Relations entre systèmes intrusifs et instabilités sur un volcan basaltique (Piton des Neiges, La Réunion) - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

Relationship between intrusive systems and flank instability on a basaltic volcano (Piton des Neiges, La Réunion)

Relations entre systèmes intrusifs et instabilités sur un volcan basaltique (Piton des Neiges, La Réunion)

Résumé

Many basaltic volcanoes have experienced multiple flank destabilization episodes during their evolution. The study of these volcanic edifices has shown that both the internal structure and the intrusive system play a role in the initiation of flank destabilization. Arising from indirect observations, the recent models remain interpretative. On Reunion Island, the exceptional erosion of the Piton des Neiges provides a rare access to the inner structure of the basaltic edifice that is propitious to bridge these gaps. The first part of this manuscript focuses on the plutonic rocks outcropping in Mât River (cirque of Salazie) in order to improve our knowledge of the internal structure of Piton des Neiges. Our multidisciplinary study allows us to reveal the presence of plurikilometric magma chamber under the cirque of Salazie. This chamber would belong to an edifice older to 2.33 Ma located to the NNE from the actual summit of the Piton des Neiges. The magma chamber displays lithological variations from a peridotitic border made of dunite and wehrlite cumulates (Fo81-90) to an internal part more differentiated made of olivine gabbro, gabbro, and ferrogabbro layers (Fo70-79). This compositional variation is associated with a structural variation marked by the absence of visible dynamic structure in the border (implying in situ crystallization) to numerous dynamics structures at the core of the magma chamber (evidencing convection cells). The magma chamber is crosscut by a detachment intruded by tens of basic magmatic intrusions and overlapped by debris avalanche deposits. The second part of this thesis focuses on the detachment’s history and its dynamics. The cataclastic deformation of primary minerals in the plutonic rocks indicates that the detachment acted as a brittle zone. This is followed by a low temperature ductile deformation (< 250 °C) characterized by crystallization of chlorite, pumpellyite, zeolite and calcite in the detachment zone. These results suggest that deformation of basaltic volcanoes proceeds along hydrothermalized detachments rather than by spreading on a large hydrothermal system. At the top of the sill zone, sills are brechified and disseminated in the breccia. The third part of the thesis is to determine the role of these intrusions in the destabilization of volcanoes. The presence of an asymmetric magmatic fabric in the intrusion in contact with the breccia suggests that this sill was emplaced with a normal shear displacement of its hanging wall. This pioneering observation confirms the assumptions made previously about the major implication of sill intrusions in basaltic volcano flank instability.
De nombreux volcans basaltiques ont connu de multiples épisodes de déstabilisation tout au long de leur évolution. L’étude de ces édifices volcaniques a démontré l’importance considérable de leur architecture interne et de leur système intrusif dans le déclenchement des déstabilisations. Découlant d’observations indirectes, les modèles élaborés demeurent néanmoins interprétatifs. Sur l’île de La Réunion, l’importante érosion du Piton des Neiges, en rendant accessible sa structure interne, en fait un atout majeur pour combler ces lacunes d'observation. La première partie de cette thèse se concentre sur les roches plutoniques à l’affleurement dans la rivière du Mât (cirque de Salazie) afin d’accroitre les connaissances de la structure interne du Piton des Neiges. Notre étude multidisciplinaire permet de proposer l'existence d'une chambre magmatique plurikilométrique excentrée du sommet actuel du Piton des Neiges. Ce réservoir, situé à l’aplomb du cirque de Salazie, appartiendrait à un édifice plus ancien estimé à plus de 2,33 Ma. La chambre magmatique montre une variation lithologique depuis une bordure péridotitique composée de dunite et wehrlite cumulative (Fo81-90) vers une zone interne plus différenciée, composée de gabbro à olivine, gabbro et ferrogabbro (Fo70-79). Cette variation compositionnelle s'accompagne d'une variation structurale marquée par l'absence de structure dynamique en bordure, traduisant ainsi une cristallisation in situ et par l'existence de nombreuses structures dynamiques témoins de la convection dans le cœur de chambre. Cette chambre magmatique est recoupée par un détachement injecté de plusieurs dizaines d’intrusions basiques et surmonté par une brèche d’avalanche de débris. La deuxième partie de cette thèse s’intéresse à l'histoire de ce détachement et à sa dynamique. La déformation cataclasique des minéraux primaires des roches plutoniques du détachement indique que cette structure s'est développée dans le domaine fragile. Une déformation ductile postérieure de basse température (< 250 °C), caractérisé par une cristallisation de chlorite, de pumpellyite, de zéolite et de calcite s'est ensuite développée dans le détachement. Ces résultats suggèrent que les édifices basaltiques s'effondrent par déformation le long de plans hydrothermalisés plutôt que sur de vastes systèmes hydrothermaux. Au toit de la pile de sills, des intrusions sont brèchifiés et disséminés dans la brèche. La troisième partie de la thèse a pour objectif d'analyser l'impact de ces intrusions sur la stabilité des volcans basaltiques. Nous montrons, par une analyse détaillée du sill au contact avec la brèche, l'existence d’une fabrique magmatique asymétrique révélatrice d’un déplacement co-intrusif de l’unité sus-jacente lors de l'injection magmatique. Cette observation pionnière confirme les hypothèses préalablement formulées sur le rôle majeur des sills dans la déstabilisation des volcans boucliers.
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Dates et versions

tel-01491111 , version 1 (16-03-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01491111 , version 1

Citer

Carole Berthod. Relations entre systèmes intrusifs et instabilités sur un volcan basaltique (Piton des Neiges, La Réunion). Sciences de la Terre. Université de La Réunion, 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01491111⟩
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