Hydrothermal system survey of active volcanoes : Misti (Peru) and Stromboli (Italy) ; Geophysical and geochimical approach.
Etude de systèmes hydrothermaux de volcans actifs : Misti (Pérou) et Stromboli (Italie) ; Approches géophysiques et géochimiques
Abstract
Etude de systèmes hydrothermaux de volcans actifs : Misti (Pérou) et Stromboli (Italie) ; Approches géophysiques et géochimiques. Ce mémoire présente une nouvelle méthodologie d'étude des systèmes hydrothermaux appliquée aux volcans Misti (Pérou) et Stromboli (Italie), par couplage de méthodes géophysiques (Polarisation Spontanée : PS) associées aux circulations d'eau et géochimiques (gaz du sol : CO2) associées aux remontées de gaz. A l'échelle de l'édifice volcanique, l'analyse des relations PS/altitude sur des profils radiaires permet de réaliser une cartographie précise des variations des processus d'électrofiltration au sein de l'édifice correspondant à des variations latérales de lithologie (ex: Misti). La méthode des gaz du sol couplée à la méthode PS a montré que des phénomènes de scellage coïncident avec l'extension des systèmes hydrothermaux (ex : Misti et Stromboli). Ces phénomènes ont été identifiés par des concentrations en CO2 proches des valeurs atmosphériques à l'intérieur du système hydrothermal délimité en PS, et par un dégazage significativement plus élevé à l'extérieur du système hydrothermal. Dans le cadre des études réalisées à Stromboli, nous avons mis en évidence que les limites structurales d'origine volcanique, relativement superficielles, telles que des limites de caldeira ou de cratère, constituent des zones préférentielles de drainage des fluides. A plus de 300 mètres des cratères actifs, ce phénomène se matérialise par une corrélation négative entre minima PS et pics de CO2, indiquant des descentes hydriques associées à des remontées de gaz, alors qu'à proximité des sources thermiques, une corrélation positive entre maxima PS et pics de CO2 prend le pas sur la précédente, indiquant à la fois des remontées de gaz et de vapeur d'eau. Toutefois, dans les deux cas, ces anomalies toujours localisées le long de limites structurales sont particulièrement réduites (40-80 m de largeur) et nécessitent pour être mises en évidence un pas d'échantillonnage resserré (<= 20 m). A l'échelle de l'édifice du Stromboli, les failles régionales, exemples de structures plus profondes, se manifestent uniquement par des anomalies de CO2. Près des zones actives, l'analyse des anomalies PS de courte longueur d'onde (5-10 m) permet de suivre le cheminement du réseau hydrique superficiel drainant les fluides depuis les anomalies thermiques en direction du minimum topographique.
Thèse soutenue en cotutelle franco-italienne (d'où le résumé en Italien) Studio di sistemi idrotermali di vulcani attivi : Misti (Peru) e Stromboli (Italia) ; Approccio geofisico e geochimico. Riassunto Questa tesi presenta una nuova metodologia di studio dei sistemi idrotermali applicata ai vulcani Misti (Peru) e Stromboli (Italia), accoppiando metodi geofisici (Polarizzazione Spontanea : PS) associati a circolazione d'acqua e geochimici (gas dei suoli: CO2) associati all'ascesa di gas. Alla scala dell' edificio vulcanico, l'analisi delle relazioni PS/altitudine su dei profili radiali permette di realizzare una cartografia precisa delle variazioni dei processi d'eletrofiltrazione dentro il vulcano corrispondente a delle variazioni laterali di lithologia (es.: Misti). Il metodo dei gas dei suoli associato alla PS ha mostrato che alcuni fenomeni di "sealing" coincidono con l'estensione dei sistemi idrotermali (es.: Misti e Stromboli). Questi fenomeni sono stati identificati da concentrazioni di CO2 simili ai valori atmosferici all'interno del sistema idrotermale delimitato dalla PS, e da un degassamento significativamente più elevato fuori del sistema idrotermale. Nell'ambito degli studi realizzati a Stromboli, abbiamo messo in evidenza che i limiti strutturali di origine vulcanica, relativamente superficiali, ad es.: limiti di caldera o di cratere, costituiscono delle zone preferenziali di drenaggio di fluidi. A più di 300 metri dai crateri attivi, questo fenomeno si materializza con una correlazione negativa tra i minimi di PS e i picchi di CO2, indicando delle discese idriche associate a delle risalite di gas, mentre, in prossimità delle sorgenti termiche, una correlazione positiva tra minima di PS e picchi di CO2 prende il posto delle precedenti, indicando sia delle risalite di gas che di vapore d'acqua. Pero, nei due casi, queste anomalie sempre localizzate lungo limiti strutturali, sono particolarmente ridotte (40-80 m di larghezza) e necessitano per essere messe in evidenza intervalli di campionamento più ridotti (<= 20 m). Alla scala del vulcano Stromboli, le faglie regionali, esempio di strutture più profonde, si manifestano unicamente con delle anomalie di CO2. Accanto alle zone attive, l'analisi delle anomalie di PS di corta lunghezza d'onda (5-10 m) consegue di seguire il camino d'infiltrazione idrica superficiale drenando i fluidi dalle anomalie termiche in direzione del minimo topografico.