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OSUG - Terre Univers Environnement

Comportement mécanique des édifices volcaniques

par Jean-Luc GOT, Virginie PINEL - 28 mars 2013 ( dernière mise à jour : 3 avril 2013 )

La modélisation numérique est utilisée afin d’étudier et quantifier :
- la stabilité des édifices et réservoirs magmatiques (condition de formation des calderas) ;
- la rhéologie des édifices, le rôle de l’édifice dans l’interaction édifice/croûte et magma/édifice ;
- l’évolution du champ de contrainte lors du transfert de magma ;
- l’effet d’une perturbation externe (déstabilisation d’édifice, variation de charge glaciaire…) sur une zone de stockage magmatique (déformation, sismicité induite, évolution de la stabilité) ;
- les conséquences des injections magmatiques dans un plan de détachement sur la stabilité d’un volcan bouclier.

Figure 1


Figure 1 : Evolution du volume de magma émis suite à la disparition de 20 % de l’édifice volcanique pour un strato-volcan (cône de pente 30 degrés). Les résultats sont présentés en fonction des tailles du réservoir et du volcan dans le cas d’un réservoir sphérique rempli de magma incompressible. Le coefficient de Poisson est de 0.25. Trois valeurs différentes de profondeur du toit de chambre sont considérées : a) 0.5 km b) 1 km , et c) 3 km. (A partir de Pinel et Albino, 2013)

Figure 2

Figure 2 : Interaction entre édifice et croûte océanique, dans le cas des grands volcans hawaiiens : Mauna Loa et Kilauea : les édifices sont représentés par des noyaux élastiques denses (modules d’Young 100 GPa, coefficient de Poisson 0,25, masse volumique 2900 kg/m3) et une couverture élasto-plastique légère (module d’Young 60 GPa, coefficient de Poisson 0,25, cohésion 1 MPa, angle de frottement interne 15°, masse volumique 2600 kg/m3) ; les paramètres élastiques sont déduits par tomographie sismique, les paramètres plastiques sont déduits d’essais sur les échantillons de forages profonds effectués sur le Kilauea. Le plan de décollement est représenté par un interface qui suit une loi de frottement de Coulomb (angle de frottement interne 10°). La croûte océanique est représentée par un matériau élasto-plastique (module d’Young 100 GPa, coefficient de Poisson 0,25, cohésion 1 MPa, angle de frottement interne 15°, masse volumique 2900 kg/m3) . La déformation plastique effective (norme quadratique du tenseur déviatorique des déformations plastiques) est représentée en couleur. Le critère de plasticité utilisé est le critère de Drücker-Prager (d’après Got et coll., 2008).







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