Dévoiler les processus magnétiques
Les études sur les flux de lave sont fondamentales pour mieux comprendre les processus qui façonnent notre planète dynamique. Plus particulièrement, déterminer les stress du comportement ductile ou cassant et la gamme de conditions appropriées pour une transition cassant-ductile est indispensable en volcanologie, en géodynamique et en sciences planétaires. Dans ce contexte, le projet RHEA («Rheophysics and energy of magmas»), financé par l'UE, a été lancé pour séparer la forme stable du champ d'écoulement métastable des coulées cristallisées et pour estimer l'apparition du comportement cassant. Pour ce faire, les travaux ont tenté d'étudier de manière expérimentale et numérique la distribution de l'énergie dans les magmas. Les scientifiques ont comparé des simulations numériques aux échantillons déformés à des pressions et températures élevées, obtenant ainsi de meilleures informations sur les processus impliqués dans la déformation du magma. Plus particulièrement, RHEA a développé l'un des premiers rhéomètres numériques pour mesurer les suspensions magmatiques sur la base des mesures réelles et ont formulé de nouvelles lois pour des modèles à grande échelle. Les membres du projet ont employé une méthode des éléments finis pour modéliser le comportement micro-hydrodynamique en suspension. Une autre technique basée sur l'hydrodynamique de particules lisses a été utilisée pour numériser les flux. Bien que cette méthode se concentre sur les dépôts de flux de masse de gravité, le code développé peut étudier la dynamique de flux à partir de la chambre magmatique à l'emplacement. L'équipe du projet a réalisé la première étude cohérente associant le déclenchement du comportement cassant des fractions de cristaux dans le magma. Les tests expérimentaux ont inclus la production de magmas synthétiques bien contrôlés avec différentes fractions de cristaux. Une presse Paterson à haute pression et à haute température a permis la mesure de la viscosité. Des tests de force supplémentaires utilisant des appareils expérimentaux plats et coniques ont été réalisés en utilisant plusieurs fluides analogues. Les particules comme les sphères creuses, les perles de verre et les particules plastiques ont permis de reproduire la gamme entière de comportements du magma. Les mesures oscillatoires ont permis d'étudier les propriétés viscoélastiques de suspension pour plusieurs fractions de cristaux et ont déterminé le déclenchement d'un comportement non newtonien pour les fluides de particules. RHEA a fortement contribué à élargir les connaissances sur les processus impliqués au cours de la déformation de magma. Les modèles développés devraient trouver une application dans une vaste gamme de domaines de sciences de la Terre.
Mots‑clés
Processus magmatiques, éruptions volcaniques, flux de lave, magma, transition fragile-ductile, rhéophysique, énergie de magma, déformation de magma, fraction de cristal, sciences de la terre
