Processus de transfert des éléments volcanodétritiques dans les plaines abyssales autour de l'Île de la Réunion (océan Indien) (exemple du système turbiditique de Cilaos)

Bien que les systèmes turbiditiques soient très étudiés à travers le monde, les éventails sous-marins volcanoclastiques sont relativement peu connus en comparaison avec les systèmes silicoclastiques. Les nombreuses études réalisées au large des îles d'Hawaii et des Canaries n'ont pas permis d'observer de systèmes turbiditiques bien développé. Des dépôts turbiditiques et des structures sédimentaires comme des canyons et des chenaux sont néanmoins visibles au large de ces îles, suggérant que des processus autres que les grands glissements (glissement de flancs ou avalanche de débris) jouent un rôle important dans les mécanismes d'érosion et de transport des sédiments dans le domaine marin. Les nouvelles données acquises au large de l'île de La Réunion au cours des campagnes FOREVER (2006), ERODER1 (2007) et ERODER 2 (2008) ont permis de mettre en évidence l'existence de cinq systèmes turbiditiques s'étendant à plus de 200 km de l'île. Les travaux présentés dans cette thèse proposent une reconstruction du fonctionnement sédimentaire récent (150 ka) du système turbiditique de Cilaos situé au sud-ouest de l'île. Un large jeu de données, comprenant bathymétrie, imagerie sonar et profils de sondeur de sédiment, a été utilisé afin de conduire une étude détaillée de la morphologie moderne du système turbiditique de Cilaos. L'architecture sédimentaire a été caractérisée grâce à l'étude de plusieurs carottes sédimentaires. Des mesures de granulométrie, ainsi que de fluorescence X ont été effectuées le long de chaque carotte, et une analyse des isotopes de l'oxygène et des dates radiocarbone ont été utilisées pour contraindre le cadre stratigraphique. La cartographie détaillée de la zone a permis d'identifier les éléments architecturaux du système. Celui-ci comprend une zone de canyons alimentant une vallée majeure. Au pied de la pente et sur la plaine abyssale, l'éventail se développe plus largement avec notamment la présence d'un champ de sediment waves, des accumulations sédimentaires de formes lobées et des petits chenaux. La morphologie de ce système et de ses corps sédimentaires est fortement influencée par la topographie de la plaque préexistante avec la présence de rides volcaniques qui compartimentent le système sédimentaire profond et par la nature des dépôts dominés par des sédiments sableux d'origine volcanique. Les structures morphologiques identifiées aux têtes des canyons suggèrent que l'alimentation actuelle du système turbiditique de Cilaos est dominée par des processus hydrodynamiques et sédimentaires liés aux crues de la rivière Saint-Étienne. Les courants hyperpycnaux ne sont pas l'unique processus d'alimentation. La dynamique des vagues et les instabilités de pente jouent également un rôle dans le déclenchement des courants de turbidité et participent à l'incision des canyons. L'analyse détaillée des faciès et séquences sédimentaires a permis de mettre en évidence un fonctionnement sédimentaire en liaison avec l'activité volcanique. Les principales périodes d'activité turbiditiques sont associées aux périodes d'interruption de l'activité volcanique qui permettent une augmentation de l'alimentation du bassin versant de la rivière Saint-Étienne. Les variations climatoeustatiques affectent également le système mais celles-ci sont de moindre importance. L'origine volcanique des sédiments et la morphologie complexe de la plaque océanique rendent le système de Cilaos unique, tant par son mode d'alimentation comparable à celui des systèmes turbiditiques silicoclastiques, que par la nature érosive et riche en sable de ses écoulements caractéristiques des turbidites volcanoclastiques.Even if deep-water turbidite systems have been widely studied throughout the world ocean,volcaniclastic deep-sea fans are little known compared to silicoclastic systems. Numerous studies dedicated to the Canary or the Hawaii Islands have never revealed the presence of well-developed turbidite system (with canyons, lobes and levees). Nevertheless, turbidite deposits and sedimentary structures like canyons or channels are visible off these volcanic islands suggesting that other processes than large mass wasting processes (flank landslides, debris avalanches) also played an important role in the erosion and transport of sediments in the deep marine environment adjacent to volcanic islands. The new dataset collected off La Réunion Island, during the 2006 cruises FOREVER and ERODER1 and the 2008 ERODER 2, reveals for the first time the presence of five large turbidite systems extending to more than 200 km from the island. The results presented in this PhD thesis propose a reconstruction of the recent sedimentary evolution (last 150 ka) of the Cilaos turbidite system located southwest of the island. Multibeam bathymetry, backscatter imagery, and echosounder profiles have been used to characterise the morphology of the Cilaos turbidite system. The sedimentological variability has been characterised thanks to the study of several gravity cores. Grain-size measurements, and XRF logging have been performed along each core interval and analyses of planktonic oxygen isotopes and radiocarbon dating have been used to constrain the stratigraphic framework. A detail mapping of the system allows the identification of the architectural elements of the deep-sea fan. It is composed of a canyon area feeding a wide valley. At the foot of the slope and on the abyssal plain, a wide fan is developed with a sediment waves field, lobate bodies and an extended channelized system in the lower-fan. Its morphology appears to have been strongly influenced by the morphology of the submarine slopes of the volcanic edifice, the surrounding seafloor and the high content of volcanic sands in the turbidity currents. The morphological features identified at the canyon head suggest that the present-day feeding of the Cilaos turbidite system is dominated by the hydrodynamic and sedimentary processes linked to the Saint-Etienne River floods. The hyperpycnal flows are not the only processes feeding the Cilaos canyon. Wave dynamic and slope instabilities also play a role for the triggering of turbidity currents and participate to the incision of the canyons. The detailed analysis of sedimentary facies and bodies permits to highlight that volcanic activity is the main factor controlling the fan sedimentary supplies. The two main phases of the Cilaos turbidite activity are linked to periods with low volcanic activity which led to an increase of the feeding of the Saint-Etienne drainage basin. Climatic and eustatic variations have also influenced the fan but they are interpreted to be of lesser importance. The volcanic origin of sediments and the complex morphology of the oceanic plate make unique the Cilaos fan which feeding mode is rather similar to those observed in silicoclastic turbidite systems, but its erosive and sand rich turbidite currents are characteristics of volcaniclastic turbidites.SAINT DENIS/REUNION-Droit Lettre (974112101) / SudocSudocFranceF

Les processus de démantèlement des volcans, le cas d'un volcan bouclier en milieu océanique (le Piton des Neiges, Ile de la Réunion)

Le Piton des Neiges, volcan inactif depuis 12.000 ans, se caractérise par un massif fortement démantelé et par la présence au fond de trois grandes dépressions appelées " cirque ", d'une importante couverture bréchiques. La réinterprétation récente des brèches implique une réévaluation du modèle d'évolution géologique du volcan. Les investigations de terrain ont permis d'établir une typologie des brèches basée sur des caractéristiques sédimentaires et morphologiques. Plusieurs déstabilisations de flanc de grande ampleur de type avalanche de débris (volume >> 1 km3) ainsi que de nombreux phénomènes gravitaires d'ampleur plus modérée liés, en autre, aux processus d'érosion, ont été identifiés. Au moins trois grandes déstabilisations de flanc ont été identifiées dans les cirques de Cilaos et de Salazie. Les dépôts bréchiques liés à ces déstabilisations ont été ensuite progressivement recouverts par des coulées de débris et des alluvions diverses puis érodés. Aujourd'hui, il apparaît clairement que ces brèches sont en partie les témoins de grands processus de démantèlement liés à plusieurs déstabilisations massives de l'édifice volcaniqueThe Piton des Neiges, inactive volcano since 12000 years, has been characterized by a dismantled volcanic massif and the presence in three great depressions called "circus", of an important complex of breccias. The recent reinterpretation of these deposits imply a revaluation of the evolution of this oceanic shield volcano. Field investigations allow to establish a general typology of the deposits based on morphological and sedimentary features. Several large flank collapses producing gigantic debris avalanches (volume >> 1 km3) and moderated events (volume < 1 km3) related to erosional processes, have been identified. Three large flank destabilizations were identified within Cilaos and Salazie cirques . The breccia deposits related to these destabilizations were then gradually eroded and covered by debris flow and alluvial deposits. Today, the breccia formations of Piton des Neiges volcano are partly evidences of great dismantling processes related to several massive destabilizations of the volcanic edifice.SAINT DENIS/REUNION-Droit Lettre (974112101) / SudocSudocFranceF

Circulation hydrothermale au sein du volcan Karthala, île de la Grande Comore, Océan indien (apports de la géophysique)

Le volcan Karthala est un volcan bouclier basaltique intra-océanique actif constituant les deux-tiers méridionaux de l'île de la Grande Comore. De nombreux indices de surface témoignent de l'activité du système hydrothermal de ce volcan. En outre, une large anomalie positive de Polarisation Spontanée (PS) a été mise en évidence dans les secteurs Nord et Ouest de la caldeira.Grâce à une campagne de mesures électromagnétiques (CSAMT), nous avons pu obtenir une image de la structure géoélectrique du volcan. A l'échelle du massif, trois milieux sont distingués en accord avec un modèle hydrogéologique de réduction de la perméabilité avec la profondeur. Le terrain intermédiaire est interprété comme un niveau de saturation régional à l'échelle du massif et sa base est caractérisée par l'apparition de minéralisations secondaires par simple processus d'enfouissement. Concernant la partie sommitale, la méthode CSAMT nous a permis de caractériser la géométrie du système hydrothermal du Karthala. Il apparaît confiné au sein de la caldeira sommitale à partir de 700 m de profondeur, présente une élongation Nord-Sud et s'approfondit rapidement sur les bords Ouest et Est. La partie Nord, qui présente les plus faibles résistivités et profondeurs du toit de ce système est la plus active, comme le suggérait déjà les mesures PS. Depuis l'éruption phréatique de juillet 1991, des séismes volcano-tectoniques (VT) sommitaux sont localisés selon un alignement Nord-Sud limité au sein de la caldeira, entre 2 et 4km de profondeur, nous permettant d'obtenir la signature sismique d'une éruption phréatique. En corrélant les différentes données géophysiques, nous proposons que la fracturation hydrolique est à l'origine de ces VT et qu'ils témoignent donc de l'activité des circulations hydrothermales au sein du Karthala, celles-ci diminuant progressivement depuis 1991 et en particulier depuis 1998.SAINT DENIS/REUNION-Droit Lettre (974112101) / SudocSudocFranceF

Suivi, modélisation et évolution des processus d'injections magmatiques au Piton de la Fournaise (Réunion) (à partir d'une analyse croisée des données de déformation, géochimiques et structurales)

Un des enjeux de la volcanologie réside dans la compréhension du fonctionnement du système de stockage et de transferts magmatiques associés aux éruptions. Au Piton de La Fournaise, cette étude est ici abordée par une analyse croisée des déformations, couplée à des modélisations numériques, et aux données géochimiques de la période 1998-2007. Au sein de cette activité, nous définissons, depuis 2000, un caractère cyclique ; chaque cycle est défini par une séquence d'éruptions sommitales et latérales terminées par une éruption distale à océanite. Ces éruptions successives sont caractérisées par des dykes s'initiant à des niveaux de plus en plus profonds et des laves de plus en plus primitives. Ces cycles durant lesquels l'inflation du cône est continue, pourraient témoigner d'une réalimentation continue du système de stockage superficiel. Ces résultats permettront dans le futur une meilleure prédiction de la localisation des éruptions, selon leur position dans un cycle d'activité.Important issues in volcanic processes are how magma is supplied to thé plumbing System, and how thé différent levels of magma storage interact prior to and during éruptions. At Piton de La Fournaise, thé cross-analysis of thé extensive set of déformation data, embedded in a 3D model, and geochemical data associated with thé 1998-2007 activity, brings us new insights into thé feeding System and its évolution with time. Since 2000, we defme eruptive cycles; each cycle is defmed by a séquence of summit and latéral éruptions ended by a distal océanite éruption. Thèse successive éruptions are characterized by an increasing depth of dyke initiations and thé émissions of increasingly primitive lavas. Thèse cycles, during which thé summit inflation is continuous, could highlight a continuous refilling of thé shallow réservoir. Thèse results provide a quantitative basis to predict thé location of future éruptions, depending on its timing wïthin a cycle of volcanic activity.SAINT DENIS/REUNION-Droit Lettre (974112101) / SudocSudocFranceReunionFRR

Contribution à l'étude du risque volcanique sur les grands volcans boucliers basaltiques (le Karthala et le Piton de la Fournaise)

Le Karthala et le Piton de la Fournaise sont deux volcans boucliers basaltiques situés dans l'Océan Indien occidental et recevant plus de 5 m d'eau par an. Ils connurent des éruptions explosives pendant leur histoire, la plus récente est l'éruption phréatique de 1991, au Karthala. Les produits pyroclastiques issus des éruptions phréatiques et phréatomagmatiques ou paroxysmales phréatomagmatiques, ont été observés et étudiés à la loupe binoculaire, au microscope, à la microsonde, au microscope électronique à balayage et par les analyses géochimiques. Les observations des affleurements et la collecte de bois carbonisés, indiquent la présence de plusieurs éruptions explosives et leur chronologie relative. Celles-ci résultent d'interactions eau/magma. Ils développent des panaches de cendres associés avec des projections de gros blocs et un dégagement de soufre. Ils déposent des bombes en choufleur, des lapilli, des lapilli accrétionnés, des cendres par retombées aériennes. Des dépôts de déferlantes et d'écoulements cendreux, dominants dans les éruptions paroxysmiques, sont aussi observés. L'étude de ces produits et les observations des éruptions récentes, montrent clairement que les éruptions purement phréatiques, au Karthala et au Piton de la Fournaise, résultent soit d'une éruption latérale qui vidange la zone de stockage magmatique, ou bien, lorsque une nappe phréatique est réchauffée par un corps magmatique ou une circulation de fluides chauds. Les éruptions phréatomagmatiques de faible ampleur résultent de l'interaction entre l'eau de surface et le magma. Les éruptions paroxysmales phréatomagmatiques se produisent lorsque des paquets de magma ascendants rencontrent l'eau souterraine, ou bien, à la suite d'une éruption magmatique, favorisant, par effondrement d'unité caldeirique ou infiltration d'eau souterraine dans le conduit, des phases phréatiques. La composition chimique des particules montre que le magma provient directement de niveaux profonds. Ces événements sont souvent, précédés et accompagnés de forte sismicité ressentie par la population proche des évents. L'étude de l'impact de ces éruptions explosives et la cartographie des coulées de lave ont permis la réalisation de cartes de risques et d'aléas volcaniques en Grande Comore. Plusieurs aspects sur l'évaluation du risque ont été discutés et des mesures d'atténuation du risque sont proposées.SAINT DENIS/REUNION-Droit Lettre (974112101) / SudocSudocFranceF

Exploration et modélisation de la circulation d'air dans le Piton de la Fournaise et Cerberus Fossae (Mars)

TOULOUSE3-BU Sciences (315552104) / SudocSudocFranceF

What can we learn about the history of oceanic shield volcanoes from deep marine sediments? Example from La Reunion volcanoes

The discovery in 2006, during the oceanographic survey FOREVER, of large volcaniclastic sedimentary systems off La Réunion Island (western Indian ocean) revealed a new image of the evolution of oceanic shield volcanoes and their dismantling. Marine data obtained from 2006 to 2011 during the oceanographic surveys ERODER 1 to ERODER 4 included bathymetry, acoustic imagery, echosounding profiles, dredging and coring. Six major turbidite systems were mapped and described on the submarine flanks of La Reunion volcanic edifice and the surrounding oceanic plate. The interpretation of sediment cores enable us to characterise the processes of gravity-driven sediment transfer from land to deep sea and also to revisit the history of the volcanoes of La Réunion Island. Turbidite systems constitute a major component of the transfer of volcanic materials to the abyssal plain (Saint-Ange et al., 2011; 2013; Sisavath et al., 2011; 2012; Babonneau et al., 2013). These systems are superimposed on other dismantling processes (slow deformation such as sliding or spreading, and huge landslides causing debris avalanches). Turbidite systems mainly develop in connection with the hydrographic network of the island, and especially at the mouths of large rivers. They show varying degrees of maturity, with canyons incising the submarine slope of the island and feeding depositional areas, channels and lobes extending over 150 km from the coast. The cores collected in turbidite systems show successions of thin and thick turbidites alternating with hemipelagic sedimentation. Sedimentological and stratigraphic analysis of sediment cores yielded a chronology of submarine gravity events. First-order information was obtained on the explosive activity of these volcanoes by identifying tephra layers in the cores (glass shards and pumice). In addition, major events of the volcanic and tectonic history of the island can be identified and dated. In this contribution, we focus most attention on the southernmost turbidite system (St-Joseph system). Sedimentary records allow us to establish a link between two major landslides affecting the flanks of Piton de la Fournaise volcano and the triggering of major turbidity currents. Thus, the age of these events could be obtained; their chronology being far too difficult to establish otherwise. In short: a beautiful example of the contribution of sedimentology to the study of the structural evolution of the volcanoes

Institutional and social responses to hazards related to karthala volcano, comoros

This paper aims at understanding the failure of the crisis management system during the 2006 eruption of karthala volcano on Grande comore Island. Since 2005, the eruptive activity of Karthala Volcano had increased, with higher intensity and frequency. these changes should have ied grande comore to be better prepared for confronting a volcanic threat. but the following analysis demonstrates that the country remained unprepared to face even a minor eruptive event. the weakness that Ied to poor crisis management are detailed and analysed and suggestions for improvement are made.133 hlm.: ilus.; 25 cm

Turbidity current activity along the flanks of a volcanic edifice: The mafate volcaniclastic complex, La Réunion Island, Indian Ocean

Recent marine geophysical surveys reveal the existence of well-developed volcaniclastic deep-sea fans around La Réunion Island, Indian Ocean. The Mafate turbidite complex, located in the northwestern part of the island, is a large sedimentary system formed by two coalescent-like volcaniclastic deep-sea fans: the Mafate fan and the Saint-Denis fan. They are both connected to terrestrial rivers supplying sediment produced by erosion on the island, particularly during austral summer cyclonic floods. Through the integration of marine geophysical data (including bathymetry, backscatter multibeam sounder images, TOBI side-scan sonar images and seismic reflection profiles) and piston cores, a submarine morpho-sedimentary map of the surface architecture of the Mafate and Saint-Denis turbidite systems has been established. The systems are divided in three main domains: deep canyons in the proximal area, a channel network in the medial area, and distal depositional lobes on the abyssal sea floor. Two large sediment wave fields also formed as a result of the volcaniclastic turbidity currents. Three piston cores collected along the Mafate complex provide information on the sedimentary processes in this area over the last 25 ka. The record of turbidite events in these cores is interpreted in terms of volcanic and climatic changes that could have controlled the sediment transfer to the deep ocean

Evolution du mont sous-marin des Glorieuses (Sud-Ouest Océan Indien) et du bassin profond Somali depuis le Crétacé

International audienc