Diversity of eruptive styles inferred from the microlites of Mt Pelée andesite (Martinique, Lesser Antilles).

International audienceWe have studied the compositional and textural characteristics of plagioclase microlites from several dome-forming eruptions (dome, block-and-ash flows, and surges) and plinian fallouts of the recent period of activity of Mt Pelée in order to infer magma ascent dynamics. Dome-forming and plinian samples display a wide range of plagioclase microlite compositions, from An35 to An90 and An55 to An90, respectively. Microlites with compositions > An50-60 crystallized from a mafic melt that intruded the andesitic reservoir in proportion of ~10 vol %. During magma ascent in the conduit, the fraction, number density, and morphology of the decompression-induced microlites (compositions < An50-60) suggest that the plinian magmas experienced a nucleation-dominated crystallization regime with high undercooling. In contrast magmas from domes and block-and-ash flows were dominated by a growth regime with low undercooling, and the surges were influenced by both regimes. According to these crystallization regimes and new experimental data on H2O content of the matrix glasses, we propose magma relative ascent rates and fragmentation pressures for the different eruptive styles observed at Mt Pelée that may explain why surges are explosive events and why they may or may not be followed by a plinian event

The zone 1440 AD eruption of the soufriere of Guadeloupe (Lesser Antilles) : an experimental determination of the pre-eruptive consitions of the andesitic magma body.

The 1440 AD eruption of the Soufriere of Guadeloupe (Lesser Antilles arc) is characterized by a dramatic change of the chemical composition of erupted products, from andesitic (clear pumices, 61-62 wt% SiO2) to basaltic andesite (dark scoria, 55-56 wt% SiO2). This compositional sequence is interpreted to reflect the tapping of a silicic magma body remobilised following the arrival of a mafic magma batch. The conditions of equilibrium ( T, P, fO2, melt H2O content) within the andesite body prior to the mixing event were determined from a coupled ineralogical/petrological and experimental approach

Water content of 1997 vulcanian pumices at Soufriere Hills Volcano (Montserrat) and implications on pre-eruptive conduit conditions

International audienceA series of 88 Vulcanian explosions occurred at Soufriere Hills Volcano (Montserrat) between August and October 1997. Conduit conditions prior to each explosion have been explored by analysing representative textures of the eruptive products. We used quantitative analysis of water content in residual glasses (matrix glass) in order to constrain the sampling depth of these ejecta. Studied textures cover the natural range of Vulcanian products and include homogeneous fallout pumices, glassy blocks, banded rocks and dome samples. To better link water content to structural level, we performed new water solubility experiments at low pressure (less than 750 bars) and high temperature (850-1050°C) in internally heated pressure vessel on synthetic rhyolitic glass of the same composition than the natural matrix glass

Pre-explosive conduit conditions of the 1997 Vulcanian explosions at Soufrière Hills Volcano, Montserrat: I. Pressure and vesicularity distributions

International audienceAn authoritative case of Vulcanian eruptive dynamics is the series of 88 explosions that occurred between August and October 1997 at Soufrière Hills volcano on Montserrat Island. The state of the magmatic column just before a Vulcanian explosion is still poorly understood, but conditions the eruptive style. This study establishes such a pre-explosive stratigraphy by 1) documenting the textures covering the range of the 1997 products, 2) quantitative analysis of H2O content in interstitial glass measured by Karl–Fischer Titration, and 3) combining these data with a simple model linking pre- and post-explosive vesicularities. The model shows that syn-explosive degassing affects greatly the way porosity evolves by decompression during an explosion. The stratigraphy reconstruction shows a three-part vertical layering of the conduit prior to explosion with overall denser values than those previously suggested. A dense and strongly degassed plug caps the column. It is underlain by a shallow transition zone featuring complex mingling between vesicular and dense magma up to 10 MPa. At higher pressure, up to 80 MPa, lies a more homogeneous zone of relatively dense (10–20 vol.%) magma, which was emplaced under partly open-system degassing. This conduit stratigraphy gives the vision of a strongly heterogeneous magma column immediately prior to its disruption. Our analysis suggests that fragmenting such a composite magma cannot happen in a single coherent pulse, but rather as stages. The transition zone contains heterogeneous amounts of exsolved gas that could explain the pulsatory nature of the Vulcanian jets at the beginning of the explosions. This contrasts with the nearly constant vesicularities of the deeper part of the pre-explosive magma column, which are propitious to a general, short-lived disruption

Equilibration Scales in Silicic to Intermediate Magmas - Implications for Experimental Studies

International audienceExperimental phase equilibrium studies are increasingly being used for the determination of intensive variables (P, T, fH2O, fO2 ) in silicic to intermediate magmas. In contrast, silicic igneous bodies are now perceived as open, periodically recharged, systems involving only limited chemical equilibration. Thus, the use of laboratory-determined crystal–liquid equilibrium data needs clarification. Here we review the field, petrological and geochemical evidence concerning states and scales of chemical equilibrium in silicic magma bodies. It is concluded that total chemical equilibrium is generally not the rule. However, a subsystem in local equilibrium (the reactive magma) can be identified. Equilibration scales in silicic magmas are rate-limited either by diffusive flux in crystals (DICL regime) or by diffusive flux in the melt (MD regime). The recognition that equilibrium in magmas is limited to a reactive subsystem requires phase equilibrium studies to be chemically scaled. Experiments, either of total or partial equilibrium type, should aim at a close reproduction of equilibrium states specific to natural systems. The laboratory reconstruction of the natural equilibrium states guarantees a precise determination of the pre-eruptive parameters and a reliable application of the experimental data to active volcanic systems

Exhumation tectonics of the ultrahigh-pressure metamorphic rocks in the Qinling orogen in east China: New petrological-structural-radiometric insights from the Shandong Peninsula

International audienceIn eastern China, the Sulu area is recognized as the eastern extension of the Qinling-Dabie Belt, which is famous for its ultrahigh-pressure (UHP) metamorphism. Although numerous petrologic and geochemical works are available, structural data are still rare. This paper provides the first extensive study of bulk geometry and kinematic analysis of the Shandong Peninsula. The study area is divided into three tectonic areas by Cretaceous faults, namely, a southern UHP belt or Sulu area, a northern migmatite area, and an eastern eclogite and migmatite area or Weihai area. Conversely to the deeply entrenched idea that the later area belongs to the North China Belt, and the two others to the South China Block (SCB), we argue that all three areas are parts of the SCB. Structural, petrologic, 40Ar/39Ar, and U/Pb data comply with this new interpretation. In the North Shandong area, mafic granulites enclosed as blocks within gneissic migmatites do not significantly differ from the Sulu and Weihai eclogites which also experienced a granulite facies overprint before migmatization. The circa 210–200 Ma age of the main ductile deformation is related to an extensional event during the Triassic (or Indosinian) orogeny. This date corresponds to the temperature climax, but the time of the pressure peak, i.e., the real age of the UHP metamorphism is discussed

Dynamique des magmas andésitiques : approche expérimentale et pétrostructurale ; application à la Soufrière de Guadeloupe et à la Montagne Pelée

SEMET Michel Professeur à l'Université Paris 7 - RapporteurDRUITT Tim Professeur à l'Université Blaise Pascal - RapporteurBARCLAY Jennifer Professeur à l'Université d'East Anglia - ExaminatricePICHAVANT Michel Directeur de recherche CNRS Orléans - Examinateur- FAURE Michel Professeur à l'Université d'Orléans Examinateur- BOURDIER Jean-Louis Professeur à l'Université d'Orléans Directeur de thèseVolcanic activity at island arcs is typically characterized by a large variety of eruptive styles. The dynamism of the same volcano can as well be expressed by an alternance of "plinian" or "pelean" eruptions. The subject comprises two aspects related to the local activity of the Soufriere of Guadeloupe and the Mount Pelee : the study of the dynamics of a superficial magmatic chamber and the study of the phenomena related to the degassing of the products during magma ascent.The first aspect consists in the study of a particular eruption of the Soufriere of Guadeloupe (1440 AD). The strategy of study was to couple a petrographic study of the products with an experimental study. This approach enabled us to well constrain the pre-eruptive conditions as well as the dynamics of the magmatic chamber which appears to be thermically and chemically zoned.The second aspect consisted in the acquisition of natural and experimental data on the products of the historical eruptions of the Mount Pelee in order to bring new elements for the comprehension of the dynamism of the degassed andesitic magmas.The nature of the products required to couple various approaches (textural study of the natural products, water content in residual glasses, anisotropy of magnetic susceptibility on domes, decompression experiments and experimental data acquisition at low pressure on a rhyolitic system).L'activité des volcans andésitiques au niveau des arcs insulaires est caractérisée par une grande diversité dans leur style éruptif. Le dynamisme d'un même édifice volcanique peut aussi bien s'exprimer par une alternance d'éruptions de type "plinien" ou bien de type "peléen". Le sujet comporte deux aspects liés au fonctionnement local de la Soufrière de Guadeloupe et de la Montagne Pelée : l'étude de la dynamique d'une chambre magmatique superficielle et l'étude des phénomènes liés au dégazage des produits lors de la remontée dans le conduit volcanique.Le premier aspect repose sur l'étude d'une éruption particulière de la Soufrière de Guadeloupe (1440 AD). La stratégie d'étude a été de coupler une étude pétrographique des produits émis avec une étude expérimentale. Cette approche nous a permis de contraindre avec précision les conditions pré-éruptives ainsi que la dynamique de la chambre magmatique qui s'est avérée être zonée thermiquement et chimiquement. Le second aspect a consisté en l'acquisition des données naturelles et expérimentales sur les produits des éruptions historiques de la Montagne Pelée afin d'apporter des éléments nouveaux pour la compréhension du dynamisme des magmas andésitiques dégazés. La nature des produits a nécessité de coupler différentes approches (étude texturale des produits naturels, teneur en eau des verres résiduels, anisotropie de susceptibilité magnétiques sur les produits de dômes, expériences de décompressions contrôlées et acquisition de données expérimentales à basse pression)

Dynamique des magmas andésitiques (approche expérimentale et pétrostructurale)

L'activité des volcans andésitiques au niveau des arcs insulaires est caractérisée par une grande diversité dans leur style éruptif. Le dynamisme d'un même édifice volcanique peut aussi bien s'exprimer par une alternance d'éruptions de type "plinien" ou bien de type "peléen". Le sujet comporte deux aspects liés au fonctionnement local de la Soufrière de Guadeloupe et de la Montagne Pelée : l'étude de la dynamique d'une chambre magmatique superficielle et l'étude des phénomènes liés au dégazage des produits lors de la remontée dans le conduit volcanique. Le premier aspect repose sur l'étude d'une éruption particulière de la Soufrière de Guadeloupe (1440 AD). La stratégie d'étude a été de coupler une étude pétrographique des produits émis avec une étude expérimentale. Cette approche nous a permis de contraindre avec précision les conditions pré-éruptives ainsi que la dynamique de la chambre magmatique qui s'est avérée être zonée thermiquement et chimiquement. Le second aspect a consisté en l'acquisition des données naturelles et expérimentales sur les produits des éruptions historiques de la Montagne Pelée afin d'apporter des éléments nouveaux pour la compréhension du dynamisme des magmas andésitiques dégazés. La nature des produits a nécessité de coupler différentes approches (étude texturale des produits naturels, teneur en eau des verres résiduels, anisotropie de susceptibilité magnétiques sur les produits de dômes, expériences de décompressions contrôlées et acquisition de données expérimentales à basse pression).ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocORLEANS-ISTO (452342307) / SudocSudocFranceF

L'éruption de 1440AD de la Soufrière de Guadeloupe (Petites Antilles) : une détermination expérimentale des conditions pré-éruptive de la chambre magmatique andésitique

L'éruption de 1440AD de la Soufrière de Guadeloupe (arc des Petites Antilles) est caractérisée par une variation spectaculaire de la composition chimique des produits émis, depuis une composition andésitique (ponces claires, 61-62% poids SiO2) vers une composition d'andésite basaltique (scories noires, 55-56% poids SiO2). Cette séquence de compositions est interprétée comme résultant de l'enregistrement d'un corps (magmatique) andésitique superficiel remobilisé suite à une injection magmatique plus mafique. Le but de cette étude est donc de déterminer les conditions d'équilibre (température, pression, fugacité d'oxygène et teneur en eau initiale du liquide interstitiel) au sein de la chambre andésitique avant l'épisode de mélange en couplant une étude minéralogique et pétrographique avec une approche expérimentale. Les ponces andésitiques contiennent l'assemblage minéralogique suivant : plagioclases, orthopyroxènes, clinopyroxènes, magnétites et rares ilménites. Les plagioclases montrent des zonations complexes "oscillantes" (An55-75), avec des compositions de bordure aux alentours d'An65. L'orthopyroxène (En55-60) et la magnétite (Mt65-70) sont très faiblement zonés. Les inclusions vitreuses piégées dans les plagioclases et les orthopyroxènes ont des compositions rhyolitiques (72% poids SiO2). Ces inclusions montrent de faibles variations de teneurs en eau de 4.5 à 5.5 % poids, déterminées par la méthode de la différence à 100% à la microsonde électronique. Les couples ilménite-magnétite permettent de calculer des températures d'équilibre comprises entre 800°C et 950°C pour des ∃NNO entre +0.4 et +1 (calculs effectués à 2 kbars). Un échantillon représentatif du corps andésitique avant mélange (61% poids SiO2) a été sélectionné pour l'étude expérimentale. Toutes les expériences ont été menées dans un autoclave à chauffage interne équipé d'un système de trempe rapide, pour des températures allant de 800°C à 950°C, des pressions entre 1 et 2 kbars, des fugacités d'oxygène entre ∃NNO-1 et ∃NNO +2, et en conditions de saturation et de sous-saturation en eau, en utilisant un fluide mixte H2O-CO2. Les comparaisons entre les assemblages de phases expérimentaux et l'assemblage de phases du produit naturel ainsi que des compositions chimiques des phases permettent de préciser les conditions d'équilibre de la chambre andésitique superficielle, i.e. 875-900°C, 1.5 ° 0.25 kbars, ∃NNO = +0.5 à +1 et une teneur en eau du liquide de l'ordre de 4.5 à 5% poids