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Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II (14/12/2005), Sigmarsson Olgeir (Dir.)
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These_Severine_Moune_ter.pdf(6.9 MB)
Volatils mineurs (S, Cl, F) et éléments traces dans les magmas pré-éruptifs et les gaz volcaniques. Etude des processus de dégazage magmatique sur les volcans Hekla (Islande) et Masaya (Nicaragua).
Severine Moune1

L'axe principal de cette thèse est la caractérisation des processus de dégazage magmatique des éléments traces, du soufre et des halogènes de deux volcans actifs : Hekla (Islande) et Masaya (Nicaragua).
Une étude sur les inclusions magmatiques (MIs) a permis de suivre l'évolution des volatils dissous dans le système volcanique d'Hekla au cours de la différenciation magmatique (cristallisation fractionnée). Ceci a permis d'estimer les concentrations en volatils dissous "attendues" dans le liquide pré-éruptif. Cette approche permet donc de ne pas sous-estimer les concentrations des liquides piégés dans les MIs et améliore ainsi les contraintes sur la masse de volatils émise dans l'atmosphère. Cette étude indique que, lors de l'éruption de février 2000, Hekla a émis dans l'atmosphère 0.1 Mt de HCl, 0.2 Mt de HF et 3.8 Mt de SO2. La chimie de la phase sub-Plinienne de cette éruption a été étudiée, de façon plus approfondie, grâce aux averses neigeuses qui ont traversé le panache volcanique. L'étude de ces neiges a montré que l'enrichissement des éléments volatils est lié à un processus de dégazage sous forme de chlorures, fluorures et sulfates. En revanche, l'enrichissement des éléments réfractaires est expliqué par un processus de dissolution non-stoechiométrique des téphras par la phase gazeuse riche en fluor au sein du panache éruptif.
Une étude basée sur les MIs a permis de confirmer la théorie de Walker et al. (1993) selon laquelle la différenciation des magmas tholéiitiques du Masaya se produit à basse pression à partir d'un magma relativement "sec" de composition homogène dans le temps. La caractérisation physico-chimique des aérosols par MEB et la chimie de la phase éruptive du volcan Masaya suggèrent que la plupart des éléments traces sont dégazés sous forme de chlorures, mais aussi sous forme de sulfates et chloro-sulfates. De plus, la quantification des flux de matière a montré que le dégazage au Masaya est une source importante de pollution atmosphérique.
1:  LMV - Laboratoire Magmas et Volcans
Volcans – Dégazage magmatique – Gaz volcaniques – Inclusions magmatiques – Eléments traces – Volatilité – Soufre – Halogènes – Terres Rares – Dissolution de verres silicatés.

Minor volatiles (S, Cl, F) and trace elements in pre-eruptive magmas and volcanic gases. An investigation of magma degassing processes on Hekla (Iceland) and Masaya (Nicaragua) volcanoes.
A study of melt inclusions (MIs) has allowed us to follow the dissolved volatile evolution in the magmatic system of Hekla volcano during the melt differentiation (fractional crystallization). This work has allowed us to predict the “expected” volatile concentrations, which correspond to the volatile contents in the basaltic icelandite melt just prior to eruption. Such approach avoids underestimation of the pre-eruptive volatile contents measured in MIs and improves the estimates on the volatile mass released into the atmosphere. This approach has suggested that the magma carried 0.1 Mt of HCl, 0.2 Mt of HF and 3.8 of SO2 into the atmosphere during the 2000 Hekla eruption. Moreover, the Plinian phase of this eruption emitted a mixed tephra-gas plume that was scavenged by snowstorms, offering the unique opportunity to better study the geochemistry of this explosive gas phase. The study of these snow samples has shown that enrichment of most of volatile trace elements is linked to a degassing process as halides and/or sulfates. More surprisingly, refractory elements are also enriched in the gaseous phase of Hekla and they are best explained by the non-stoechiometric partial dissolution of tephra by F-rich volcanic gases in the eruptive plume.
A study based on MIs has confirmed the hypothesis emitted by Walker et al. (1993) in which differentiation of tholeiitic magmas of Masaya occurs at shallow depth from a "dry" magma also characterized by its homogeneous composition. Moreover, chemical and physical characterizations of volcanic aerosols by SEM and chemical analyses of the eruptive phase of Masaya have allowed us to conclude that trace elements are mostly degassed and transported in Masaya's plume as chlorides, but also as sulfates and/or chloro-sulfates. Volatile trace element contribution to the atmosphere has also been estimated showing that the volcanic plume of Masaya is an important source of atmospheric pollution on the regional scale.
Volcanoes – Magma degassing – Volcanic gases – Melt inclusions – Trace elements – Volatility – Sulfur – Halogens – REE – Dissolution of silicate glasses.

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