Dynamiques et énergiques de la croissance des bulles dans les magmas : Formulation analytique et modélisation numérique

Nous avons développé un modèle de croissance diffuse et décompressive d'une bulle dans une région finie de fusion, qui prend en compte l'énergétique du dégazage des volatils et de la déformation de la fusion, ainsi que les interactions entre les paramètres du système magmatique tels que la viscosité, la concentration de volatils et la diffusivité. Sur la base de notre formulation, nous avons construit un modèle numérique de croissance des bulles dans les systèmes volcaniques. Nous avons mené une étude paramétrique dans laquelle un magma saturé est instantanément décompressé à une bar et la sensibilité du système aux variations de divers paramètres est examinée. Les variations de chacun des sept paramètres sur des plages pratiques de conditions magmatiques peuvent changer les taux de croissance des bulles de 2 à 4 ordres de grandeur. Notre formulation numérique permet de déterminer l'importance relative de chaque paramètre contrôlant la croissance des bulles pour un ensemble donné ou évolutif de conditions magmatiques. Une analyse des résultats de modélisation révèle que la loi parabolique communément invoquée pour la dynamique de croissance des bulles R ∼ t 1/2 n'est pas applicable au dégazage des magmas à basse pression ou à haute sursaturation en eau, mais qu'une relation logarithmique R ∼ log(t) est plus appropriée pendant la croissance active des bulles dans certaines conditions. Un second aspect de notre étude impliquait un modèle de croissance de bulle par décompression constante dans lequel un magma initialement saturé était soumis à un taux constant de décompression. Les résultats du modèle pour le dégazage d'un magma rhyolitique initialement saturé en eau avec un taux de décompression constant montrent que la sursaturation à l'évent dépend de la profondeur initiale de l'ascension du magma. Sur la base de l'historique de décompression, des éruptions explosives de magmas siliciques sont attendues pour des magmas montant de chambres plus profondes que 2 km pour des taux d'ascension >1–5 m s −1.