Storage conditions and dynamics of magma reservoirs feeding the major pumiceous eruptions of Dominica (Lesser Antilles Arc) - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

Storage conditions and dynamics of magma reservoirs feeding the major pumiceous eruptions of Dominica (Lesser Antilles Arc)

Conditions de stockage et dynamiques des réservoirs magmatiques à l'origine des éruptions ignimbritiques majeures de la Dominique (Arc des Petites Antilles)

Résumé

Here we present an integrated petrological study of the plinian fallout deposit of the latest three ignimbritic eruptions recognized on Dominica (Lesser Antilles arc): Layou (~51kyrs cal BP), Roseau (~33kyrs cal BP) and Grand Fond (~24kyrs cal BP). We combine natural and experimental petrology to investigate the prevailing storage conditions within the reservoir that fed each eruption. Whole rocks are all dacites with crystal contents of ~30%, comprising plagioclase, orthopyroxene, clinopyroxene, amphibole and Fe-Ti oxide. The residual melt is rhyolitic. Pre-eruptive storage conditions of 850 (±5) °C, 400-500 MPa (16-20 km depth), ~ΔNNO+1 and melt water content of ~7-8 wt% were determined for all studied eruptions through phase equilibria experiments. Orthopyroxenes were used to investigate the architecture and pre-eruptive dynamics of the plumbing system through crystal system analysis (CSA) combined to glass inclusions analysis and Fe-Mg diffusion modelling. Results enable to define the reservoir feeding each eruption as a highly crystalline (~30%), moderately cold (850°C) and highly oxidized (~ΔNNO+1) environment with 80-85% of unzoned orthopyroxenes, and 15-20% of zoned orthopyroxenes recording a heating process of 25°C, possibly produced by an underplating hotter magma that is responsible of the reservoir rejuvenation. Modelling of Fe-Mg interdiffusion suggests that this heating occurs in short timescales of ~10 years prior to each eruption. This heating process develops, over the considered eruptive time, a plume heating geometry able to bring together, on the scale of the hand sample, crystals of different sectors of the reservoir.
Nous présentons ici une étude pétrologique de trois éruptions ponceuses majeures (~10 km3) de la Dominique (Arc des Petites Antilles): Layou (~51kyrs cal BP), Roseau (~33kyrs cal BP) et Grand Fond (~24kyrs cal BP). En combinant une étude de pétrologie naturelle et expérimentale, nous proposons un modèle complet des réservoirs à l’origine des trois éruptions. Les magmas sont des dacites à forte teneur en cristaux (~30%), comprenant plagioclases, orthopyroxènes, clinopyroxènes, amphiboles et oxides. Les expériences d’équilibre de phases sur ces dacites ont permis de contraindre les conditions de stockage à 850°C, 400-500 MPa (16-20 km), ~ΔNNO+1 et une teneur en eau pré-éruptive de ~7-8 wt % pour les trois éruptions. Les orthopyroxènes ont été utilisés pour étudier les dynamiques pré-éruptives du système magmatique en combinant : une analyse systématique de leur zonation, l’analyse de leurs inclusions vitreuses et la modélisation de l’interdiffusion Fe-Mg. Les résultats, couplées aux résultats d’équilibres de phases, nous permettent de définir le réservoir comme un environnement fortement cristallisé (~30%), modérément froid (~850°C) et fortement oxydé (~ΔNNO+1), possédant 80-85% de cristaux non-zonés, remobilisé par un réchauffement de 25°C produit par l’injection d’un magma plus chaud sous-jacent. La modélisa on de l’interdiffusion Fe-Mg dans les orthopyroxènes indique que le réchauffement s’est produit ~10 ans avant chaque éruption. Ce processus crée la zonation inverse retrouvée dans 15-20% des orthopyroxènes et développe un panache thermique interne au réservoir qui est responsable de l’hétérogénéité cristalline retrouvée dans les échantillons.
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tel-01558046 , version 1 (07-07-2017)
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Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Pas de modification

Identifiants

  • HAL Id : tel-01558046 , version 2

Citer

Clara Solaro-Müller. Storage conditions and dynamics of magma reservoirs feeding the major pumiceous eruptions of Dominica (Lesser Antilles Arc). Volcanology. Université Paris Diderot (Paris 7), Sorbonne Paris Cité, 2017. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01558046v2⟩
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