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Detailed view Habilitation à diriger des recherches
Université d'Orléans (20/09/2007), Jean-Louis Bourdier (Pr.)
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Propriétés dynamiques et structures des magmas : Approches théorique, analogique et expérimentale.
Laurent Arbaret1

Parmi les suspensions naturelles, les suspensions magmatiques sont directement impliquées dans des processus géologiques d'importance majeure tels que le volcanisme et la dynamique mantellique et crustale. Au cours du transfert et de la mise en place des magmas, l'influence de la déformation sur les mécanismes de cristallisation des liquides silicatés et sur l'interaction entre structures cristallines et propriétés rhéologiques reste un domaine largement inexploré. L'Orientation Préférentielle de Forme (OPF) des minéraux dans les magmas peut présenter des propriétés directionnelles homogènes à grande échelle. Ces dernières peuvent aussi varier localement en fonction de la rhéologie du magma et donc essentiellement de la fraction cristalline. En retour, le développement de structures localisées est susceptible d'influencer profondément les capacités de transfert et de mise en place.
Les premiers travaux de modélisation analogique et de simulation numérique menés en régime de cisaillement simple ont montré que, pour des fractions cristallines inférieures à 45%, l'OPF s'effectue selon deux stades successifs. Pour de faibles déformations, les fabriques minérales peuvent être décrites sur la base du modèle de Jeffery (1922). Pour de grandes déformations, les interactions entre particules et la distribution des rapports de forme des cristaux constituent les paramètres réglant le caractère alors stationnaire de l'OPF.
Afin d'accéder à la totalité du domaine de cristallisation et de mesurer in situ les propriétés dynamiques et structurelles des suspensions magmatiques, le projet de recherche développé depuis 2003 s'appuie sur l'approche expérimentale grâce à un autoclave à chauffage interne et pression gazeuse équipé de modules de déformation (presse Paterson). Les deux premiers axes développés sont l'étude des structures et de la rhéologie des suspensions magmatiques sur l'ensemble du domaine de cristallisation et la quantification de la fracturation intra-cristalline aux taux de déformation élevés en conditions tardi-magmatiques et subsolidus. Les premiers résultats de ces travaux permettent d'illustrer le potentiel de la presse Paterson pour la simulation des processus de transport magmatique.
1:  ISTO - Institut des Sciences de la Terre d'Orléans
fabriques magmatiques minérales dans les magmas – Presse Paterson – déformation – rhéologie des magmas – laves andésitiques