multiplication des datations a permis de connaître les rythmes volcaniques à différentes échelles.

A l'échelle d'une province, on peut citer les travaux en mer tyrrhénienne, concernant le volcanisme campanien et éolien depuis 150.000 ans. L'exploitation des carottes des missions Antivolc devrait fournir des informations comparables pour les Antilles.

Dans cette région, un lien entre activités volcanique et tectonique semble ressortir des nombreuses datations au 14C.

Du point de vue des risques volcaniques, ce sont bien sûr les rythmes des derniers milliers d'années qui sont les plus utiles. Les résultats obtenus à La Montagne Pelée en sont un bon exemple.

Les travaux effectués sur les carottes de glace de Terre Adélie, surtout méthodologiques pour le moment, concernent les cinq derniers siècles. Il y a là une réelle possibilité de situer dans le temps les éruptions majeures de l'hémisphère Sud depuis plusieurs milliers d'années.

## QUELQUES REMARQUES ET PROPOSITIONS

**Géochronologie** : Le groupe "Histoire des volcans" est très dépendant des datations absolues. Il est limité dans son activité par la quasi-saturation des laboratoires travaillant sur le 14C. Il suggère que ce problème soit traité au niveau du PIRPSEV, ainsi que celui du développement des méthodes concernant la plage de temps au-delà des limites du 14C.

**Méthodes d'étude physique des pyroclastites** : Les pyroclastites résultent du volcanisme explosif, et ce sont les meilleurs marqueurs stratigraphiques : deux raisons pour qu'elles intéressent au premier chef les
chercheurs du Groupe. La France a pris pas mal de retard dans l'étude physique des pyroclastites, qu'il faudrait combler rapidement. Le développement de nouvelles méthodes pour l'étude granulométrique et sédimentologique des formations indurées est possible. Le groupe souhaite que le PIRPSEV partage ses préoccupations dans ce domaine.

**Risques volcaniques et histoire des volcans** : Contrairement à ce que l'on pourrait croire, l'histoire des volcans actifs, même des plus dangereux, est souvent mal connue au delà de leur courte période historique. Cette constatation est préoccupante car le caractère plus ou moins explosif d'une éruption -et donc les risques qui lui sont associés- ne résulte pas que des propriétés intrinsèques du magma responsable de la reprise d'activité. Les travaux du PIRPSEV ont illustré bien des cas où cette explosivité est dépendante de conditions liées à l'histoire du volcan et du stade d'évolution atteint : transit d'un magma basique par une chambre superficielle différenciée pour les nuées St Vincent, voire pour les grandes nuées péléennes précoces comme à la Montagne Pelée ; destabilisation du flanc d'un volcan dont le conduit central est scellé, menant à des événements cataclysmiques d'une ampleur très supérieure à celle de l'explosion du Mt St Helens en 1980. Le caractère explosif peut aussi n'être dépendant que des conditions hydrogéologiques de l'appareil, comme le montrent les manifestations variées du phréatomagmatisme. Si chaque volcan à vie longue a sa propre "personnalité", c'est en grande partie aux vicissitudes de son histoire qu'il le doit, d'où la nécessité de l'approche géologique dans tout programme consacré à leur étude et à leur surveillance.

Liste des chercheurs ayant participé à l'activité du groupe et dont les travaux sont l'objet d'un résumé dans ce volume (cf. index) :

Aloisi, Angelis, Arthaud, Bachélery, Bahar, Bardintzeff, Batifol, Baudin, Belin, Blanc, Boivin, Boudal, Bourdier, Bueur, Camus, Cantagrel, Chevallier, Clocchiatti, Compare, Costarella, Coudray, Coulon, Dautria, Delmas, Desprairies, Etchecopar, Fehrenbach, Girod, Glaçon, de Goër, Got, Gourgaud, Inoubli, Jacquemin, Jérémie, Jehano, Joron, Kieffer, Kirchner, Kornprobst, Langevin, Lecointre, Legrand, Lenat, Luais, Mascarenhas, Maurette, Mergoil, Mirabile, Monaco, Mossand, Nativel, Pascaline, Perret, Philippot, Robin, Semet, Tanguy, Thompson, Traineau, Vatin-Pérignon, Vincent D., Vincent P.M., Westercamp, Zonolini.

Bulletins PIRPSEV concernant des travaux du groupe :

Numéros : 5 - 17 - 18 - 27 - 29 - 33 - 37 - 39 - 51 - 52 - 54 - 56 - 58 - 60 - 62 - 65 - 75 - 77 - 78 - 85 - 87 - 89 - 90.
### HV1
RECHERCHE ET CARACTERISATION DE MICRO-PARTICULES DE VERRE VOLCANIQUE PIEGEES DANS LES GLACES POLAIRES.
M. de Angelis, L. Fehrenbach, C. Jehano, M. Legrand, M. Maurette.

Le but principal de ce travail était de développer une nouvelle méthode pour étudier l'activité passée du volcanisme cataclysmique sur une période de ~ 100.000 ans, en essayant de mieux exploiter les niveaux "volcaniques" repérés dans des carottes de glace polaire au moyen de pics d'acidité de la glace, reliés aux retombées d'aérosols d'acide sulfurique d'origine volcanique. Ce travail est basé sur la recherche et l'analyse de microparticules de verre dans ces niveaux volcaniques de la glace. Il a tout d'abord conduit à une amélioration notable des méthodes utilisées au laboratoire de Glaciologie de Grenoble pour extraire les très faibles concentrations de particules piégées dans les glaces antarctiques, ainsi que des techniques de microcopie analytique développées dès 1970 au laboratoire René Bernas dans le cadre de l'étude d'agglutinats vitreux d'origine lunaire. Ensuite on a étudié des microverres émis lors de l'éruption récente du El-Chichon (avril 1982) qui ont été prélevés au voisinage immédiat du volcan et dans la stratosphère, et on a recherché des retombées de microverres de cette éruption dans des neiges récentes prélevées dans les régions centrales du Groenland. Les principaux résultats de ce travail sont les suivants : 1. On a découvert les retombées de microverres du El-Chichon dans les neiges du Groenland, ainsi que celles de microverres dans des niveaux de glace antarctique repérés au moyen de pics d'acidité ; 2. La simple détermination des teneurs en éléments majeurs des microverres permet dès à présent de préciser quelques caractéristiques importantes de leur éruption parente ; 3. D'autres caractéristiques des microverres, comme la présence de dépôts ultra-minces à leur surface et leur forme de lamelles ultra-minces, devraient permettre d'obtenir d'autres informations précieuses.

### HV2
PRESENTATION DE DOCUMENTS CARTOGRAPHIQUES AU 1/25000ème ET AU 1/50000ème DU VOLCAN ACTIF DU PITON DE LA FOURNAISE: SYNTHESE DES DONNEES GEOLOGIQUES ET GEOPHYSIQUES

P. Bachelery (Lab. de Géologie, Univ. de la Réunion, BP5, 97490 Ste Clotile) et P.M. Vincent (Dpt de Géologie et L.A. N°10, Univ. Clermont 2, 5 rue Kessler 63038 Clermont-Ferrand).

Deux cartographies de la zone historiquement active du Piton de la Fournaise ont été réalisées et présentées sous forme de posters. Ces documents se veulent une synthèse des données geologiques, pétrologiques, géophysiques et géochronologiques acquises ces dernières années.

Une cartographie au 1/25000ème de l'Enclos Fouqué présente la délimitation des différentes éruptions des cinquantes dernières années avec, dans la mesure du possible, indication de l'âge, du volume et de la surface, de la nature pétrographique et du type de surface des différentes coulées. Sont également mentionnées la nature et la répartition des dépôts pyroclastiques et en particulier ceux associés aux éruptions phréatiques et phréatomagmatiques historiques ou récentes. Sont enfin reportées les indications d'ordre structural : intrusions, fractures, limites de caldera et glissements.

Une cartographie au 1/50000ème présente, outre les indications relatives aux coulées historiques émises hors-Enclos, une synthèse des différentes données géophysiques, structurales et geochronologiques actuellement connues sur le Piton de la Fournaise.

### HV3
IMPORTANCE DES ERUPTIONS PHREATIQUES ET PHREATOMAGMATIQUES DANS LE VOLCANISME BASALTIQUE DU PITON DE LA FOURNAISE.

P. Bachelery (Lab. de Géologie, Univ. de la Réunion, BP 5, 97490 Sainte Clotile) et P.M. Vincent (Dpt de Géologie et L.A. N°10, Univ. de Clermont II, 5 rue Kessler, 63038 Clermont-Ferrand).

Les volcans boucliers basaltiques tel le Piton de la Fournaise, réputés pour leurs éruptions effusives peuvent également être le siège de violents paroxysmes explosifs d'origine phréatique ou phréatomagmatique.

De 1760 à 1860, au moins 5 de ces explosions (dynamisme ultravulcanien de Lacroix 1936) ont été dénombrées en zone sommitale du Piton de la Fournaise. Ces explosions, comparables à celle de 1924 au Kilauea (Decker and Christiansen 1984) sont associées à des périodes d'activité sub-permanente et font suite à d'importantes éruptions latérales permettant l'arrivée soudaine d'eau superficielle au niveau des conduits magmatiques. Elles peuvent être accompagnées de subsidences au niveau des cratères sommitaux.

Des paroxysmes explosifs beaucoup plus violents se situent par des dépôts cendreux, parfois d'âge récent (- 2300 ans > cendres de Bellecombe > - 4800 ans), affleurant à l'extérieur de l'Enclos. Leurs caractéristiques sont : (I) mise en place par retombées aériennes et déferlantes basales, (II) fragmentation importante d'un matériel essentiellement lithique, (III) vaste répartition, (IV) origine "profonde" des explosions. De tels paroxysmes phréatomagmatiques, générateurs de risques volcaniques, existent sur de nombreux volcans basaltiques et paraissent liés à la genèse d'effondrements calderiques (1790 au Kilauea, 1968 à Fernandina). Ce pourrait également être le cas au Piton de la Fournaise (contemporanéité des cendres de Bellecombe et de l'Enclos Fouqué) de même au/au Karthala.

### HV4
LES ERUPTIONS DE LA PERIODE HISTORIQUE (DEPUIS 1640) DU PITON DE LA FOURNAISE.

P. Bachelery (Lab. de Géologie, Univ. de la Réunion, BP 5, 97490 Sainte Clotilde), JF Lénat (Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise, 97418 La Plaine des Cafres).

Depuis 1640, l'activité éruptive du volcan Piton de la Fournaise est essentiellement localisée à l'intérieur de la caldera de l'Enclos Fouqué. Seuls cinq événements "hors-Enclos" sont répertoriés avec certitude soit moins de 4% des éruptions. La grande majorité de ces éruptions consistent en l'émission de coulées de lave basaltique accompagnées d'une très faible activité explosive au niveau d'évents construits sur des fissures radiales par rapport au sommet. Rares sont les paroxysmes explosifs d'origine phréatique ou phréatomagmatique (5 explosions répertoriées, toutes entre 1760 et 1860).

Au cours de l'activité historique, deux périodes peuvent être distinguées :

* 1640 à 1880 : -majorité d'éruptions en zone sommitale -fonctionnement fréquent des cratères sommitaux (lacs de lave observés en 1801 et 1852) -explosions phréatiques et phréatomagmatiques

-éruptions latérales hors-Enclos

* Depuis 1880 : -majorité d'éruptions latérales dans l'Enclos (une hors-Enclos) avec préférence au flanc Nord (1890 à 1920) ou au flanc Sud (1935 à 1950) -activité sommitale souvent de courte durée.
Pour les 50 dernières années, les Fournaise a connu en moyenne une éruption tous les 14 mois ; la période de repos la plus longue étant de 6 ans. Le taux de production de magma est estimé à 0.26 m³/s; les volumes les plus importants correspondent aux coulées d'océanites (1931 = 130 x 10⁶ m³, 1977 = 100 x 10⁶ m³).

## HV5
### SPECIFICITE DES DYNAMISMES DE NUEES ARDENTES DANS LES VOLCANS DE ZONE DE SUBDUCTION.

J.M.BARDINTZEFF, Laboratoire Pétrographie-Volcanologie, bât. 504, Université Paris-Sud, 91405. Orsay.

Plusieurs dépôts de nuées ardentes (Amérique Centrale, Antilles, Indonésie) ont été comparés.

- La pétrographie et la minéralogie sont typiques des séries calco-alcalines. Certaines nuées (Saint-Vincent) renferment en plus une paragenèse profonde.

- La variété chimique des verres signale parfois un mélange de magmas.

- Les morphologies des verres (au MEB) sont de 2 types: les verres neufs, ponceux et les verres anciens, anguleux provenant de la pulvérisation des mésostases.

- La granulométrie de la fraction cendreuse (<2mm) permet de distinguer les nuées ardentes s.s. (médiane <0,5mm), des nuées d'avalanches (>0,5mm).

Quatre grands types sont proposés :

I - Les nuées d'avalanches

IA- type Merapi, issu de la pulvérisation d'un dôme solide

IB- type Arenal, issu de la pulvérisation d'un dôme dont l'intérieur est encore liquide

II - Les nuées ardentes s.s.

IIA-type Santiaguito où l'apport de magma neuf est faible, l'explosivité résultant de la richesse en fluides d'une lave acide (dacite)

IIB- types Pelée et Saint-Vincent (rapprochés ici) où des mélanges de magma importants sont respon- sables d'éruptions très explosives.

## HV6
### OROGENIC NUEES ARDENTES: A NEW CLASSIFICATION
BARDINTZEFF J.M. Laboratoire de Pétrographie-Volcanologie, Université, Paris, France.

Thére types de nuées ardentes are classically distinguished (MAC DONALD, 1972): collapse (Merapi-type), low angle explosion (Pelee-type) and vertical explosion (Saint-Vincent-type). This classification does not take into account the production of new magma. A new classification is proposed, by the way of the comparison of nuées ardentes emitted in subduction context. All these tephra are andesitic, with the exception of Santiaguito (dacitic) and have a typical calk-alkaline mineralogy. Glasses are however of contrasting types. Angular fragments, of dacitic to rhyolitic composition, considered as old pulverized mesostases (Santiaguito, Merapi). Pumiceous glasses, 10 microns large (St. Vincent) to plurimillimetric (Arenal) of andesitic to dacitic composition, produces of new magmas. The grain size analysis show, for the split between 0,035 and 2 mm, a sigmoid curve with median at 0,30-0,40 mm for Saint Vincent and Santiaguito and at 0,45-0,60 mm when collapse occurs at Merapi and Arenal. Pour types of orogenic nuées ardentes are distinguished, according to the presence of pumiceous glasses, to the occurrence of high pressure parageneses (Saint-Vincent) and to the degree of explosivity. In this classification, the Merapi-type of MAC DONALD is subdivided into 2 types of collapsing: Merapi and Arenal. Saint-Vincent-type and Pelée-type are put together, because the differences in the eruptions are due only to the topography. Santiaguito-type, a new type, is proposed for nuées ardentes produced by high explosivity due to volatiles.

## HV7
### CORRELATIONS CHRONOLOGIQUES ET GEOCHIMIQUES DES DEPOTS VOLCANIQUES DU SUD DE LA BASSE-TERRE DE GUADELOUPE (PETITES ANTILLES) ET INCIDENCES SUR LE CYCLE RECENT.

Françoise BLANC

Institut¹ Dolomieu, LA 69 CNRS, Rue Maurice Gignoux, 38031 - GRENOBLE Cedex.

Les données de terrain et de laboratoire accumulées sur le volcanisme du Sud de la Basse-Terre jusqu'en 1981 font ressortir la complexité volcanologique de cet ensemble, notamment en ce qui concerne les pyroclastites ponceuses, et les désaccords fondamentaux entre les différents auteurs quant à la chronologie des événements.

Une nouvelle chronologie fine, établie pour la période de 500 000 - 35 000 ans, a utilisé les méthodes K/Ar adaptées aux âges jeunes (CFR, Gif) et de thermoluminescence sur quartz (CFR, Gif) ainsi que la géochimie des majeurs et des traces (Grenoble, Saclay) et la minéralogie précise (microsonde) des formations volcaniques.

Les résultats obtenus permettent d'établir une nouvelle chronologie pour la succession des grands ensembles Chaîne Axiale, Chaîne de Bouillante, Monts Caraïbes, volcans de la Grande Découverte (Soufrière) et de la Madeleine. les modifications chronologiques de l'activité volcanique de la Basse-Terre placent la fin du cycle des Pitons de Bouillante vers 600 000 ans, celle de la chaîne andésitique de Bouillante à 244 000 ans et le début de l'activité des Monts Caraïbes à 500 000 ans. De plus, et ceci est important, une phase Carmichaël est mise en évidence entre 150 000 et 100 000 ans, début du cycle Madeleine-Soufrière. Cette phase comporte des événements explosifs (ponces à quartz, ponces andésitiques) suivis d'épisodes effusifs de grand volume. Entre cette phase et la phase Madeleine (29 000 ans) une période d'accalmie, insoupçonnée auparavant, aurait duré 70 000 ans.

Ces données contribuent à une meilleure connaissance des volumes mis en jeu au cours des divers cycles éruptifs et permettront d'établir les bilans quantitatifs de l'évolution volcanique du Sud de la Basse-Terre.

## HV8
### PALAGONITISATION SYNERUPTIVE DANS LES ANNEAUX DE TUFS HYALOCLASTIQUES.

Boivin P., Camus G., Goër de Herve A. de, Bourgaud A., Kieffer G., Mergoll J., Vincent P.-M.

Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS, 5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand.

Vingt ans après l'éruption sous-marine de 1957-1958, les hyaloclastites de Capelinhos (Faial, Açores) présentent deux faciès différents:

- l'un, meuble, constitue l'essentiel de l'anneau de tufs;

- l'autre, consolidé, palagonitisé, est limité aux abords immédiats de la cheminée et à son remplissage, jusqu'à 2-3 mètres au-dessus du niveau de la mer.

Ceci suggère que pendant l'éruption la zone de la cheminée a été suffisamment chaude (env. 80 à 100°C.) pour qu'apparaisse une palagonitisation rapide. Dans ce faciès consolidé les éléments présentent une auréole de palagonite épaisse de 10 à 12 microns, associée à une fringe de phillipsite; calcite et zéolite remplissent les bulles et les méats.

Le caractère synéruptif de cette consolidation est attesté par l'observation d'appareils hyaloclastiques antérieurs, au niveau de la Costa da Nau, face au Capelinhos: des panneaux décamétriques de hyaloclastites stratifiées y ont subi une subsidence intracratérique sans présenter aucun signe de dislocation, qui n'aurait pas manqué d'affecter des produits meubles.

Cette palagonitisation synéruptive a deux conséquences:

- elle tend à isoler le conduit de la mer, favorisant l'apparition de l'activité strombolienne ultérieure;

- elle favorise la préservation de la partie centrale des structures hyaloclastiques, en mer (Açores, Islande, etc.) comme sur terre ("brèches palagonitiques" sous-lacustres du bassin du Puy en Velay, et du Cantal).

Boivin P. et al., 1982, Coll. S.F.M.C. "Interactions basalte-eau de mer à basse température", Paris. Abstr.
HV9

ACTIVITE PHREATOMAGMATIQUE ET NATURE DU MAGMA

Boivin P., Camus G., Goër de Hervé A. de, Gourgaud A., Kieffer G., Mergoil J., Vincent P.M.

Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS, 5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand.

On constate qu'en contexte de volcanisme différencié (Açores et Champs Phlégréens), l'activité phréatomagmatique subaérienne, engendre le plus souvent des appareils de type "anneaux de tufs", exceptionnellement des maars. Un tel comportement est fondamentalement différent de celui des laves basaltiques qui dans les mêmes conditions engendrent systématiquement des maars.

La phénoménologie, la morphologie, la sédimentologie, et la lithologie, suggèrent que la succession: maar, anneau de tufs, cône de tufs, correspond à des des activités de moins en moins violentes.

Pour les magmas basiques, la transition maar-anneau

de tufs apparaît avec le volcanisme subaquatique; pour les magmas différenciés qui se caractérisent par une énergie calorifique plus faible, cette transition se fait en milieu subaérien

Un modèle thermodynamique, mettant en évidence le rôle de la quantité d'eau disponible (diagramme ci-contre), est proposé, il semble adéquat pour rendre compte des observations de terrain.

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

Boivin P. et al., 1982, Bull. Volcanol., 45, 1, 25-39.

HV10

RISQUES PRESENTES PAR LE POPOCATEPETL

Christian BOUDAL, Claude ROBIN

Université et LA 10 - 5, rue Kessler - 63038 Clermont-Fd

Les dynamismes caractérisant l'activité holocène et antérieure du Popocatepetl sont les suivants : coulées, éruption de type St Helens, coulées pyroclastiques, éruptions pliniennes (ponces et cendres). Son activité récente montre une prépondérance des éruptions fortement destructrices, réparties sur 3 grands cycles de nuées St Vincent (± 10.000ans B.P., de 5000 à 4000ans et de 1200ans B.P. à l'Actuel).

Depuis 1920, le volcan est dans un stade fumerollien. Toutefois, des observations durant la dernière décennie (recrudescence des fumerolles, panache important, régression du glacier) suggèrent que l'on est peut-être au terme d'une phase de quiescence. Les risques que présente le volcan sont les suivants :

- Coulées : forte probabilité d'épanchements limités au cône.

- Événement de type St Helens : le cône a atteint un degré de construction suffisant pour qu'un tel événement se reproduise. Son effet déstructeur dépendrait de la direction prise par la coulée de débris. Vers le SE, plus de 100.000 personnes seraient concernées.

- Nuées Saint-Vincent : La dernière éruption de ce type ayant entre 500 et 800ans, fréquence observée dans les cycles, ce type d'éruption est très probable. Les secteurs NE, S et SE sont les plus menacés. 200.000 habitants sont concernés dont 55.000 dans une zone à hauts risques.

- Retombées pliniennes : très grande probabilité d'éruptions mineures. Dans le cas d'une forte éruption, les "Valles" de Puebla ou de Mexico peuvent être touchés, selon la direction des vents.

HV11

EVOLUTION DU VOLCAN POPOCATEPETL (Mexique)

Christian BOUDAL, Claude ROBIN

Université et LA 10 - 5, rue Kessler - 63038 Clermont-Fd

Le Popocatepetl (5450m), situé à 70km au Sud-Est de Mexico, couvre une surface d'environ 1000km2. Son évolution, comparable à celle d'autres grands volcans mexicains (Programme PIRPSEV-Mexique 79-81 et "Volcan de Colima") peut être résumée comme suit :

1 - L'édification d'un volcan de base, essentiellement effusif, sur une longue période (plusieurs centaines de milliers d'années). Cette première unité volcanologique est constituée par des andésites et des andésites acides. Le diamètre de cet appareil primitif atteint ±20km pour un volume de l'ordre de 400km3 ; des formations conglomeratiques résultent de son démantèlement partiel.

2 - La destruction de la région sommitale du volcan de base par un événement de type St Helens qui engendre la plus volumineuse coulée de débris connue à ce jour (±28km3 répartis sur 300km2). La caldera d'avalanche, elliptique, mesure environ 6,5x11km. Des coulées de cendres et ponces et des retombées aériennes dacitiques (500km2) suivent immédiatement cette éruption dont l'âge est inférieur à 100.000ans.

3 - L'édification d'un volcan moderne qui déborde largement de la caldera au Sud et à l'Est. Il comprend :

a) la mise en place d'une deuxième unité andésitique (IIA);

b) une unité supplémentaire (IIB), des basaltes aux andésites acides, épanchée latéralement, en majeure partie sur le versant est :

c) le cône terminal (±1800m de hauteur) qui comprend lui-même deux phases d'édification : le V. El fraile et le Popocatepetl sommital. Trois cycles d'activité pyroclastique intense (nuées St Vincent et épisodes pliniens) séparés par des périodes d'activité effusive caractérisent, ainsi que des mélanges magmatiques, les 15.000 dernières années de ce cône.

HV12

LES AGGLOMERATS CHAOTIQUES ET STRATIFIES DE LA MONTAGNE PELEE (MARTINIQUE). INTERPRETATION DYNAMIQUE.

Georges BOUDON¹, Jean-Louis BOURDIER² et Pierre M. VINCENT²

1- Observatoire Volcanologique de la Montagne Pelée - IPG Paris

2- Département de Géologie et LA 10 Clermont-Ferrand

La Montagne Pelée est édifiée au cours de trois grands stades éruptifs. Le plus ancien ("Paléo-Pelée"), le plus volumineux et le plus long est constitué par d'importants dépôts d'écoulements pyroclastiques d'un caractère particulier appelés ici "agglomérats". Il en existe deux types :

- Les premiers (agglomérats de type Tombeau des Caraïbes) sont chaotiques, en unités décamétriques, à blocs et lapilli (50 à 60% en volume) peu anguleux et à vésiculation hétérogène : la matrice est très indurée.

- Les seconds (agglomérats de type Macouba) sont stratifiés en bancs grossiers de puissance métrique (0,5 à 3m) séparés par des interbancs fins (<30cm). Les blocs et lapilli sont abondants (60 à 70% en volume) anguleux : la matrice cendro-sableuse est compactée. Les granoclassements sont fréquents. La présence de pipes de dégazage de grande dimension, atteste de leur caractère directement éruptif.

Ces agglomérats sont interprétés comme le résultat d'un processus d'autofragmentation menagée se produisant - ou se poursuivant - au cours de l'écoulement. Ce sont des écoulements pyroclastiques, mais leur comportement et leur signification ne sont pas totalement différents de ceux des coulées de lave. Leur évolution se caractérise par le développement des trois processus : vésiculation, fragmentation, pulvérisation. Si pour les premiers, l'écoulement est turbulent, pour les seconds, il est laminaire et permet la conservation d'une stratification fine et régulière sur des distances de plusieurs kilomètres sur des pentes faibles à topographie régularisée.

Sur le plan stratigraphique, ces agglomérats constituent la quasi-totalité du premier stade d'édification de la Montagne Pelée. On ne les retrouve plus dans les stades ultérieurs bien que, magmatologiquement, les produits n'en soient guère différents. Ceci semble être une règle quasi-générale sur de nombreux volcans andésitiques.
HV13

UN EVENEMENT CATACLYSMIQUE DE TYPE MONT SAINT HELENS PEUT-IL SE PRODUIRE PLUSIEURS FOIS SUR UN MEME VOLCAN?

EXEMPLE DE LA SOUFRIERE DE GUADELOUPE.

Georges BOUDON¹, Michel P.SEMET² et Pierre M.VINCENT³

1- IPG Paris ; 2- Laboratoire Géochimie Comparée, Paris VI ;

3- LA 10, Clermont-Ferrand.

Le volcan de la Grande Découverte a été le siège, il y a 3000ans. d'une éruption cataclysmique de type Mont St Helens (BOUDON et al, 1984) ; elle correspond au premier exemple préhistorique découvert pour lequel la cratère et les différents types de dépôts sont encore conservés (cratère en amphithéâtre de 1,7x1,3km, ouvert vers le Sud ; coulée de débris de 0,5km3 sur 28km2 ; dépôts de blast, épais et composites, cartographiés sur 60km2).

Un des problèmes majeurs se posant alors était de savoir si un événement de ce type pouvait se renouveler plusieurs fois sur un même volcan. La récente découverte d'un nouvel épisode comparable, précédant celui de 3000ans de quelques milliers d'années, confirme cette possibilité. L'ouverture vers l'Ouest du cratère en amphithéâtre, de 1,5x1,5km, et la situation de la zone affectée par les dépôts (dont les différents types sont encore conservés) à 90° de celle de l'événement suivant, amène à considérer comme zone à risque volcanique toute la partie sud de la Guadeloupe. Toutefois, ces deux éruptions, similaires par l'aspect et la répartition des dépôts, présentent deux différences fondamentales. Si l'éruption de 3000ans est magmatique (éléments juvéniles abondants dans la coulée de débris et dans les dépôts du blast), celle qui la précède semble purement phrétatique (aucune trace de magma juvénile n'a été décelée jusqu'ici). Si l'on connait bien dans le cas d'une éruption magmatique, grâce au Mont St Helens, les signes précurseurs et l'évolution de la phase précédant l'explosion paroxysmale, il n'en est pas de même dans le cas d'une éruption essentiellement phrétatique, le seul cas connu de ce type étant celui du Bandat-San au Japon en 1888. Ces résultats posent en termes très différents, le problème de la surveillance du volcan.

HV14

LES STADES D'EDIFICATION DU VOLCAN DE LA GRANDE DECOUVERTE-SOUFRIERE DE GUADELOUPE.

Georges BOUDON¹, Pierre M. VINCENT² et Michel P. SEMET³

1- IPG Paris ; 2- LA 10 Clermont-Ferrand ; 3- Laboratoire de Géochimie comparée, Paris VI.

Le volcanisme récent de la Basse-Terre est représenté par deux ensembles juxtaposés :

1/ Le volcan composite de la Grande Découverte, dont l'activité terminale est représentée par la Soufrière sensu-stricto.

2/ L'ensemble érutif Trois Rivières - Moscou - Madeleine situé au Sud Est du précédent et de dimension plus modeste.

L'édification du volcan de la Grande Découverte peut être subdivisée en cinq phases principales :

1/ 200.000 - 100.000ans : Construction du cône principal (20x15km) installé sur le flanc sud des Pitons de Bouillante et du Sans Toucher.

2/ Entre 100.000 - 35.000ans : Mise en place d'importants dépôts ponceux (retombées pliniennes et écoulements pyroclastiques) dits de "Pintade" (plusieurs km3), responsables de l'effondrement de la caldera de la Grande Découverte.

3/ 35.000 - 10.000ans : Edification à l'intérieur de la caldera du massif du Carmichael, à dominance lavique.

4/ 10.000 - 3.000ans : Destruction de la partie sommitale du volcan, par deux éruptions à coulées de débris et blast associés entrainant la formation de deux cratères en amphithéâtre : l'un ouvert vers l'Ouest, de 1,5x1,2km (cratère Carmichael) ; l'autre ouvert vers le Sud de 1,7x1,3km (cratère Amic). L'orientation à 90° de ces deux structures explique la disparition des remparts ouest et sud de la caldera initiale.

5/ 3.000 ans - actuel : Edification du volcanisme Soufrière sensu-stricto à l'intérieur du cratère Amic. La mise en place du dôme de la soufrière, au XVième siècle, représente à ce jour la dernière activité magmatique du volcan de la Grande Découverte.

HV15

DONNEES SEDIMENTOLOGIQUES. GRANULOMETRIQUES ET LITHOLOGIQUES SUR LES DEPOTS DES ERUPTIONS DE 1902 et 1929 DE LA MONTAGNE PELEE (MARTINIQUE). IMPLICATIONS POUR LA DEFINITION DU DYNAMISME PELEEN

BOURDIER J.L. et GOURGAUD A.

Université et LA 10, 5 rue Kessler - 63000 Clermont-Fd

Le dynamisme "péléen", défini par les éruptions de 1902 et 1929 de la Montagne Pelée, est caractérisé par des "nuées ardentes" latérales, écoulements pyroclastiques à blocs, issus d'explosion dans un dôme en cours de formation. L'analyse de ces dépôts confirme une nette distinction entre des nuées ardentes qui ont constitué l'activité "normale" en 1902 et 1929 et quelques nuées particulièrement violentes (8 mai, 20 mai, 9 juillet et 30 août 1902).

Les nuées "classiques" présentent des dépôts grossiers d'écoulements canalisés, à population granulométrique bimodale, contenant dans la fraction de cendres grossières au moins 80% d'éléments magmatiques non vésiculés. Les dépôts des nuées paroxysmiques précités ont été identifiés sur de nouvelles bases stratigraphiques. Ils sont représentés par des produits d'écoulements canalisés mais aussi, latéralement, par des produits moyennement grossiers à fins, non canalisés, peu épais (<1m), et par des dépôts fins de déferlantes. Les dépôts d'écoulements non canalisés ont une population granulométrique unimodale sans mode grossier. Les nuées paroxysmiques contiennent dans la fraction de cendres grossières 40% (20mai) à 80% (8mai) d'éléments magmatiques vésiculés.

La mise en évidence d'écoulements pyroclastiques non canalisés, est un élément nouveau dans la compréhension des éruptions de 1902. Ceci conduit à réinterpréter l'origine de la destruction de St Pierre (par un véritable écoulement pyroclastique et non par un "souffle" latéral ou une déferlante) et à revoir le problème du risque volcanique.

HV 16

MISE EN EVIDENCE D'UNE REPONSE PHREATOMAGMATIQUE AUX AUX EMISSIONS PONCEUSES PLINIENNES DU VESUVE.

Camus G., Boivin P., Goër de Herve A. de, Kieffer G. Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS, 5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand.

A Pompéi, une coupe située près de la porta di Nola, montre les ponces de la retombée plinienne surmontées par un dépot phrétatomagmatique caractéristique: cendres pisolitiques à stratification entrecroisée.

La retombée ponceuse atteint 2m. environ, elle moule les reliefs antérieurs. Si l'on se réfère à Pline, elle correspond à l'activité du Vésuve entre le 24/08/79 vers 13h. et le 25/08/79 au matin.

Le dépot cendreux comble toutes les dépressions de la formation ponceuse. C'est à la base de cet horizon cendreux qu'aurait été retrouvée la quasi-totalité des victimes de l'éruption à Pompéi. Les données historiques et géochimiques indiquent que l'épisode phrétatomagmatique a vraisemblablement précédé l'émission des coulées pyroclastiques d'Herculanum.

Les dépôts correspondant aux éruptions pliniennes antérieures à celle de 79 montrent assez systématiquement une superposition analogue: retombée plinienne-dépôt de déferlantes.

On doit donc admettre que la chute de pression dans le réservoir, concomitante de l'émission ponceuse en régime, autorise la pénétration d'eaux vadoses dans les conduits d'alimentation, et une violente répique phrétatomagmatique qui représente vraisemblablement le risque majeur dans ce cas, tant par sa soudaineté que par l'aire intéressée (jusqu'à 20 km du volcan).

Camus G. et al., 1980, 8ème R.A.S.T., Marseille. S.G.F.éd, 78.
HV17

ERUPTIONS SOUS-LACUSTRES EN LATIUM (ITALIE).

Camus G., Goër de Herve A. de, Gourgaud A., Mergoil J.

Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS, 5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand.

Le "peperino" des monts Sabatini (Sacrofano, Baccano), comme celui des monts Albains (Albano, Nemi) se présente sous la forme de coulées de matériel phréatomagmatique issu de cratères de type maar. Les caractères de ces formations suggèrent dans la plupart des cas une mise en place par écoulements a basse température ou le milieu continu est de la vapeur d'eau à la limite de la saturation; souvent le transport a du s'achever sous forme boueuse, après condensation de l'eau.

Les coulées de peperino sont systématiquement surmontées sans discontinuité par des dépots de déferlantes presentant une lithologie comparable. Une telle superposition est exceptionnelle; dans le schéma classique, ou l'influence des eaux vadoses est de plus en plus marquée au fur et à mesure du développement de l'activité, les écoulements succèdent aux déferlantes (Laacher See).

On doit donc admettre que l'influence des eaux superficielles sur l'activité a été prépondérante au début de l'éruption, puis a brutalement diminué. La présence de bois non carbonisés dans le peperino témoigne d'un dépôt de basse température et autorise à envisager des rapports eau/magma de l'ordre de 0,5 à 1 que seuls des lacs peuvent expliquer, en contexte continental (éruption de type Kelut, Java, 1919).

L'histoire et la structure des édifices concernés sont en accord avec cette hypothèse: les écoulements n'apparaissent que dans le stade mature des édifices, alors que les éruptions antérieures ont pu engendrer des cratères susceptibles d'abriter des lacs.

Camus G. et al., 1981, Bull. P.I.R.P.S.E.V., C.N.R.S.-I.N.A.G. N°52.

HV18

UN EVENEMENT DE TYPE MONT SAINT HELENS A CARACTERISE

LE PAROXYSME DE L'ERUPTION DU KRAKATAU LE 27 AOUT 1883.

Camus G., Vincent P.-M.

Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS, 5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand.

Les "ignimbrites" de 1883 du Krakatau présentent des caractères suggèrent une mise en place à une température anormalement basse. Ceci est confirmé par les spectres I.R. des fragments ligneux qu'elles contiennent (100-150°C.). Seule une arrivée massive d'eau à l'évent, une éruption sous-marine, est compatible avec ce caractère (rapport eau/magma estimé de l'ordre de 0,8).

Le schéma classique de Williams récemment précisé par Self et Rampino doit être modifié de la façon suivante: Le 27/08/1883 à 10h., entre la phase sub-plinienne et l'émission des ignimbrites s'est produit l'effondrement de Danan, Perbuwatan et du Nord de Rakata, selon un processus reconnu lors de l'éruption du Mont Saint-Helens. Le grand raz de marée est engendré par l'immersion brutale de la coulée de débris.

L'hypothèse est confortée par deux témoignages:

- les "cendres brulantes de Këtimbang", qui avaient un caractère de souffle latéral dirigé, se sont propagées jusqu'à 40km. vers le Nord; elles représentent sans aucun doute le "blast";

- ces cendres ont brusquement fait place, peu après 10h. à une pluie de boue (passage à l'activité sous-marine).

Cette hypothèse a été récemment confirmée par la découverte:

- d'affleurements de matériaux attribuables à la coulée de débris sur la cote de l'île Lang;

- d'une morphologie sous-marine caractéristique d'une coulée de débris, au Nord de l'archipel (Mission Corindon IX, O.R.S.T.O.M.-C.N.E.X.O., juin 1983).

Camus G., Vincent P.-M., 1981, Rapport P.I.R.P.S.E.V. N° 51.

HV19

ERUPTIONS "SURTSEYENNES" ET ANNEAUX DE TUFS

HYALOCLASTIQUES.

Camus G., Boivin P., Goër de Herve A. de, Gourgaud A., Kieffer G., Mergoil J., Vincent P.-M.

Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS, 5, rue Kessler 63000 Clermont-Ferrand.

L'éruption du Capelinhos (Faial, Açores, 1957-1958) fut caractérisée par deux phases successives d'activité: sous-marine, surtseyenne, puis sub-aérienne, magmatique, strombolienne.

L'activité surtseyenne édifie des anneaux ou des cônes de tufs hyaloclastiques, elle diffère de l'activité phréatomagmatique s.s. subaérienne qui engendre les maars. Un dépôt de maar affecte la forme d'un croissant qui frange un vaste cratère et ne présente presque jamais de strates à pendage centroclinal du fait d'une intense subsidence péricratérique ; il comporte une importante fraction énallogène. Le diatème sous-jacent est profondément enraciné.

Un anneau de tufs hyaloclastiques entoure un cratère plus réduit et présente fréquemment des strates à pendage centroclinal; il comporte peu d'éléments énallogènes. Le niveau des explosions est superficiel et le diatème sous-jacent est faiblement enraciné.

La différence entre les deux types est liée à la quantité d'eau disponible dans chaque cas:

- au volcanisme surtseyen correspond un rapport eau/magma élevé et un rendement médiocre (vapeur saturée, explosions faibles et superficielles, fluidification mauvaise, subsidence lente dans le diatème);

- au volcanisme phréatomagmatique s.s. correspond un rapport eau/magma bas et un rendement élevé (vapeur non saturée, explosions fortes et profondes, fluidification intense, subsidence brutale dans le diatème).

Camus G. et al., 1981, Bull. Volcanol., 44, 1, 31-42.

HV 20

NUEES RETOMBANTES ET MELANGES MAGMATIQUES DANS

QUELQUES VOLCANS DE L'AXE TRANSMEXICAIN.

CANTAGREL J.M., GOURGAUD A., ROBIN C. et VINCENT P.

Dept de Géologie et CNRS LA10 - 5 rue Kessler CLERMONT-FD

Les nuées ardentes retombantes (type St Vincent) représentent une activité paroxysmale remarquable de trois volcans composites mexicains: Pico de Orizaba, Popocatepetl. Colima. Ces éruptions pyroclastiques semblent caractériser l'évolution récente de ces volcans: historiques (1913) au Colima, elles sont holocènes au Pico et au Pozo et sont émises par les cratères centraux des cônes terminaux en cours d'édification. Les datations C14 sur charbons mortemont que cette activité est cyclique bien qu'irrégulière: crises pyroclastiques suivies d'une activité plus modérée plinienne ou lavique. L'éroulement de la colonne éruptive engendre des écoulements pyroclastiques typiquement constitués de cendres, scories et de fragments lithiques en proportions variables. Ces dépôts remplissent les vallées radiales et couvrent de grandes surfaces sur les basses pentes des cônes. Ils ont été reconnus jusqu'à 25km du point de sortie ce qui souligne la grande mobilité de ces matériaux et l'importance des volumes mis en jeu (de l'ordre du km3). Globalement andésitiques les magmas sont très généralement hétérogènes: coexistence d'un magma basique et d'un magma dacitique plus ou moins mélangés avec des textures litées ou émulsionnées. Leur pétrographie est caractérisée par l'existence de déséquilibres minéralogiques: xénocristaux résorbés, réactionnels, à zonage inverse, etc... Leur géochimie montre des variations linéaires de compositions sur un diagramme élément-élément. Toutes les compositions chimiques d'une série calco-alcaline peuvent être représentées dans une même unité éruptive. Le remplissage périodique des réservoirs en cours de fractionnement serait le phénomène majeur dans ce type d'activité: l'apport énergétique d'un nouveau magma basique serait suffisant pour forcer le mélangé mécanique et la réaction des magmas, voire pour déclencher ces éruptions pyroclastiques à très haut risque.

- ROBIN et al. (1983) : Bull.Soc.Géol.Fr.(7)t.XXV.n°5, p.727-736.

- CANTAGREL et al : soumis au Bull. Volcanol.
DOCUMENT POUR LA PREVISION VOLCANIQUE: LES PHENOMÈNES PRECURSEURS DE L'ÉRUPTION DU 8 MAI 1902 DE LA MONTAGNE PELEE (MARTINIQUE).

S. CHRETIEN - Univ. de Paris-Sud, Labo. de Pétrographie-Volcanologie, Bât. 504, 91405 ORSA

Le calendrier détaillé des phénomènes precurseurs de cette éruption a été reconstitué pour les 4 mois et avec plus de précisions pour les 15 jours qui l'ont précédée à partir de documents d'époque (lettres, journaux...).

Quatre phases successives d'intensité croissante ont été distinguées :

- une phase fumerollienne, dès 1889, augmente au début 1902 : les émanations sulfhydriques dispersées par les alizés sont pergues à plus de 6 km du cratère.

- une phase phréatique de faible intensité du 23 avril au 2 mai ; accompagnées de secousses sismiques, les chutes de cendres de ces éruptions sont rabattues sous les alizés.

- une phase phréatique de forte intensité du 2 au 5 mai ; les éruptions encore phréatiques, ont leur intensité décuplée, les cendres sont projetées dans la haute atmosphère (l'éruption de la nuit du 2 au 3 couvre de cendres toute la Martinique). Pendant cette phase une émission de gaz magmatiques semble effective. Le 5 mai le premier lahars (23 morts) occupe la Rivière Blanche.

- La phase magmatique ne débute que le 6 mai au matin ; rougeoieuments, émissions de cendres, lahars dans la Rivière Blanche, se succèdent. Le 7 mai de petites nuées ardentes sont émises.

Les phénomènes precurseurs significatifs sont donc :

- une intensité accrue depuis le réveil fumerollien jusqu'aux phases phréatiques puis magmatique, la lave précédée par la seule sortie des gaz magmatiques n'apparaît que 2 jours avant l'éruption.

- un important volume de cendres phréatiques et d'eau responsable des lahars et des crues.

- une émission discrète de petites nuées ardentes,

- peu de phénomènes géophysiques ; une sismicité faible ; le gonflement du volcan s'il a eu lieu n'a pas été observé ; par contre des pertubations magnétiques sont à signaler la veille de l'éruption.

SIGNIFICATION STRUCTURALE DES DYKES DE LA VALLE DEL BOVE (ETNA, SICILE).

Dominique COMPARE

Institut Dolomieu, LA 69 CNRS, Rue Maurice Gignoux, 38031 - GRENOBLE Cedex.

L'étude de plusieurs centaines de dykes (363 exactement) regroupés en six ensembles structuraux distincts, permet d'apprécier la part des intrusions rattachables au Trifoglietto II de celles postérieures à cet édifice (directions majeures SSE-NNW) et influencée par les contraintes régionales.

La composition minéralogique et chimique des dykes recouvre principalement le domaine des hawaïtes et mugéarites avec une très faible proportion de benmoréites ; curieusement, aucun terme basique n'appartient à ces intrusions.

Replacés dans l'histoire étnienne, les dykes mugéaritiques les plus anciens se rattacheraiten à un édifice antérieur au centre éruptif du Trifoglietto : le Calanna et les hawaïtes, également pre-Trifoglietto, à un centre situé dans la partie plus orientale de la Valle del Bove.

Un troisième ensemble hawaïtique à mugéaritique appartient au Trifoglietto I dont le centre se trouvait, il y a plus de 50 000 ans, au SW de la Valle del Bove.

Quant à l'édifice principal : le Trifoglietto II, il s'y rattachent tous les dykes des autres ensembles (hawaïtes et mugéarites); l'activité centrée au SW se déplace ensuite au NW et correspond à l'édification du Vavalaci à laquelle se rattachent les dykes différenciés SSE-NNW. Les dernières générations de dykes (mugéarites, benmoréites) conservent la même orientation NNW-SSE.

Au niveau des axes de montée des dykes tout se passe comme si les premières structures étaient engendrées par une tectonique liée à l'édifice volcanique lui-même alors qu'à partir d'une phase vieille de 15 000 ans, ces axes sont influencés par une tectonique régionale dominante, responsable à la fois du déplacement des centres éruptifs vers l'Ouest et du changement d'activité à l'origine de l'ouverture de la Valle del Bove.

DEPOTS VOLCANIQUES DANS LES NEIGE ET GLACE

S. KIRCHNER, F. BATIFOL

Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement, Grenoble

L'essentiel des résultats concerne l'Antarctique. Un programme vient de commencer sur l'Etna. En voici un résumé :

Quinze mètres de névé du Dôme C (Antarctique) représentant environ deux siècles ont été analysés en continu et en détail (2 échantillons par an en moyenne) par chromatographie ionique. Le profil de sulfate obtenu met en évidence des pics dépassant pour certains le double du niveau de base (sulfate "en excès") d'origine biogénique. La datation des couches de névé en ce site est à quelques années près ce qui est suffisant pour repérer les grands évènements volcaniques majeurs.

Ont été clairement retrouvés : l'Agung (1963), le Santa Maria (1904), le Krakatoa (1883), le Galunggung (1822) et le Tambora (1815).

L'étude a été poursuivie plus en profondeur sur environ deux cents ans mais avec un échantillonnage discontinu. Quelques éruptions importantes ont encore été repérées mais non identifiées.

L'appareillage de conductivité électrique construit au Laboratoire et permettant de repérer les niveaux acides sur les carottes de névé et de glace a été amélioré et utilisé sur plusieurs carottages à moyenne profondeur au Pôle Sud où la datation est nettement plus précise qu'au Dôme C. Là encore le couple Galunggung-Tambora a été répéré plusieurs fois et quelques grandes éruptions majeures des 500 dernières années ont été trouvées.

Par contre il a été montré que le site de D 57 n'est pas excellent pour l'étude du paléovolcanisme car les signaux des éruptions majeures y sont bien moins marqués que dans les sites centraux. De plus la datation y est très incertaine. Cependant grâce aux chronologies des éruptions obtenues au Dôme C et au Pôle Sud, nous avons pu identifier à nouveau le Galunggung et le Tambora.

ETUDE STRUCTURO-SEDIMENTAIRE DES MARGES SUD ET OUEST DE LA GUADELOUPE.

H. GOT, H. INOUBLI, M. PERRET, J.C. ALOISI, G. GLAÇON
A. MONACO, A. MASCARENHAS et L. MIRABILE

Une campagne (ANTIVOLC 81) de prospection sismique haute résolution complétée par un lever bathymétrique, gravimétrique et des carottages met en évidence une différenciation des marges occidentale et méridionale de la Guadeloupe.

Le compartiment situé entre Grande Terre, Basse Terre et Marie-Galante est caractérisé par des directions structurales WNW-ESE et NE-SW dont le jeu jusqu'à une période subactuelle détermine une structure en horst, le banc Colombie ; il est le résultat de l'évolution d'un côte volcanique enfoui déformant une couverture carbonatée plio-quaternaire réduite.

La marge occidentale constituée exclusivement de matériel volcano-détritique se différencie par une succession de vallées et de rides selon deux directions dominantes : ENE-WSW et NNW-SSE identiques à celles de l'île de Basse Terre. La vallée la plus importante (vallée de Pointe-Noire emprunte un axe d'effondrement qui achemine, durant le Plio-Quaternaire, du matériel volcano-sédimentaire vers le bassin de Grenade. Des édifices volcaniques sous-marins constituent le plus souvent l'ossature des rides.

La différenciation structurale et sédimentologique de ces deux marges transcrit leur appartenance l'une aux arcs externe et intermédiaire sédimentaires, l'autre à l'arc interne volcanique récent des Petites Antilles.
HV25

## ETUDES MENEES SUR L'ARC VOLCANIQUE DES PETITES ANTILLES

par Jean-Jacques JEREMIE et Hélène PASCALINE

SUR LE PLAN HYDROCHIMIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE l'interprétation des caractères des sources chaudes du pourtour de la Soufrière de Guadeloupe a permis de définir 3 types de circulations :

- les eaux à circulation dans des pyroclastites récents peu soudés, eaux fortement minéralisées et sous influence fumerollienne ;

- les émergences d'aquifères de nuées ardentes, à minéralisation moyenne marquées par leur passage dans les pyroclastites récents ;

- les émergences d'aquifères peu profonds à minéralisation faible, due pour l'essentiel à la présence de gypse.

DU POINT DE VUE DE LA GEOCHIMIE DES POUSSIÈRES VOLCANIQUES émises lors des manifestations observées, les études menées pour la Soufrière de Guadeloupe (éruptions de 1975-1977) ont conduit à une nouvelle composition chimique des poussières et ont permis de mettre l'accent sur l'importance de la phase hydrothermale présente. Cette phase peut permettre en outre de caractériser une éruption ; trois types distincts de poussières volcaniques apparaissent en effet :

- celles d'éruptions phrétiques, riches en minéraux hydrothermaux ;

- celles des éruptions phrétato-magmatiques à phase hydrothermale peu significative ;

- celles d'éruptions à caractère magmatique pouvant être influencées par une zone d'altération hydrothermale.

LES ETUDES GEOCHRONOLOGIQUES sur le massif de la Soufrière de Guadeloupe ont donné des indications précises sur les âges des événements importants qui ont induit l'installation de nappes pyroclastiques ; quatre importants périodes éruptives ont ainsi été retenues.

LES MECANISMES ERUPTIFS ont été appréhendés par l'étude des caractéristiques géologiques des formations volcaniques de la Basse-Terre de Guadeloupe et ont permis de proposer un modèle hydrodynamique des éruptions phrétiques du volcan de la Soufrière, modèle qui s'appuie sur les données sismiques recueillies lors de la crise de 1975-1977.

En outre, le suivi et l'étude de l'éruption de la Soufrière de Saint-Vincent en avril 1979 ont mené à un modèle de fonctionnement de ce volcan basé sur une alternance d'épisodes explosifs et extrusifs ; une chambre magmatique principale émettant vers la surface une protubérance après chaque éruption de débouchage.

HV26

## LES ERUPTIONS PHREATOMAGMATIQUES DU STROMBOLI ANCIEN ET LE PROBLEME DE L'ORIGINE DE LA SCIARA DEL FUOCO.

Kieffer Guy

### Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS 5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand

Le Stromboli ancien s'est édifié avec des dynamismes très explosifs, font différents des manifestations "stromboliennes" actuelles. Le profil élargé de l'île est un héritage de ses éruptions passées. Parmi celles-ci, le phrétomatagmatisme a occupé une place importante, comme le montrent des dépots caractéristiques et des restes de structures.

La plus suggestive de ces structures est la dépression de la Sciara del Fuoco. Elle ne doit rien à l'érosion, car l'"ensemble shoshonitique intermédiaire", dans lequel elle s'ouvre, ne porte par ailleurs aucune trace particulière d'érosion. Elle n'est vraisemblablement pas le résultat d'un glissement gravitatif, comme le pensait A. Rittmann qui en faisait un sector graben (assez proche du Grand Brulé du Piton de la Fournaise), car la bathymétrie, dans le prolongement de son ouverture, ne montre pas de dépression encadrée par des bourrelets. Il existe au contraire ce qui semble un énorme cône de débris au profil bombé, descendant jusqu'à plus de 2.000 m. A cela s'ajoute la présence, sur les flancs de l'édifice, de dépots phrétomatiques, certains à lapillis accrétionnés, dont l'âge récent (holocène) pourrait coïncider avec celui de la formation de la dépression.

Il est probable que la Sciara del Fuoco s'est ouverte lors d'une éruption cataclysmale analogue à l'éruption du Mont Saint Helens aux U S A, en 1980.

Ce type d'éruptions s'était peut-être déjà produit au Stromboli pour créer la grande dépression occupée par l'"ensemble shoshonitique intermédiaire". En raison des pentes fortes de l'édifice et de la Sciara del Fuoco elle-même, il constitue toujours un risque qu'il faudrait prendre sérieusement en considération si l'activité persistante du volcan cessait.

Kieffer G. et Pomel R., 1982, B.A.G.F., 488, 211-226.

HV27

## MANIFESTATIONS DU DEPLACEMENT VERS L'EST DES VOIES D'ALIMENTATION MAGMATIQUE DE L'ETNA.

Kieffer Guy

### Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS 5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand

Les éruptions de 1971, 1978 et 1979 de l'Etna ont révélé une voie d'alimentation magmatique majeure, indépendante des conduits des cratères Central et Nord-Est et située à l'E-SE du cône central. Le Cratère Sud-Est, apparu en 1971, réouvert en 1978/79 et passé à l'activité persistante en 1980, en constitue l'éventactuel. Plusieurs axes de fissures, alors mis en jeu, ont fait apparaître que leur aire de convergence se situe également à l'E-SE du cône central.

Lors de ces éruptions, les cratères Central et Nord-Est n'ont montré aucune activité particulière. Ce sont les bouches ouvertes au S-SE du cône central et principalement le Cratère Sud-Est qui ont joué le rôle de cratère terminal en étant le siège de l'essentiel du dégazage.

Ces éruptions ont reproduit des situations observées lors d'éruptions anciennes, qui montrent que, depuis plusieurs siècles, beaucoup d'éruptions sont "commandées" depuis cette voie d'alimentation magmatique située au S-SE du cône central.

Celle-ci a joué un rôle considérable dans le cycle éruptif en cours (1971-1983-...). Lors de l'éruption de 1983, les fissures éruptives convergeaient vers le Cratère Sud-Est qui avait au préalable assuré le dégazage des laves qui purent ensuite s'écouler calmement. Plus significative est la phase d'effusions lentes du Cratère Sud-Est, commencée le 27 Avril 1984, qui reproduit des phases d'activité persistante du Cratère Nord-Est. Ce comportement nouveau du Cratère Sud-Est constitue une manifestation symptomatique du déplacement vers l'Est des voies d'alimentation magmatique principales de l'Etna.

G. Kieffer, 1983, B. S. G. Fr., (7), XXV, 3, 369-378.

HV28

## EXISTENCE ET ROLE D'UNE GRANDE STRUCTURE DE GLISSEMENT SUR LE VERSANT ORIENTAL DE L'ETNA.

Kieffer Guy

### Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS 5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand

Une structure d'une quinzaine de km de largeur est témoignée, sur le versant oriental de l'Etna, par deux grands replats qui ceinturent, au Nord et au Sud, les appareils centraux. Son origine remonte à une centaine de milliers d'années au moins.

Le contexte volcanologique et tectonique dans lequel elle s'est formée (émissions abondantes de coulées fluides, impliquant des injections nombreuses de magma dans des axes d'intrusions à composante N-S prédominante; intense activité tectonique sur des failles N-NO - S-SE et N-NE - S-SO inclinées vers l'Est en profondeur) permet de supposer que les formes visibles coIncident avec la partie amont d'un vaste glissement vers la mer d'une partie versant oriental de l'Etna et de son substratum. Cette interprétation est appuyée par l'extension, sur une dizaine de km vers l'Est, de la faille-limite du replat septentrional et par l'existence, au fond de la mer, jusqu'au-dessous de 1.000 m et jusqu'à 15 km au large, d'une dépression encadrée de bourrelets, qui prolongent les limites visibles ou supposées du glissement.

La localisation de cette structure cadre assez bien avec la division en deux de l'Etna: le versant occidental est stable avec peu d'accidents tectoniques et de manifestations volcaniques; le versant oriental a toujours été beaucoup plus affecté par les évènements tectoniques et volcaniques. Le mouvement de glissement a repris à plusieurs reprises, accoutant la fragilisation du versant est, chaque fois qu'un contexte distensif permettait la montée de magmas peu différenciés.

Cette structure paraît en cours de réactivation dans le contexte distensif favorable des éruptions historiques.

G. Kieffer, 1984, 10ème R.A.S.T., Bordeaux, p. 319.
## VARIETE DES DYNAMISMES ERUPTIFS DANS LE VOLCANISME ANCIEN DE L'ETNA.

Kieffer Guy

Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS
5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand

L'évolution des dynamismes éruptifs de l'Etna est assez directement liée à l'évolution de la nature de ses laves.

Depuis le début de son activité, il y a 300.000 ans environ, le volcan a le plus souvent émis des lavés peu différenciées avec des dynamismes strombolоeffusifs banals, comparables aux dynamismes actuels.

Depuis 75.000 ans environ, l'Etna a connu plusieurs phases de différenciation magmatique, délimitées dans le temps et à l'origine de mugéarites et de benmoréites. Ces laves ont eu tendance à s'autobréchier lors de la mise en place: les meilleurs exemples sont la série "pyroclastique" du Trifoglietto II et les dômes du Mongibello, sur le versant sud-ouest. Les laves visqueuses ont encore déterminé l'édification calme de dômes endogènes (zone de Vena) dans le Mongibello et, à l'opposé, lorsqu'elles étaient riches en gaz, la formation de nuées ardentes, dans la série "pyroclastique" du Trifoglietto II.

Les laves les plus différenciées du Mongibello sont associées à des éruptions plus violentes, comme celle, de type "St Vincent" qui, il y a 14.000 ans, a donné des coulées pyroclastiques et provoqué la formation de la caldeira du Cratère Elliptique. Le Mongibello récent a ues éruptions pliniennes caractéristiques et des phases responsables du dépôt de cendres et de ponces par des déferlantes du type "ash hurricane".

Enfin, à toutes les époques, l'activité a été formantée marquée par le phræatomagmatisme. Les éruptions de type "St Helens" se sont répétées sur le versant et ont largement participé à l'ouverture de la Valle del Bove. C'est une éruption phræatomagmatique, la plus forte de ces derniers milliers d'années, qui, en -122, a créé le Cratère del Piano qui a marqué la morphostructure sommitale durant toute la période historique.

## HISTOIRE DE L'ETNA.

Kieffer Guy et Belin Jean-Michel

Département de Géologie et Minéralogie et LA10-CNRS
5, rue Kessler, 63000 Clermont-Ferrand

L'histoire de l'Etna est schématisée en huit présentations et un tableau récapitulatif.

Commencé il y a environ 300.000 ans, le volcanisme connaît d'abord, pendant 150.000 ans environ, une succession de phases d'activité et de repos. Plusieurs petits complexes éruptifs dispersés se mettent en place. Les laves, d'abord tholéitiques, deviennent alcalines vers la fin de cette période.

La poursuite de l'activité d'un ou de plusieurs de ces complexes initiaux permet, de -150.000 à -100.000 ans environ, la construction d'un volcan-bouclier avec des coulées alcalines peu différenciées, dans lesquelles s'interstratifient encore quelques coulées tholéitiques. Ce premier grand volcan est affecté par une vaste structure de glissement vers la mer. Un changement de régime éruptif édifie ensuite, de -100.000 à -75.000 ans environ, un appareil en partie pyroclastique important, éventré à plusieurs reprises par des éruptions de type "Saint Helens" ou "BandaI".

Plusieurs centres successifs (Trifoglietto, Vavacaci, Cuvigghiuni) coiffent l'Etna ancien de -75.000 à -40.000 ans environ. Les laves alcalines différenciées (mugéarites) et les dynamismes explosifs apparaissent.

Depuis 40.000 ans environ s'édifie le Mongibello, le plus grand centre éruptif de l'Etna. Il recouvre largement les volcans antérieurs. Il connaît plusieurs phases de différenciation magmatique importantes dont les laves (benmoréites) sont émises par des éruptions très explosives. L'une d'elles provoque, il y a 14.000 ans, la formation de la caldeira du Cratère Elliptique. De fortes éruptions phræatomagmatiques, aidées par l'érosion, ouvrent ensuite définitivement la Valle del Bove.

Les éruptions historiques, marquées par l'activité persistante du volcan, n'ajoutent qu'une chape discontinue de coulées de laves peu différenciées.

## CALDERAS REUNIONNAISES ET EXPERIMENTATIONS.

Jérôme LECOINTRE

Département de Géologie et Minéralogie
5, Rue Kessler - 63038 CLERMONT-FD

La diversité des processus invoqués dans la genèse des différents types de calderas reconnus sur les deux boucliers réunionnais, nous a amené à concevoir un dispositif expérimental de modélisation analogique à trois dimensions de ces structures. L'objet de l'étude porte sur les rapports existant entre le fonctionnement d'une chambre magmatique et la déformation enregistrée par l'édifice volcanique sus-jacent. Les principaux résultats de ce travail confirment:

- l'hypothèse d'un soulèvement initial du volcan par inflation magmatique, pouvant conduire à la formation d'une "pré-caldera" (P.M. VINCENT, 1961) de vastes dimensions (caldera I du Piton des Neiges);

- la succession obligatoire d'une fracturation radiale puis concentrique lors du gonflement de la chambre, permettant le développement d'une "coîne-fracture" en profondeur et l'initialisation de la subsidence puis l'affaissement (caldera II du Piton des Neiges);

- le rôle déterminant de la topographie du substratum volcanique et de la pente de l'édifice, dans l'obtention spécifique d'une caldera assimétrique (caldera I ouverte du Piton des Neiges et caldera "en fer-à-cheval" du Piton de la Fournaise).

Cette expérimentation sur modèle réduit souligne l'importance de l'action de la gravité dans les processus de genèse des calderas. Celles-ci résultent donc d'une double dynamique, où les mécanismes passifs (effondrement par déflation du réservoir) et actifs (déstabilisation et distension des matériaux par surpression de la chambre) se complètent mutuellement.

## SEQUENCES DE PYROCLASTITES DIFFERENCIEES SUR LE MASSIF DU PITON DES NEIGES - ILE DE LA REUNION CARACTERISTIQUES ET SIGNIFICATION VOLCANO-STRUCTURALE.

Jérôme LECOINTRE et Pierre-M. VINCENT

Département de Géologie et Minéralogie
5, Rue Kessler - 63038 CLERMONT-FD

L'émission d'ignimbrites vers 0,19 Ma, correspond à la formation d'une caldera elliptique de 15 km de diamètre moyen. L'extension de cette nappe pyroclastique vient d'être reconnue sur le flanc oriental du volcan (plateau de Bébour-Bélouve) et permet une première estimation de son volume: 4 à 5 km3 de produits expansés.

Un second épisode explosif illustre la réactivation de la caldera vers 0,07 Ma. Des coulées cendro-ponceuses de type St-Vincent recouvrent l'ensemble du bouclier. Les matériaux présentent plusieurs caractères expliquant l'indice d'explosivité élevé des magmas émis: chimisme trachytique à benmoréitique, phræato-magmatisme, et comme pour les ignimbrites, mélanges entre termes alcalins plus ou moins évolués.

Enfin, une activité bordière de la caldera se manifeste jusqu'à moins de 20.000 ans BP. Nuées ardentes trachytiques (dome-coulée du Cap des Anglais) et retombées aériennes se succèdent et achèvent le comblement de la zone effondrée. Les éjections ultimes, plus basiques (dalles soudées de Maido-Roche Ecrite; cône strombolien sommital), cloturent l'histoire active du volcan

L'importance exceptionnelle des dynamismes explosifs du Piton des Neiges se traduit donc par l'émission de plusieurs séquences pyroclastiques très différenciées toutes corrélables à la mise en place et au fonctionnement d'au moins une caldera. Le volume de ces produits, jusqu'à présent sous-estimé, et la durée d'inter-activité avec le Piton de la Fournaise depuis 0,38 Ma, incitent à prendre en compte les risques potentiels liés à l'évolution future de la chambre magmatique résiduelle de ce curieux massif intra-océanique.
## ETUDE ET INTERPRETATION DES PARTIES IMMERGEES DU PITON DE LA FOURNAISE.

JF.LENAT*, P.BACHELERY**, J.COUDRAY** et P.VINCENT***

* (IPG Paris, Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise)

** (Laboratoire de Géologie, Université de la Réunion)

*** (Département de Géologie, Université de Clermont II)

La partie immergée du flanc est du Piton de la Fournaise a été cartographiée en bathymétrie SEA BEAM. Trois principaux types de structures volcaniques ou tectoniques ont été identifiés :

(I) Les rift-zones volcaniques NE et SE ne se prolongent pas au-delà d'environ 5 km au large. Contrairement aux rift-zones hawaïennes typiques qui forment des rides étroites (2-4 km) sur des dizaines de km, les rift-zones du Piton de la Fournaise s'élargissent en aval et présentent un front de plus de 10 km à leur extrémité. Ceci peut indiquer que les contraintes gravitationnelles de l'édifice qui gouvernent le trajet des intrusions deviennent plus diffuses en aval des flancs.

(II) Un gigantesque glissement de terrain a affecté le flanc est (décolement de 7 x 24 km). La partie sous marine est le plus importante. Le glissement a été détourné vers le N-NE par la structure construite qui existe à l'est. Les 24 km³ de matériaux glissés forment un épais delta en aval. Un tel glissement est lié au développement d'une instabilité du flanc libre de l'édifice en réponse aux déformations associées à la mise en place des intrusions dans la zone centrale très active.

(III) Un important relief volcanique comportant, jusqu'à 45 km au large, des cônes individuels a été identifié. Cette découverte d'un troisième foyer volcanique à l'est de l'île est de une grande importance. Mais son âge n'est pas déterminé. Une photo "fond de mer" dans cette zone a montré une coulée qui semble récente.

## LES ERUPTIONS DE TYPE SAINT-HELENS DU COMPLEXE

### ERUPTIF DE COLIMA.

Ph. MOSSAND, C. ROBIN, G. CAMUS, J.M. CANTAGREL, A. GOURGAUD, P. VINCENT

Université et LA 10, 5 rue Kessler 63000 Clermont-Fd

Les deux centres éruptifs du complexe de Colima comprennent chacun deux grands stades d'évolution : un strato-volcan de base (Nevado ancien et Paleofuego) surmonté d'un cône sommital (Pic du Nevado et V. actif de Fuego). Pour chaque appareil, une éruption de type St Helens constitue la charnière entre les deux périodes d'édification. Les coulées de débris associées à ces événements sont à l'origine des deux calderas d'avalanche de 4 à 5km de diamètre, ouvertes respectivement vers l'Est et le Sud.

- La coulée de débris du Paléofuego affecte une grande partie du volcan antérieur. Elle est très étendue (≈450km2: jusqu'à 35km vers le Sud). Ses dépôts sont formés d'un assemblage de panneaux de roches broyées et fumerolisées dont l'essentiel provient du cœur du Paléofuego. Sa morphologie est caractéristique : la partie amont présente de nombreux "hummocks" (jusqu'à 250m de hauteur) alors qu'en aval, les reliefs sont plus émoussés. Les dépôts de blast observés sur la coulée - deux niveaux pyroclastiques hétérogènes séparés par des horizons fins de déferlantes, totalisant 6mètres - ont fourni des bois carbonisés dont l'âge est 9630 ±400ans.

La coulée de débris du Nevado, de morphologie différente résulte d'un éboulement dirigé et canalisé par le soubassement vers l'Est. puis dévié vers le SE jusqu'à 20km du sommet. Jusqu'à 6km de l'ouverture de la caldera, cette formation correspond à l'empilement sur près de 500m de hauteur, de panneaux fracturés et basculés, englobant chacun plusieurs coulées. Les dépôts de la partie aval, plus finement broyés, sont largement remaniés en lahars. Les pyroclastites liées au blast ont été observées dans l'ouverture de la caldera, sur la coulée.

Dans les deux cas, l'activité qui suit les éruptions St Helens est fortement explosive (retombées de cendres et ponces). Ces événements marquent une évolution similaire pour les deux centres éruptifs : les relations entre les deux séries plinienes qui les suivent montrent qu'ils se produisent à des époques rapprochées, en comparaison de l'évolution globale du complexe.

## MISE EN EVIDENCE DE NIVEAUX PYROCLASTIQUES PONCEUX, TEMOINS INEDITS D'EPISODES DU PITON DES NEIGES,DANS DES DEPOTS MARINS RECENTS DE LA PERIPHERIE DE L'ÎLE DE LA REUNION.

F. PHILIPPOT, A. DESPRAIRIES, P. NATIVEL, J. COUDRAY.

Au cours de la campagne océanologique MD 32 (1982), 10 séquences carottées ont été prélevées sur les flancs des deux volcans de l'île. Celles situées dans les zones W-N-NE sont représentées par un matériel hémiélagique, incluant des échardes de verre de nature épiclastique, où s'intercalent des niveaux de cendres (4) à dominance de poncements vitreuses millimétriques. Ces cendres constituent soit des lamines, soit des niveaux plus épais (30 cm) granoclassés qui attestent d'une mise en place, ou par décantation, ou au contraire par coulée turbiditique. Les datations biostratigraphiques permettent de situer les épisodes explosifs à environ 600 000, 200 000 et 150 000 ans. Notons de plus la présence de ponces flottées décimétriques prélevées en surface de la couverture d'origine et d'âge inconnus.

Toutes ces ponces présentent un chimisme de matériel différencié, qui s'écarte sensiblement de la lignée de différenciation magmatique du Piton des Neiges. Seul l'évènement majeur turbiditique a pu être corrélat chimiquement à son équivalent à terre connu sous le nom de "nuée supérieure de St-Pierre". Cependant, l'étude de certains éléments majeurs et en traces (Rb, Sr, TR, hygromagmaphiles) permet d'attester du lien génétique entre ces différentes ponces, à chimie de verre résiduel. Les variations chimiques laissent supposer soit des phénomènes de cristallisation tardive dans des réservoirs secondaires, soit un lessivage syngénétique de certains éléments (Na, K).

F. PHILIPPOT, Lab. Géochimie des Roches Sédimentaires, Bât.504. Université de Paris XI. 91405 ORSAY CEDEX.

A. DESPRAIRIES. Idem.

P. NATIVEL. Lab. Pétrologie Volcanologie. Bât.504. 91405 ORSAY CEDEX.

J. COUDRAY. Lab. Géologie. Université de la Réunion. B.P. n° 5. 97490 SAINTE CLOTILDE.

## CONTROLE DE L'AGE DES LAVES HISTORIQUES L'ETNA PAR LE PALEO ET L'ARCHEOMAGNETISME.

J.C. Tanguy, I. Bucur, J.F.C. Thompson

Géomagnétisme, Univ. de Paris 6 et C.N.R.S. 94107 St Maur des Fossés Cedex.

Les techniques modernes de prélèvement et de mesure de l'aimantation rémanente des laves permettent de réduire l'erreur sur la détermination de la direction paléomagnétique à moins de 2° (angle de confiance à 95%). Cependant, la reconstitution de la courbe de variation géomagnétique séculaire est très rapidement limitée, à mesure que l'on remonte plus avant dans le passé, par le manque de précision des données historiques et l'impossibilité d'identifier les cônes ou coulées mentionnés dans les documents. Ainsi, des laves attribuées aux éruptions de 1651 (Scorciavacca), 1595 (Gallo Bianco), 1536 (Pomiciaro NW), 1494 (Mt Frumento Supino), 1408 (Trecastagni), 1381 (N de Catane), 1329 (Mt Ilice, Linera), 1284 (N de Zafferana), ont des directions paléomagnétiques incompétibles avec celles du champ terrestre à ces dates respectives. Ces produits sont généralement plus anciens, comme on peut le déduire des résultats archéomagnétiques disponibles pour l'Europe.

Ce point de vue est confirmé par les recherches archéomagnétiques entreprises en Sicile. Les résultats obtenus sur des briques provenant de 5 constructions normandes ont permis de prolonger la courbe d'inclinaison géomagnétique jusqu'en 1060 de notre ère, montrant que la plupart des laves mentionnées plus haut ont été en fait émises entre 1000 et 1300. L'étude des nombreuses structures archéologiques datant des périodes grecque, romaine, byzantine et normande devraient conduire à une bonne connaissance de la variation géomagnétique en Méditerranée centrale, permettant ainsi le contrôle de l'âge des laves historiques de l'Etna et des volcans d'Italie du Sud.
SURVEILLANCE DE L'ACTIVITÉ ACTUELLE DE L'ETNA.

J.C. Tanguy et G. Patanè

Univ. Paris 6, 94107 St Maix des Fossés Cedex,
Istituto di Scienze della Terra, Catania.

L'observation détaillée et la relation précise des manifestations éruptives sont indispensables pour interpréter les variations des paramètres géophysiques et géochimiques mesurés sur l'Etna. L'activité actuelle est caractérisée par deux phénomènes essentiels :

1) l'exacerbation de l'activité centrale. De juillet 1977 à mars 1978, le Cratère NE a connu pas moins de 20 éruptions, ne durant que quelques heures ou quelques jours, avec puissantes fontaines de lave et coulées rapides atteignant 5 Km de long. D'autres paroxysmes uniquement explosifs ont eu lieu en avril 1980 au Cratère Central, puis au Cratère SE, où un début d'activité persistante a été interrompu par la reprise de violentes manifestations explosivo-effusives au Cratère NE en septembre 1980, puis février 1981. Les premières coulées persistantes du Cratère SE ont eu lieu à partir de mai 1984, accompagnées de phénomènes explosifs plus ou moins intenses dans les 4 cratères sommitaux.

2) la fréquence des éruptions latérales : en avril-juin 1978 (fracturation du versant SE, de 3000 à 2600 m d'altitude), août 1978 (SE, ENE, 3000-2300 m), novembre 1978 (SE, 3000-1650 m), août 1979 (SE, E, NE, 3000-1600 m), mars 1981 (NNW, 2600-1120 m), mars-août 1983 (S, 2700-2260 m). Les 4 premières des ces éruptions ont été précédées de violentes fontaines de lave au Cratère SE. Toutes ont été accompagnées ou suivies d'explosions phrétalogues, surtout à la bouche W du Cratère Central (Bocca Nuova). La coulée du 4 août 1979 sur le flanc oriental est descendue en une demi-journée au village de Fornazzo. Celle du 17 mars 1981 - la plus désastreuse - a coupé en 14 h toutes les communications terres-tres au pied N de l'Etna, avec un débit maximal dépassant 300 mètres cubes/sec. Pendant l'éruption du 28 mars au 8 août 1983, les laves émises tranquillement (10 à 20 mètres cubes/sec.), mais à un rythme soutenu, ont lentement enseveli des propriétés et implantations touristiques du versant Sud, entre 2300 et 1100 m d'altitude, totalisant un volume de l'ordre de 70 millions de mètres cubes.

HV38

INTERPRETATION DYNAMIQUE ET STRUCTURALE DES EVENEMENTS DACTIQUES DE LA SOUFRIERE DE SAINTE-LUCIE (Petites Antilles)

Nicole VATIN-PERIGNON, Françoise BLANC, Thierry BAUDIN, Luc CHEVALLIER et René COSTARELLA

Institut Dolomieu, LA 69 CNRS, Rue Maurice Gignoux 38031 - GRENOBLE-Cedex

L'étude diagnostique des éruptions de la Soufrière de Ste-Lucie met en évidence la succession de 2 types de mécanismes éruptifs : 1) les nuées pélèennes accompagnant la montée des dômes en écailles par injection continue ou discontinue de magma ; 2) les coulées pyroclastiques cendro-ponceuses précédant la montée de dômes-pistons rigides et visqueux. Le volume total de matériau émis se situe entre 10 et 20 km3 d'éjectas.

L'activité pélénne met en jeu des sources magmatiques ponctuelles : réseau de dykes le long de fractures rectilignes ou courbes ; la succession d'injections dans le conduit central d'alimentation ; un fort degré d'explosivité (pression gazeuse élevée) : nuées de cendres et blocs, nuages déferlants, panaches aériens et une directivité répétitive identique d'émission des éjectas.

Au cours de l'activité cendro-ponceuse et de la mise en place des dômes en pistons (1,5 km3 au max. de magma non expansé) se succèdent : 1) la montée en sub-surface d'un magma vésiculé, sursaturé en gaz, 2) la destabilisation de l'ensemble par un processus tectonique régional (coulissage), 3) l'ouverture de fissures - activité explosive répétitive (écroulement de colonnes éruptives) - obstruction des conduits (dômes-pistons), 4) la déformation régionale par glissement et effondrement (300 à 400 m) et 5) des éruptions phrétomatogmatiques localisées. L'explosion initiale pulvérisant le substratum (souffle dirigé), le débordement des pyroclastites le long de fissures arquées, la montée de dômes dégazés et la persistance d'une activité géothermale correspondent en profondeur à des phénomènes liés à l'affaissement du toit d'une chambre magmatique plus superficielle.

Dans le mini-graben de la Soufrière le volcanisme débutant bien avant l'effondrement exprime l'ouverture temporaire d'un système de fractures profondes d'expansion.

L'ÉVOLUTION DES GRANDS VOLCANS ANDESITIQUES:
A-LE CAS DU NEVADO DE TOLUA. MEXIQUE.

VINCENT P.M., CANTAGREL J.M., ROBIN C.

Dept Géologie Univ. - CNRS LA 10 - 5 rue Kessler - CLERMONT-FD

Les grands volcans composites andésitiques ont une vie longue et la question se pose de savoir si leur développement correspond à une certaine logique, se traduisant par une succession de stades d'évolution - comme c'est le cas pour les volcans hawaïens.

Sur l'axe volcanique transmexicain, le cas le plus simple est représenté par le Nevado de Toluca, construit en 2 stades très contrastés.

Le ler stade concerne l'essentiel de la durée du volcan - environ 1 million d'années - et de son volume. Il voit l'édification d'un "appareil primitif" andésitique, par accumulation de coulées massives et surtout autobréchiées, passant vers l'extérieur à des agglomérats et des conglomérats en bancs de faibles pendages.

Le second stade, d'environ 100.000ans, suit une longue période de repos et d'érosion. Il débute par d'importantes coulées pyroclastiques de ponces et cendres dacitiques responsables de l'effondrement de la caldera sommitale. L'activité se poursuit par l'extrusion de cumulo-dômes dacitiques, dans la caldera et accessoirement en dehors, associés à des nuées ardentes pélèennes, et parfois précédés de nuées retombantes. Des éruptions ponceuses pliniennes récentes mènent à la formation d'un large cratère taillé dans les cumulo-dômes, dans lequel s'installe le dernier petit dôme dacitique. Les dernières manifestations sont purement phrétalogues.

L'éventuelle chambre magmatique du ler stade est profonde et ne fonctionne pas en système fermé. Le second stade est par contre interprété comme résultant de la vidange progressive d'une chambre superficielle, sans réalisation profonde significative. Cette chambre n'a pas une grande extension latérale, comme en témoigne l'émission au pied du volcan d'andésites basaltiques sans trace de mélange magmatique.

Le volcan Malinche est construit sur le même modèle. D'autres ont débuté de la même manière, mais leur évolution s'est poursuivie différemment pour diverses raisons. (cf. partie B : Pico de Orizaba).

HV40

L'ÉVOLUTION DES GRANDS VOLCANS ANDESITIQUES :

B-L'EXEMPLE DU PICO DE ORIZABA(MEXIQUE).

ROBIN C., VINCENT P.M., CANTAGREL J.M.

Dept.Géol.Univ.-CNRS LA10 - 5 rue Kessler - CLERMONT-FD

Ce volcan s'est édifié au cours de 3 périodes distinctes par leur durée et les dynamismes éruptifs. Les deux premiers stades sont comparables à l'évolution du Nevado de Toluca (cf.résumé A). Cependant, contrairement à ce volcan dans lequel le volume des émissions diminue avec le temps jusqu'à épuisement du potentiel éruptif d'une chambre dacitique, une 3ème étape est caractérisée au Pico par la relance de l'activité et la construction d'un cône terminal.

La première période, d'activité effusive, est longue. Elle a débuté il y a plus d'1Ma. Elle comprend des andésites (56-62% SiO₂) à deux pyroxènes associés à des épanchements mineurs de basaltes et dacites. Un strato-volcan principal et un cône adventif -le Sierra Negra-sédifient au cours de cette période.

La seconde phase, plus courte (moins de 100.000ans) débute par la formation d'une caldera. Elle est suivie par la montée de dômes dacitiques sur son pourtour et par la construction d'un cône constitué de coulées massives d'andésites acides à amphibole qui la déborde en partie. Une activité explosive acide (nuées pélèennes, retombées pliniennes) se développe à partir des deux centres principaux (Pico et Sierra Negra) et des dômes. Une coulée de rhyolite est associée à cette phase.

La 3ème période remonte à 13.000ans. L'émission brutale de coulées de cendres et ponces dacitiques renfermant des bombes ouvre un large cratère (4km de diamètre) dans lequel s'installe le cône actuel (1500m de hauteur). Pendant 7 à 8000ans, l'activité est dominée par des éruptions pyroclastiques, se produisant tous les 1000 à 1500ans. Ces crises séparées par des périodes de construction du cône par des laves, se caractérisent par des nuées retombantes de type St Vincent présentant un magma hétérogène. Le composant dacitique est proche des magmas différenciés des stades antérieurs alors que la partie basique est comparable aux cônes récents mis en place au pied du volcan. Ces éruptions sont interprétées comme le résultat de réinjections successives de magma juvénile dans la chambre. Cette évolution n'a pas lieu dans la Sierra Negra, stoppé au stade des éruptions pliniennes (cf.Nevado). Depuis ±5000ans, l'activité du Pico est essentiellement effusive et plinienne.
D. Vincent (1), R. Clocchiatti (2) et Y. Langevin (3).

(1) Centre des Faibles Radioactivités, 91160 Gif-sur-Yvette.

(2) Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Süe, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

(3) Lab. René Bernas, 91406 Orsay.

We have extended fission track dating techniques to volcanic pyroclastic rocks, using quartz bearing Uranium-rich glass inclusions. We use both the glass itself and the surrounding quartz as track detectors, the latter having a much higher resetting temperature. We can thus derive the age of the last low temperature thermal event, as well as that of the most recent deposition of quartz on the walls of the inclusions. This method has been applied to a Sardinian sample and to a Moroccan precambrian sample.

voir aussi: T1, M4, M11, M15, M21
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GROUPE MAGMATOLOGIE-VOLCANOLOGIE

D. VELDE

Les travaux entrepris à l'instigation du PIRPSEV ou soutenus par ce programme ont essentiellement porté sur les magmas associés aux manifestations violentes et brutales, c'est-à-dire les magmas calco-alcalins. Le groupe s'est peu intéressé à la genèse de ces magmas, à la nature de leur source, ou aux conditions de la fusion des matériaux solides. Les recherches ont porté principalement sur leur composition, leur évolution entre un réservoir, que l'on peut considérer comme situé à une profondeur de 2 à 6km, et les conditions de leur mise en place à la surface.

L'étude des volcans potentiellement dangereux par le mode explosif de leurs éruptions doit reposer sur une étude historique systématique de leurs produits visant à mettre en évidence les mécanismes de déclenchement des éruptions et à déterminer leur périodicité. C'est au cours de telles études que les mélanges de magmas, c'est-à-dire l'intrusion d'une masse de magma juvénile au sein d'un réservoir magmatique constitué, a commencé d'apparaître comme un événement déterminant. Les membres du groupe ont donc étudié ces mélanges qui se traduisent, sur le terrain et au laboratoire, par la coexistence, visible à toutes les échelles, de fractions appartenant à deux types à composition contrastée, généralement andésitique et dacitique.

Ces mélanges ont été reconnus maintenant dans la plupart des provinces volcaniques actuellement explorées, hors du domaine calco-alcalin, y compris dans le Massif Central français.

Les Antilles ont été une province d'étude imposée par le programme interdisciplinaire. A la Martinique, l'étude magmatologique de la Montagne Pelée a été favorisée par l'existence d'un travail cartographique soigné et précis. Les compositions chimiques des magmas produits n'ont que peu varié au cours des dernières 100 000 années, une composition andésitique étant de règle avec quelques variations imputables à des phénomènes de cristallisation fractionnée. Les mélanges de magmas y sont apparents et jouent un rôle démontré dans les événements éruptifs.

A la Guadeloupe, l'éruption du XVIème siècle de notre ère a produit un dépôt de tephra montrant un mélange de magmas andésitique et dacitique. Il semble que le déclenchement de cette éruption ait pu être directement entraîné par l'intrusion du magma neuf dans le réservoir magmatique. D'autres mélanges magmatiques ont été étudiés au Mexique, où, là encore, une injection de magma juvénile dans un réservoir pourrait être à l'origine du déclenchement des éruptions. La périodicité des éruptions apparaît variable d'une province à l'autre : les cycles mis en évidence au Mexique seraient brefs (de l'ordre du millier d'années) mais, par contre, très longs dans un contexte dynamique différent dans le Massif Central, où des intervalles de l'ordre de la centaine de milliers d'années peuvent être mis en évidence.

Dans les provinces magmatiques récentes l'étude des cumulats constituent le seul accès à l'étude des réservoirs ou chambres magmatiques. Ces cumulats sont abondants à Saint-Vincent, où ils permettent de retracer l'évolution d'une chambre magmatique. Ils représentent en effet les produits d'une cristallisation en profondeur de magmas en cours de refroidissement, et sont amenés à la surface, par éruption ultérieure, les magmas transportant ces enclaves n'étant pas nécessairement apparentés aux magmas à partir
desquels ils ont cristallisé. L'image qu'ils donnent n'est donc pas forcément celle de l'évolution de la chambre magmatique dont l'éruption donne les produits. C'est ce qui a pu être montré pour Saint-Vincent où le magma basaltique dont témoignent les enclaves, bien que distinct du magma qui a transporté ces enclaves à la surface, n'en permet pas moins d'évaluer les conditions de l'évolution en profondeur d'un liquide.

La modélisation des chambres magmatiques, prenant en compte l'évolution des densités au cours du refroidissement et le bilan thermique lié à la cristallisation, et la nature des phénomènes de convexion est une étape formidable mais nécessaire à notre compréhension des phénomènes volcaniques. De tels travaux, extrêmement complexes, ne font que débuter et n'ont guère pris en compte encore l'existence des fluides dissous et les modalités d'exsolution et de concentration de ces fluides. La compréhension des phénomènes volcaniques explosifs passe nécessairement par cette voie. La détermination des constituants (S et CI) dissous dans des verres inclus à divers moments de la formation des cristaux d'une lave, et leur concentration progressive est une méthode intéressante pour élaborer ou améliorer de futurs modèles, et de telles mesures ont été faites récemment sur certaines laves de l'Etna.

Les recherches poursuivies par le PIRPSEV sur ces thèmes visaient à donner une image complète de l'évolution des magmas à partir de l'entrée des liquides dans les réservoirs. Si l'on tient compte dans l'appréciation des résultats que le choix des sites a été, dans la plupart des cas, dicté par des impératifs autres que l'exemplarité des phénomènes montrés, les résultats obtenus paraissent satisfaisants.
M1

DOSAGE DES ELEMENTS EN TRACES DE QUELQUES ECHANTILLONS DE LAVE DU PITON DE LA FOURNAISE PAR ACTIVATION NEUTRONIQUE.

P. Bachelery (Lab de Geologie, Univ. de la Réunion, BP 5, 97490 Sainte Clotilde), JL.Joron, M. Treuil (Lab. "Pierre Süm" -CEN Saclay - 91191 Gif/Yvette et Lab. de Géochimie systématique et comparée et L.A. N°195, Univ. Paris VI, 4, Place Jussieu 75230 PARIS CEDEX 05).

L'analyse (Bachelery 1981) par activation neutronique des éléments en traces de 28 échantillons de lave du Piton de la Fournaise a permis de confirmer :

- l'identité de source mantelique des liquides primaires du Piton de la Fournaise et du Piton des Neiges (Nativel et Coll 1979)

- le faible degré d'évolution selon un processus de cristallisation fractionnée avec, dans un premier temps, fractionnement d'olivine + spinelle (+ clinopyroxène) et, dans un deuxième temps (Th >2.60 ppm), fractionnement de clinopyroxène + plagioclase + olivine (Kornprobst et Coll 1982).

Les différences de teneurs en éléments de transition entre différents types d'éruptions (éruptions latérales hors-Enclos et excentriques Ni ≈ 200 ppm, Co ≈ 55 ppm, Mgo ≈ 9 % ; éruptions sommitales et laves rempart de Bellecombe (ph III) Ni ≈ 90 ppm, Co ≈ 43 ppm, Mgo ≈ 6-7 %) et l'individualisation de deux lignées correspondant au deuxième temps de l'évolution semble indiquer l'existence d'au moins deux niveaux d'évolution dont l'un, superficiel, alimenterait presque exclusivement les éruptions du cône terminal pres du Piton de la Fournaise.

M2

DOSAGE PAR MICROSONDE ELECTRONIQUE DU S, DU F; ET DU CL DANS LES LIQUIDES SILICATES INTRA- ET INTERCRISTALLINS.

H. Bizouard (1), R. Clocchiatti et N. Metrich (2).

(1) Lab. Pétrographie-Volcanologie, Université Paris XI, 91405 Orsay.

(2) Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Süm, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

Le dosage par microsonde électronique du S, du F et du Cl à partir des verres inclus permet d'estimer leurs concentrations dans les liquides magmatiques en profondeur, en évitant les difficultés inhérentes aux méthodes classiques et globales.

Les conditions d'analyse (10KV, 20nA, sonde défocalisée) ont été définies et testées pour ces trois éléments. Les concentrations en F mesurées sur trois verres (600, 1400 et 2200 ppm) recoupent les données obtenues par absorption atomique sur les mêmes échantillons.

L'ensemble des dosages fait sur des verres représentatifs de différents chimismes s'avèrent cohérents entre eux et soulèvent plusieurs questions fondamentales sur l'origine de la phase fluide dissoute dans les liquides magmatiques.

Ainsi les concentrations en soufre, mesurées à partir de verres basaltiques, sont de 1100-1200 ppm pour des échantillons de l'Ardoukoba, et du Piton de la Fournaise, et de 2800-3500 ppm pour ceux de l'Etna. Elles chutent dans les liquides résiduels jusqu'à 150-250 ppm pour le premier exemple, 300-400 ppm pour le second.

Les concentrations en fluor les plus importantes caractérisent les liquides les plus différenciés, 3500-3900 ppm pour des pantellerites (Pantelleria) et comendites (Sardaigne). Certains verres inclus présents dans les minéraux contiennent jusqu'à 11500 ppm de F (phonolite du Somma Vesuve), 13400 ppm de F (ongonite d'URSS) et même 16000 ppm de F (syénite de la Réunion).

Les teneurs en chlore varient aussi en fonction du chimisme du magma. De l'ordre de 200 ppm pour les liquides basaltiques inclus de l'Ardoukoba et du Piton de la Fournaise, mais de 2000 à 3000 pour ceux de l'Etna, elles augmentent jusqu'à 4000 ppm dans les verres comenditiques ou phonolitiques (Sardaigne et Somma Vesuve) et 8000 ppm dans les pantellerites et la syénite de Cilaos (Réunion). Cependant, les résultats acquis pour le Cl, à partir des inclusions vitreuses et des liquides résiduels (dégazés) ne montrent pas de différences fondamentales, ce qui pose ce problème du comportement de cet élément.

L'ensemble des résultats confirme le caractère hygromagmaphile de ces trois éléments.

M3

ETUDE PETROLOGIQUE DES LAVES DE L'ERUPTION DE 1983-1984 A L'ILE DE LA REUNION.

P.BOIVIN*, P.BACHELERY**, G.BENHAMOU***, P.DUPONT*, J.KORNPROBST#

\* LA10-CNRS Chronologie des terrains cristallins et volcanologie, 5, rue Kessler, 63038 Clermont-Fd cedex
\*\* Université de la Réunion, laboratoire de géologie, BP5. 97490 St Clotilde. La Réunion

\*\*\* Centre des Faibles Radioactivités. CEA-CNRS. 91190 Gif s/Yvette

Les laves émises durant l'éruption qui s'est déroulée du 4/12/83 au 18/2/84, sont des basaltes transitionnels contenant environ 10% de phénocristaux (Ol, Cpx, Pl). Leur composition a très peu varié au cours du temps, seules les toutes premières coulées (du 4 au 10/12) étaient légèrement plus différenciées.

Les calculs d'équilibre microlites/liquide donnent 1165°C comme température de trempe pour des projections de fontaine de lave. Ces valeurs coïncident parfaitement avec celles relevées in situ, qui s'échelonnent entre 1150 et 1170°C. Ces calculs impliquent que la fugacité d'oxygène était voisin du tampon QFM, ce qui est en accord avec les mesures de fugacité intrinsèque réalisées sur des laves émises les 29/12 et 24/1. De même, en considérant l'équilibre phénocristaux/liquide on obtient 1185°C ($fO_2$ > QFM) et 1200°C ($fO_2$ = NNO) pour le liquidus.

Les lavés de 1983-1984 peuvent être issues de celles d'Octobre-Novembre 1977 par cristallisation fractionnée de Ol, Cpx et Pl (cumulat de composition gabbroïque: 3601-15Cpx-48Pl). Les laves émises en 1979 et en 1981 jalonnent cette évolution si l'on admet que la précipitation de l'olivine a été prépondérante entre 1977 et 1979.

Tous ces résultats appuient l'hypothèse d'une stagnation des laves dans une chambre superficielle, depuis 1977.

DE TYPE ST VINCENT DE LA MONTAGNE PELEE (MARTINIQUE)
IMPLICATIONS PETROGENETIQUES ET DYNAMIQUES.

BOURDIER J.L.*, COULON C.**, GOURGAUD A.*, TRAINEAU H.***, VINCENT P.M.* et WESTERCAMP D.***

\* Université et LA 10, 5 rue Kessler - 63000-Clermont-Fd

\*\* Lab. Pétrologie, Université Aix-Marseille III, 13397 Marseille.

\*\*\* IMRG, BRGM, BP 6009, 45060 Orléans.

Un stade intermédiaire d'activité de la Montagne Pelée, daté entre la limite de $C^{14}$ et 20000ans B.P., est représenté essentiellement par des dépôts de nuées ardentes de type St Vincent. Plusieurs séquences éruptives présentent à la base des produits mixtes, ponces dacitiques et scories andésitiques, avec de nettes hétérogénéités texturales et montrent vers le haut un passage progressif vers des produits intermédiaires de plus en plus homogènes jusqu'à des scories andésibasaltiques voire basaltiques qui constituent là l'essentiel de la séquence. Un processus de mélange magmatique lié à l'intrusion d'un grand volume de magma basique dans un corps magmatique différencié de volume réduit, peut expliquer ces successions. L'étude pétrographique confirme la coéruption de magmas chimiquement contrastés au niveau des produits hétérogènes initiaux et l'existence de transferts mécaniques de cristaux en cours de mélange (figures réactionnelles et zonages inverses). On peut reconstituer la composition minéralogique des termes acide et basique du mélange : andésite acide ($>62\%SiO_2$) à plagioclase An52-64, opx En57-64, augite et hornblende édénitique, et basalte ($52\%SiO_2$) à plagioclase An65-74, augite, opx En 60-69 et olivine Fo80. En outre, une paragenèse subalcaline à pargasite, salite-diopside et anorthite est présente en xénocristaux et cumulats gabbroïques dans les scories basiques. Les andésibasaltes volumineux ($\leq 1km$) du stade St Vincent résulteraient donc d'un premier stade de fractionnement à partir d'un basalte à affinités alcalines, tandis que les andésites acides se différencieraient par fractionnement des andésibasaltes. Les phénomènes de mélange observés suggèrent que les 2 stades de différenciation s'opèrent à 2 niveaux différents. Sur le plan du dynamisme éruptif, le brassage mécanique avec un magma acide, qui favorise l'exsolution des gaz, expliquerait l'explosivité des magmas andési-basaltiques émis pendant ce stade d'activité de la Montagne Pelée.
M5

LA TRANSITION AUGITE-DIOPSIDE ET LES LIQUIDES SILICATES INTRA-CRISTALLINS DANS LES PYROCLASTES DE L'ACTIVITE ACTUELLE DU STOMBOLI: TEMOIGNAGES DE LA REINJECTION ET DU MELANGE MAGMATIQUES.

R. Clocchiatti

Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Sée, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

Dans le liquide magmatique de nature shoshonitique contenu dans le réservoir du volcan Stromboli (Iles Eoliennes) se séparent au cours de la différenciation des phénocristaux d'augite. La température du liquide estimée par le géothermomètre de Nielsen et Drake (1979) varie entre 1132° et 1123°C ± 20°C, les températures minimales de cristallisation mesurées par thermométrie optique sont de l'ordre de 1110 ± 5°C (Clocchiatti, 1975). L'augite renferme des lamelles orientées de magnétite et des microcristaux de plagioclase (An 66) soulignant les plans de croissance cristalline. L' injection d'un liquide moins différencié entraîne dans le réservoir une augmentation très nette de la température et le mélange des deux liquides. L'élévation de température a pour conséquence la déstabilisation de l'augite qui montre un front interne de corrosion et le dégazage partiel du liquide qui entraîne une baisse de la pression des fluides. Dans les nouvelles conditions le minéral stable est une diopside chromifère, la température du liquide varie entre 1214° et 1193° ± 20°C (Nielsen et Drake, 1979) la température minimale de cristallisation se situe au voisinage de 1130° ± 5°C. Après la résorption partielle de l'augite se séparent des plagioclases (An 77) et de l'olivine (Fo 74).

Le mélange des deux liquides aboutit à un liquide unique dont la composition est très proche de celle de la mésostase.

La comparaison entre la composition chimique des liquides inclus et celles des roches totales (Rosi, 1981) montre que ces dernières sont fortement cumulatives en pyroxène.

M6

QUELQUES DONNEES PRELIMINAIRES SUR LA LAVE DU DOME ACTUEL DU VOLCAN MERAPI (JAVA, INDONESIE) ET SUR SES ENCLAVES.

R. Clocchiatti, J-L. Joron (1), F. Kerinec (2) et M. Treuil (1).

(1) Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Sée, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

(2) Lab. Pétrographie-Volcanologie, Université Paris XI, 91405 Orsay.

La lave du Mérapi est une andésite basique riche en K qui traverse à faible profondeur (3 à 4 km) une série carbonatée d'âge miocène. Les enclaves résultent de l'interaction lave-encaissant carbonaté et se caractérisent par :

(a) la cristallisation en phases fondue et pneumatolytique de wollastonite, bustamite, clinopyroxène, plagioclase, sphène, meionite, ouvarovite, chromite et apatite entourés par un verre rhyolitique potassique ;

(b) la libération de CO₂ présent dans les joints intergranulaires et en inclusions fluides intraminérales dans l'enclave. La phase fluide est responsable de la concentration des TR dans les enclaves et de la contamination de la phase gazeuse profonde.

M7

INTERACTION ENTRE LE MAGMA DE L'ETNA ET SON SOUBASSEMENT SEDIMENTAIRE.

R. Clocchiatti, J-L. Joron (1) et M. Treuil (2).

(1) Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Sée, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

(2) Lab. de Géochimie Comparée et Systématique, Université P. et M. Curie, 75005 Paris.

Le soubassement de l'Etna (Lentini, 1982) est formé par une unité autochrone carbonatée (Plateau Ibлен, Trias à Quaternaire) surmontée par une série allochrone constituée par plusieurs nappes de flysch (Unités Sicilidi, Mt. Toro, Calabridi, d'âge Carnien à Miocène). La lithologie de chaque nappe comprend des alternances de niveaux détritiques (arènes micacées, conglomerats, etc.), carbonatés et schisteux. Les laves de l'Etna traversent cet ensemble (dont l'épaisseur dépasse la dizaine de kilomètres), elles échantillonnent ainsi une partie de ces sédiments qui va être remontée à la surface sous forme d'enclaves enallogènes ; ces dernières faisant l'objet du présent travail. En raison de la température élevée du magma (≈ 1150°C) les sédiments sont plus ou moins assimilés ou thermométamorphisés. Les transformations peuvent aller jusqu'à la fusion totale et la cristallisation du liquide ainsi créé. En fonction de leur texture et de leur minéralogie, il est possible de distinguer trois grandes familles d'enclaves :

1°. les enclaves siliceuses sont connues depuis longtemps (Lacroix 1980, Starabba 1922, Klerkx 1968, Ferla et al. 1978) et classiquement considérées comme provenant du flysch Numidien. Elles sont formées par un verre de composition rhyolitique à structure vacuolaire ou par des obsidiennes contenant des cristaux de quartz, de plagioclase, des salites, du rutile et du zircon ;

2°. les enclaves schisteuses donnent naissance à des liquides acides peralumineux à structure perlitique contenant des cristaux de cordiérite, sillimanite, hercynite, plagioclase, magnétite et des sulfures de fer et de cuivre ;

3°. les enclaves d'origine carbonatée présentent le plus souvent des textures holocristallines orientées à wollastonite, anorthite et fassaïte. Dans les enclaves, des liquides basaltiques ayant assimilé des carbonates ont été mis en évidence (Clocchiatti et Metrich, 1984).

L'étude géochimique des éléments traces, en cours, concernant les enclaves et les différentes formations sédimentaires du soubassement étroit, démontre la complexité des interactions entre le magma et son encaissant. Il apparaît notamment que les enclaves acides peuvent provenir de la fusion de matériaux de provenances très variées et qu'ils sont potentiellement à l'origine d'une contamination sélective en éléments alcalins des laves récentes de l'Etna.

M8

EXPERIMENTAL CRYSTAL GROWTH IN GLASS INCLUSIONS : THE POSSIBILITIES AND LIMITS OF THE METHOD.

R. Clocchiatti and D. Massare

Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Sée, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

Glass inclusions trapped in bytownite phenocrysts (from the Ardoukoba eruption, Djibouti Republic, 7-11-78) are used as an experimental environment to follow the evolution of crystallization and residual liquids in a magma with tholeiitic affinities. The results are compared with those obtained from abyssal tholeiites by Walker et al. (1979). In near equilibrium crystallization conditions, simultaneous crystallization of olivine and pyroxene in the enclosed silicate liquid and plagioclase as overgrowths on the cavity walls is obtained. Oxides only appear at lower temperatures.

The augite is much more abundant ( 20% in weight of the original trapped melt) and is characterized by a composition that varies from the centre to the edges of the crystals Wo 43.5 - 36.2, En 43.8 - 41.7, Fs 12.7 - 22.1. Composition shows an unsatisfactory correlation with temperature and, at most, an Fs enrichment may be noted with temperature decrease.

The composition of the plagioclase deposited on the cavity walls varies linearly with temperature from An 73.3 at 1186°C to An 56.5 at 1135°C in the case of contemporaneous crystallization of Pl, Cpx, Ol and Ox. If experiments are carried out by undercooling (as much as 150°C) in relation to the ferromagnesians, the composition of the plagioclase changes from An 78.8 at 1160°C to An 52.8 at 1025°C.

In the case of the Pl, Ol, Cpx and + Ox crystallization, the included liquids evolve from tholeiitic basalts in the same way as the lavas studied in the Asal rift. (Demange et al., 1980).

The advantages and limitations of the method are discussed.
M9

LA CRISTALLISATION DES PYROCLASTES DES ERUPTIONS ETNEENNES DE 1669 (MT. ROSSI) ET 1892 (MT. SILVESTRI) : TEMOIGNAGES DE CONTAMINATION.

R. Clocchiatti et N. Metrich.

Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Sée, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

Les différentes étapes de la cristallisation des pyroclastes des Monti Rossi et Silvestri ont été reconstituées par l'étude des inclusions vitreuses intraminérales.

L'olivine magnésienne (Fo 82) et le diopside cristallisent à partir d'un liquide basaltique de nature alcaline au cours de l'ascension, sous une forte pression de fluides liée à la quantité importante de gaz dissous (4 à 5 % dont 2800-3500 ppm de S).

L'ouverture" du système s'accompagne de la démixtion d'environ 50 % de la phase volatile dissoute.

Les oxydes Fe-Ti, les olivines (Fo 74-75) et les salites cristallisent alors, à partir d'un liquide partiellement dégazé (2 à 2,5 % d'éléments volatils, dont 1200 ppm de S), de composition hawaïtique, dans un domaine de température compris entre 1160° et 1140°C.

Le plagioclase (An 82) se sépare tardivement dans un liquide dont la composition s'rapproche de celle du liquide résiduel. Ce stade d'évolution qui s'accompagne d'une accumulation de gaz démixé, témoigne de conditions pré-éruptives de subsurface.

Les teneurs anormalement élevées en fluides des basaltes alcalins etnésiques comparées à celles de basaltes de même composition (par exemple dans les inclusions de Fo 82 du Piton de la Fournaise, des volatils à 2%, S = 1200 ppm et Cl = 200 à 400 ppm) nous ont conduit à envisager la contribution de l'encaissant sédimentaire.

La présence dans les produits des Silvestri de nombreuses enclaves carbonatées (fassaïte, wollastonite, anorthite), argilo-schisteuses (plagioclase, hercynite sulfures) et gréseuses (quartz, verres rhyolitiques), l'abondance des inclusions fluides (CO₂, SO₂) dans les minéraux néoformés, les témoignages de phénomènes locaux d'assimilation (verres riches en Ca, Si...) viennent renforcer l'idée du rôle de la contamination (au moins en ce qui concerne les fluides) par l'encaissant sédimentaire, négligée jusqu'ici dans le cas des laves de l'Etna.

UN EXEMPLE DE MELANGE MAGMATIQUE EN MARTINIQUE:
PETROLOGIE DES ENCLAVES BASALTIQUES ET DES ROCHES
ENCAISSANTES ANDESITIQUES ET DACITIQUES

C. COULON, R. CLOCCHIATTI, R.C. MAURY, D. WESTERCAMP

Les enclaves basiques des laves calco-alcalines constituent un matériel approprié pour l'étude des mécanismes de mélange entre deux magmas de compositions construitées. En Martinique, certaines andésites et dacites récentes renferment des xénolites basiques qui appartiennent à deux types principaux :

- Le type le plus commun possède une texture hyalodolé- ritique (type "H") : hornblende + plagioclase + oxyde de Fe-Ti baignent dans une mésostase vitreuse vacuolaire. Les pyroxènes (Cpx + Opx) et l'olivine sont rares à absents.

- Le deuxième type est moins fréquent ; il s'agit de basaltes porphyriques (P1 + Oliv. + Cpx + oxydes de Fe-Ti) à hornblende rare à absente (type "B").

Tous les intermédiaires existent entre ces deux pôles. Malgré leur diversité pétrographique, la composition chimique de ces enclaves est identique et correspond à celle de basaltes calco-alcalins alumineux. La texture des enclaves, la constance des compositions chimiques (roches totales et minéraux), l'absence de corrélations minéralogiques et chimiques primaires avec les roches hôtes, indiquent que ces enclaves sont les témoins de magmas basaltiques mélangés à des magmas acides. L'intrusion d'un magma basaltique chaud dans un magma acide plus "froid" et plus hydraté provoque des modifications drastiques dans l'état physique des deux composants. La diversité texturale et minéralogique des xénolites reflète la vitesse de refroidissement et leur position originelle dans les corps basaltiques, antérieurement à leur fragmentation : bordures figées (type "H") ou portions internes refroidies moins vite (type "B"). Outre l'équilibrage des conditions physiques (T, fO₂, PH₂O) entre les deux composants, le mélange conduit à : ² des échanges mécaniques de minéraux (xénocristaux) ; - un transfert de fluides

dans les xénolites (développement de hornblende), accompagné d'échanges chimiques.

Les données pétrologiques montrent que quelques jours (au maximum) séparent la rencontre des 2 magmas de l'éruption.

M11

ETUDE DES DEPOTS HYDROVOLCANIQUES DU CYCLE ANCIEN DU STROMBOLI.

Des observations nouvelles sur le 'complexe pyroclastique basal" du Stromboli ont permis de mettre en évidence d'importants dépôts hydrovolcaniques regroupés suivant deux ensembles :

-les pyroclastites supérieures du complexe basal : elles sont constituées par l'association d'hyaloclastites, de dépôts de déferlante basale et de tuf palagonitique et forment un ensemble qui s'est mis en place à l'air libre. Ces pyroclastites présentent de nombreuses analogies avec celles décrites comme caractéristiques du dynamisme "surtseyen". En photo aérienne, ces dépôts: semblent s'organiser selon un demi-cône, d'environ 1 km de diamètre et de 200 m de hauteur, recouvert localement par des coulées plus récentes, occupant le NE de l'île. Les observations morphologiques, les variations d'épaisseur des dépôts et les critères de polarité observés dans les niveaux de déferlante, indiquent que le centre probable de ces émissions hydro-volcaniques était situé immédiatement à l'est des cratères actuels.

-les écoulements pyroclastiques ponceux inférieurs : Les travaux récents ont confirmé le rôle important de l'eau dans la formation et la mise en place de tels écoulements. A Stromboli, la présence de ce type de formation sous les pyroclastites surtseyennes témoigne d'un épisode hydro-volcanique plus ancien ("phreato-plinien", probablement). Les observations actuelles ne permettent pas de savoir si un rapport existe entre ces deux événements. On peut cependant penser par analogie avec d'autres systèmes volcaniques comparables (Santorin par exemple) que ces deux événements hydro-volcaniques appartiennent au même cycle.

En conclusion, il apparaît que l'édification de la partie ancienne du Stromboli résulte de dynamismes volcaniques très différents de l'activité "strombolienne" actuelle, dynamismes qui ont impliqué une interaction importante entre le magma et l'eau de mer.

(Etude publiée dans C.R. Acad. Sc. Paris, I, 297, 1983, p. 373-378 par J.M. DAUTRIA, M. GIROD et B. LUAIS).

M12

PARTITION COEFFICIENTS OF TRACE ELEMENTS: APPLICATION TO VOLCANIC ROCKS OF ST. VINCENT, WEST INDIES.

J. DOSTAL (1), C. DUPUY (2), J.P. CARRON (3), M. LE GUEN DE KERNEIZON (3) and R.C. MAURY (3)

(1) Dept. of Geology, Saint Mary's University, Halifax, Canada.

(2) Centre Géologique et Géophysique, USTL, 34060 Montpellier Cedex.

(3) Laboratoire de Pétrologie, UBO, 29283 Brest Cedex.

Island arc basaltic rocks (Basalts and basic andesites with SiO₂ < 56.5 %) from the Soufrière volcano. St Vincent. West Indies (préhistoric lavas and 1902 and 1979 eruptions) underwent extensive fractional crystallization at various levels during the ascent of the magma. Although the precipitation of minerals occurring in coarse-grained cumulate inclusions dominated the derivation of basic andesites from basaltic magma. The distribution of the trace elements is not consistent with a simple fractional crystallization process. The lavas have a partially cumulate character and were probably generated from similar but separate parental magmas. The partition coefficients of transition and large ion lithophile elements are given from clinopyroxene, amphibole, olivine, plagioclase and titanomagnetite in basaltic liquid which crystallized under well-defined P-T conditions. The temperatures obtained from the geothermometers based upon the distribution of the major elements are in good agreement with the data from trace element geothermometers.
Une étude pétrologique et géochimique a été effectuée en tenant compte de la stratigraphie du volcan. Le cycle ancien est caractérisé par des laves calco-alcalines (basaltes, andésites, dacites) et le cycle récent par des laves shoshonitiques. L'évolution magmatique est caractérisée par un enrichissement dans le temps en K et autres éléments incompatibles. Une telle évolution ne peut s'expliquer ni par un processus de contamination crustale ni par un processus de cristallisation fractionnée ; les calculs montrent également que la fusion partielle (à taux variables) d'une seule et même source ne permet pas de rendre compte des caractères chimiques observés.

L'hypothèse proposée est la fusion partielle d'une source péridotitique progressivement enrichie dans le temps en éléments incompatibles, cet enrichissement pouvant résulter de la déshydratation de la plaque plongeante (publié dans Journal of Volcanology and Geothermal Research (1981) par DUPUY, DOSTAL, GIROD et LIOTARD).

GEOCHEMISTRY OF VOLCANIC ROCKS FROM MT.PELEE, MARTINIQUE.

C. DUPUY (1), J. DOSTAL (2) and H. TRAINEAU (3)

(1) Centre Géologique et Géophysique, USTL, 34060 Montpellier Cedex.

(2) Dept. of Geology, Saint Mary's University, Halifax Canada.

(3) Dept. Géothermie, BRGM, 45060 Orléans Cedex.

The Volcanic rocks of Mt. Pelée (Martinique) are predominantly composed of andesites with only subdominate amounts of basic andesites and dacites. All these rocks have geochemical characteristics typical of island arc calc-alkaline rocks. The chemical composition of the erupted material has not changed significantly during more than 100 000 y. This compositional uniformity is consistent with the model of McBirney (1980) which suggests that a magma chamber includes two zones - an upper graded stable part and a lower convecting part with approximately constant composition. Chemical variations within individual eruptions are due to fractional crystallization which was probably accompanied by a process leading to some homogeneization of incompatible elements.

M15

SIGNIFICATION DES VARIATIONS DANS LE TEMPS DE LA COMPOSITION DES LAVES DE STROMBOLI

M. GIROG et B. LUAIS

Dans le but de mieux comprendre l'évolution magmatique du Stromboli, une stratigraphie détaillée du volcan a été établie. A partir du cadre chronologique ainsi défini, l'étude pétrologique et géochimique des laves a conduit aux résultats suivants :

1) Il existe une évolution à long terme (> 200.000 ans) qui s'exprime par une augmentation globale dans le temps des éléments hydromagmatophiles. Il n'y a donc pas de hyatus entre la série ancienne (basaltes et andésites calcoalcalins) et la série récente (shoshonitique).

2) A court terme (≈5000 ans) des variations cycliques peuvent être mises en évidence ; chaque cycle est constitué par une phase contrôlée par la cristallisation fractionnée suivie d'une autre phase contrôlée par le mélange de deux magmas : les variations observées peuvent donc s'expliquer par la réalisation périodique en magma "neuf" (dont la composition varie dans le temps) d'une chambre magmatique en cours de différenciation. L'étude des phases minérales a permis de confirmer et préciser le mécanisme du mélange (Réf. Thèse de 3e cycle de B. LUAIS à paraître en 1985).

LES PRODUITS DES ERUPTIONS DE 1902 ET 1929 DE LA MONTAGNE PELÈE. DONNEES MAGMATOLOGIQUES.ROLE DES INJECTIONS BASIQUES DANS LE DECLENCHEMENT DES ERUPTIONS PLEENNES.

GOURGAUD A. et BOURDIER J.L.

Université et LA 10, 5 rue Kessler - 63000 Clermont-Fd

Les grandes nuées ardentes de la Montagne Pelée se sont mises en place entre mai et octobre 1902, et, à un degré moindre, en novembre et décembre 1929. L'activité s'est ensuite poursuivie par la croissance du dôme alors que son auto-destruction par les nuées perdait de son efficacité. Les produits précoces (nuées) de ces 2 éruptions sont caractérisés par leur hégérogénéité :

- hétérogénéité texturale : elle se traduit par la présence de diverses figures du mélange mécanique de 2 magmas contrastés (inclusions co-magmatiques, blocs rubanés, faciès émulsionnés...).

- hétérogénéité pétrochimique : le magma basique inclu est un basalte (ou une andésite basaltique) à olivine, opx magnésien, augite, labrador basique, amphibole et oxydes. La matrice acide a une composition variable dans le domaine de l'andésite s.s et de la dacite ; elle est à opx plus ferrifère, rare augite, labrador acide et oxydes. Tous les intermédiaires géochimiques sont représentés entre les 2 pôles, basaltique (51% de SiO₂) et dacitique (65% de SiO₂).

Le modèle proposé est celui de l'injection d'un magma basaltique dans une chambre superficielle dacitique, responsable du déclenchement de l'éruption péléenne et de l'évolution conjointe des dynamismes et des compositions magmatiques. Le processus de mélange aboutit à la formation d'un hybride andésitique, représenté en fin de cycle par les dômes terminaux. La rapidité de la destabilisation de la chambre superficielle et du mélange mécanique mettent l'accent sur le déclenchement brutal de ce type d'éruption et sur son caractère immédiatement paroxysmique.

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LA FISSURE ERUPTIVE BURGOS-DIAMANT (SUD MARTINIQUE). REINJECTIONS DE RESERVOIRS MAGMATIQUES DIFFERENCIES ET MELANGES DE MAGMAS.

GOURGAUD A. et BOURDIER J.L.

Département de Géologie et LA 10, 5 rue Kessler - 63000 Clermont-Fd

Le système volcanique linéaire Diamant-Burgos a expulsé des produits effusifs, extrusifs et pyroclastiques caractérisés par une gamme de compositions très variée : basaltes, dacites et andésites s.l. Les 3 appareils considérés offrent de bons exemples de laves hétérogènes (enclaves congénères, pyroclastites rubanées...) dont la mise en place est liée à un mode explosif (phréatomagmatisme et nuées St Vincent) ou extrusif (dôme du rocher du Diamant). Les pyroclastites hétérogènes sont éventuellement suivies de produits effusifs ou/et extrusifs sub-homogènes andésitiques (Morne Larcher). Le basalte de Burgos, en fin de cycle conserve quelques reliques des corps dacitiques injectés : xénocristaux de quartz et d'oligoclase destabilisés. Ces données texturales, stratigraphiques, minéralogiques et géochimiques sont interprétées en terme de mélange magmatique, processus responsable de la genèse de ces andésites par hybridation.

Le modèle proposé est celui de réservoirs de différenciation superficiels et séparés, périodiquement injectés par un magma basique d'origine profonde. La nature pétrographique des produits engendrés dépend du stade de différenciation du réservoir, de la composition de l'intrusion et du degré d'évolution du mélange.

M18

UNE PARAGENESE INHABITUELLE A FASSAITE, MELILITE ET RHONITE DANS UN BASALTE ALCALIN CONTAMINE AU CONTACT D'UN RECIF CORALLIEN (SAINT-LEU, ILE DE LA REUNION.)

A. Havette, R. Clocchiatti (1), P. Nativel (2) et L. Montaggioni (3)

(1) Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Sée, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

(2) Lab. Pétrographie-Volcanologie, Université Paris XI, 91405 Orsay.
(3) Lab. de Géologie, Université française de l'Océan Indien, B.P.5, 97490 Sainte-Clothilde, Ile de la Réunion, France.

La proportion de calcium assimilé par la lave, la fugacité d'oxygène et le gradient de température conditionnent les paragenèses observées à différentes distances du récif contaminant. À l'intérieur des septes du corail, la cristallisation de mélilite précède celle de la fassaïte et de la rhonite alors qu'à plus grande distance du contact (quelques centimètres) c'est la fassaïte qui cristallise d'abord, remplaçant partiellement ou totalement les pyroxènes du basalte. La rhonite est absente dans cette zone.

Les compositions chimiques des fassaïtes et des rhonites se distinguent de celles données dans la littérature pour les roches terrestres : sous-saturation en silice, teneur élevée en fer pour les rhonites et en titane pour certaines fassaïtes. Cette paragenèse a cristallisé à une température voisine de 1100°C, pression totale des fluides voisine de la pression atmosphérique et fugacité de CO₂ élevée.

## M19
PETROLOGIE DU MASSIF DU GUILLIZ (MAROC ORIENTAL)

J. Hernandez - Laboratoire de Pétrologie Minéralogique, Université P. et M. Curie - 75230 Paris.

Le volcan du Guilliz, d'âge Miocène supérieur à Quaternaire (8,0 à 2,2 Ma), est formé par des laves à affinités shoshonitiques et des laves alcalines. Les laves shoshonitiques vont des absarokites aux trachytes, avec des laves intermédiaires caractérisées par la présence de biotite. Les laves de la série alcaline sont essentiellement des hawaiites au Miocène supérieur, des basaltes ensuite. Les hawaiites sont rencontrées en enclaves dans les laves shoshonitiques. Des absarokites et des shoshonites à amphibole forment des coulées plus récentes dont la composition est proche de celle des enclaves d'hawaiites.
L'étude minéralogique de ces laves a permis de préciser leur évolution. Les laves shoshonitiques évoluent dans un premier temps par cristallisation fractionnée, les paragenèses mises en jeu sont variées. L'évolution de la composition de certains minéraux (plagioclases, pyroxènes, olivines), les bilans chimiques calculés, permettent de mettre en évidence un mélange de magmas se superposant à la différenciation par cristallisation fractionnée. Au cours du mélange, l'exsolution d'une phase fluide à partir du magma hawaiitique contamine les parties hautes de la chambre magmatique et augmente la teneur en alcalins (notamment en potassium) du magma latitique. Une approche des caractéristiques physiques des magmas en présence (températures, viscosités, densités, volumes relatifs) a été tentée.

## MICROSCOPIE ELECTRONIQUE EN TRANSMISSION (MET) DES PRODUITS PYROCLASTIQUES DES ERUPTIONS DU XVIème SIECLE DE LA SOUFRIERE DE GUADELOUPE.

J. INGRIN

Institut de Physique du Globe de Paris, 4 Place Jussieu 75230 Paris Cedex 05.

Les éruptions survenues au XVIème siècle, à la Soufrière de Guadeloupe, appartiennent toutes au même cycle éruptif, et résultent du mélange de deux magmas¹.

L'observation fine en MET, alliée à la microanalyse X, des produits émis lors de ces éruptions, nous a permis de contraindre la stratigraphie et de déterminer la température d'injection du magma dans la chambre² :

La présence de microlites d'augite (~0,4 μ), avec des exsolutions de pigeonite dans certains produits et pas dans d'autres suggère un cycle éruptif en deux étapes : d'abord des émissions de ponces et de

scories provoquées par l'injection de magma chaud dans la chambre, suivies (après homogénéisation et baisse de la température et/ou pH₂O) par l'émission de nuées ardentes et la surrection d'un dôme. Les "dusty zones" présentes dans les cristaux de plagioclase, sont constituées pour l'essentiel par des reliques de points de fusion se présentant sous forme d'inclusions vitreuses (~0,6 μ), sensiblement de même composition que le cristal hôte. La formation de ces points de fusion isolés nécessite une température élevée, ≈ 1270°C ; nous attribuons cette température au magma audésitique injecté dans la chambre.

1. Semet et al, J. Volcanol. Geotherm. Res. (sous presse).

2. Ingrin J., & Poirier J.P., soumis à Nature (1984).

## M21

### VOLCANOLOGIE ET MAGMATOLOGIE DU VOLCAN CALCO-ALCALIN EL-MISTI (SUD PEROU).

H. Jacquemin et J-L. Joron.

Lab. Géochimie Comparée et Systématique, Université P. et M. Curie, 4 Place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05 et Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Sée, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

Strato-volcan de la province magmatique plio-quaternaire du Sud Pérou, le Misti présente des associations et des mélanges magmatiques acide/basique.

Les critères de terrain permettent d'y définir trois unités principales :

(1) un ensemble de coulées d'andésites : andésites porphyriques à plagioclase et deux pyroxènes recouvertes d'andésites porphyriques à plagioclase, amphibole et orthopyroxène et enfin de plus rares coulées d'andésites pauvres en phénocristaux de plagioclase. Des produits pyroclastiques à dynamisme aérien (bombes, cendres) et d'écoulement (nuées à blocs) s'intercalent dans ces niveaux. Des blocs épars de rhyolites s'observent sur le flanc sud et le pourtour externe du cratère d'effondrement,

(2) des nuées ardentes de type Saint-Vincent à ponces mixtes dont les parties claires sont porphyriques à plagioclase, orthopyroxène et amphibole, et les parties sombres, cryptocrystallines à amphibole abondante et plagioclase,

(3) des coulées sommitales et un dôme intracaldeira d'andésites basiques.

L'étude géochimique (majeurs et traces) effectuée pour chaque unité conclue, pour la première fois, à une évolution générale par cristallisation fractionnée contrôlée principalement par les pyroxènes et les plagioclases depuis les andésites à deux pyroxènes jusqu'aux rhyolites.

Les analyses des éléments en traces situent les faciès clairs des ponces mixtes en fin de cristallisation fractionnée de la première unité, les faciès sombres avec les bombes émises lors des nuées de Saint-Vincent.

Les coulées d'andésites basiques et le dôme intracaldeira constituent une troisième et ultime tendance géochimique enrichie en éléments de transition.

Ainsi trois principaux épisodes sont retenus pour ce volcan composite :

(1) mise en place des coulées et évolution par cristallisation fractionnée jusqu'à un dôme rhyolitique intracaldeira avec des intercalations de coulées pyroclastiques,

(2) injection d'un magma basique à pH₂O élevée provoquant les nuées de Saint-Vincent,

(3) mise en place d'un nouveau magma d'andésite basique enrichi en éléments de transition.

## M22

### SUR L'EXISTENCE D'UNE COUCHE STAGNANTE A LA BASE DES CHAMBRES MAGMATIQUES CONVECTIVES.

Claude JAUPART, Geneviève BRANDEIS et Claude J. ALLEGRE

Laboratoire de Géochimie et Cosmochimie

Institut de Physique du Globe,
4, Place Jussieu 75230 Paris 5

L'une des caractéristiques originales des chambres magmatiques est qu'elles sont refroidies par tous les côtés. Nous avons étudié en laboratoire l'évolution et la structure d'une couche liquide qui est refroidie brutalement à la fois par le haut et par le bas. Nous
présentons une série de photographies montrant le développement de la convection et la structure thermique de la chambre (méthodes d'ombroscopie et d'interférométrie différentielle), ainsi que des mesures de température. Ces dernières permettent l'étude quantitative du système convectif.

Nous montrons qu'une couche stagnante d'épaisseur non négligeable se forme au bas de la chambre. Cette couche n'est pas pénétrée par les thermiques convectifs en provenance de la couche limite supérieure instable. Cette couche stagnante est donc isolée du système convectif. Ses caractéristiques essentielles sont (1) qu'elle n'est pas le siège de phénomènes de mélange convectif, et (2) qu'il y a un fort gradient thermique conductif. Ces conditions impliquent une cristallisation lente et instable.

## M23
### ETUDE GEOCHIMIQUE DES ELEMENTS EN TRACES ET PETROGENESE DES LAVES DE L'ETNA

J.-L. JORON, M. TREUIL ET B. VILLEMANT.

Lab. Géochimie Comparée et Systématique, Université P. et M. Curie, 4 Place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05 et Groupe des Sciences de la Terre, Lab. Pierre Sée, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

L'échantillonnage des principaux types de laves émises par l'Etna et qui a été effectué par J-C. Tanguy, a été repris pour l'étude géochimique des éléments en traces. La première partie de cette étude a été consacrée à l'analyse par activation neutronique des roches totales et à la mise en évidence des principales régularités géochimiques qui sont ensuite analysées comme critère d'identification des principaux processus pétrogenétiques de ces laves. Nous pouvons en dégager les principaux résultats suivants :

- le comportement hygromagmathile au cours des processus magmatiques est vérifié pour le plupart des éléments de transition internes et les alcalins rares sur la base des variations des abundances et des corrélations de ces éléments;

- le comportement des éléments de transition 3d, mis en évidence par leurs corrélations avec les éléments hygromagmathiles, présente deux tendances. La première se traduit par une très faible variation de leurs abundances dans le champ d'évolution des tholéiites, basaltes transitionnels et basaltes alcalins. La seconde par une très forte décroissance dans le champ d'évolution allant des basaltes alcalins aux trachytes;

- par rapport à ces régularités majeures plusieurs caractères géochimiques spécifiques peuvent être précisés. Tel est le cas des alcalins rares, rejoignant en cela le comportement du potassium, qui sont anomalement enrichis dans les laves historiques les plus récentes;

- ces différentes régularités géochimiques permettent d'identifier les principaux processus pétrogenétiques complexes de ces laves. La source mantélique des magmas est de type chondritique et relativement homogène chimiquement. Elle s' distingue d'un manteau océanique par sa minéralogie qui rend compte en particulier des variations du rapport Th/Ta. Des variations des taux de fusion partielle en système fermé rendent compte du passage progressif au cours du temps de magmas primaires tholéiitiques à des magmas primaires alcalins.

D'une manière épisodique, des phases de différenciation par cristallisation fractionnée conduisent à la mise en place de termes fortement évolués. Ces phases sont interrompues par une reprise de la dynamique du système et la réinjection de magmas primaires.

Enfin les interactions des liquides silicatés avec le substratum sédimentaire sont accompagnées, pour les laves les plus récentes, par des contaminations sélectives globales des magmas en éléments alcalins.

## LES ASSEMBLAGES A ORTHOPYROXENE DANS LES GABBROS DU PITON DE LA FOURNAISE, ILE DE LA REUNION.

J. Kornprobst, Université de Clermont II, LA 10 et IOPG P. Bachélery, Université de La Réunion

Les produits du Piton de la Fournaise sont caractérisés par le fractionnement du spinelle, de l'olivine, du plagioclase et du clinopyroxène. L'existence relativement fréquente d'orthopyroxène a pu être décelée : ce minéral apparaît en phase quasi-myarolitique dans certaines laves évoluées (parfois à pigeonite) et en cristaux tards ou secondaires dans des enclaves de gabbros ou de dolérites. Dans ces derniers l'orthopyroxène peut cristalliser dans des cumulats ou dans des compositions très peu différenciées (273; 60 B; 62 A) aussi bien que dans des roches largement évoluées (60 I). Il apparaît en fin de cristallisation orthocumulative : - en équilibre avec

un clinopyroxène tardif, ou bien avec un verre interstitiel dacique (60 I : étoiles noires) ; - par réaction entre l'olivine primaire et ce liquide sursaturé en silice. Les températures cpx-opx (Wells) sont comprises entre 900 et 1000°C et ne montrent pas d'évolution cohérente en fonction des compositions ; celles-ci suggèrent la cristallisation de l'orthopyroxène dans une chambre magmatique superficielle, les basses pressions d'eau favorisant l'association opx + feldspath K plutôt que la cristallisation de biotite.

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>M25
PETROLOGIE DES LAVES DU MASSIF MADELEINE-SOUFRIERE DE GUADELOUPE.</figcaption></figure>

Christian LEFEVRE, Laboratoire de Pétrologie, SN 5, Univers. Sciences et Techn. de Lille
59655 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX

Les laves du massif volcanique Madeleine-Soufrière sont de nature calco-alcaline et appartiennent à deux groupes : des andésites basaltiques ($SiO_2$ : 52-56 %) et des andésites ($SiO_2$ : 56-62 %). Une étude à la microsonde a permis de caractériser les différentes phases minérales : olivines ($Fo_{79-65}$, exceptionnellement $Fo_{84}$), orthopyroxènes ($Fs_{28-43}$), clinopyroxènes (augite habituellement, mais diopside ou salite parfois), plagioclases ($An_{94-52}$) et titanomagnétites.

Ces laves sont le résultat de mécanismes de cristallisation fractionnée en 2 stades. Le premier s'est effectué à relativement haute pression et haute température au sein d'un magne basaltique ; fractionnent alors les olivines et pyroxènes les plus magnésiens et les plagioclases les plus calciques. Le second niveau à plus basses pression et température correspond aux cristallisations que l'on observe dans les andésites. Il existe à l'échelle microscopique et minéralogique des preuves de l'interaction entre ces deux magmas (brassages, mélanges, injection magmatique). Les deux niveaux de fractionnements peuvent correspondre à deux chambres magmatiques distinctes dans l'espace, ou à un seul et même réservoir zoné, de grande extension verticale. Les données actuelles fournies par la géophysique tendraient à accréditer cette dernière hypothèse.

## M26
### EVOLUTION MAGMATOLOGIQUE DE LA MONTAGNE PELEE

René MAURY
Laboratoire de Pétrologie, Université de Bretagne Occidentale au nom des auteurs suivants (par ordre alphabétique) :

Christian COULON, Claude DUPUY, Michèle FICHAUT, Alain GOURGAUD, René MAURY, Hervé TRAINEAU et Denis WES-TERCAMP.

Un bilan des travaux relatifs à l'évolution magmatique de la Montagne Pelée a été réalisé dans le cadre de la monographie PIRPSEV relative à ce volcan. Les données pétrographiques, minéralogiques et géochimiques disponibles ont été rassemblées et reclassées de façon à mettre en évidence les caractères communs à l'ensemble du volcan