Description du projet
Un modèle pour la recherche sur l’activité des caldeiras
Les éruptions volcaniques formant des caldeiras peuvent affecter et modifier le climat mondial. Pendant une éruption, d’énormes quantités de magma sont éjectées, ce qui génère souvent des courants de densité pyroclastiques mortels et des lahars et libère des gaz nocifs. Dans de nombreux cas, l’apparition de soubresauts épisodiques (exprimés par une sismicité accrue, une augmentation des émissions de gaz et un soulèvement prononcé) représente une préoccupation majeure car ils sont susceptibles d’entraîner de telles éruptions. Il est cependant compliqué de déterminer si cette activité indique un potentiel accru d’éruptions explosives. Le projet DEFORM, financé par l’UE, créera un modèle basé sur la physique d’un réservoir de magma, afin d’identifier les processus par lesquels l’injection et l’évolution du magma peuvent entraîner une instabilité épisodique. Le projet permettra d’améliorer la compréhension et la connaissance du risque d’éruption associé à l’activité des caldeiras.
Objectif
Caldera-forming volcanic eruptions can have severe impacts from the local to global scale. As vast quantities of magma are ejected during the eruption, they can trigger deadly pyroclastic density currents and lahars, release noxious gases and even alter global climate. At many calderas, episodic unrest in the form of pronounced uplift, increased seismicity and elevated gas emissions raise concern over the potential for such destructive eruptions. However, it remains difficult to ascertain whether the unrest observations indicate (1) an injection of new magma into the crustal reservoir, which could increase its potential for explosive eruptions, or (2) a sudden release of magmatic volatiles from a cooling and crystallizing reservoir, which would remain unlikely to erupt explosively. In this proposed project, I will develop a physics-based model of a magma reservoir to determine the processes involved in magma injection and evolution that may lead to episodic unrest. Of particular interest is how gases migrate through the system and alter reservoir volume. The model will simulate the thermo-mechanical evolution of a two-dimensional, three-phase (solids, liquids, gas) magma reservoir. By leveraging emerging continuum frameworks for reactive transport modelling, this work will expand existing two-dimensional models to simulate three phases in varying proportions in a computationally efficient approach. The reservoir model will be coupled to ductile-to-brittle crustal deformation to understand the conditions that lead to episodic unrest. I will compare simulation results with time series observations of ground deformation and gas emissions from Laguna del Maule in Chile, thought to be undergoing magma injection, and Long Valley in the US, thought to have experienced punctuated gas release. Results will bridge the gap among current models of three-phase magma dynamics and will improve understanding of the eruption hazard implied by caldera unrest.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
8092 Zuerich
Suisse