Mémoire (M.Sc.T.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1989. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Th.--Sc. nat.--Paris 11, 1985. / Bibliogr. p. 317-331.

Th. doct.--Géol.--Rennes 1, 1991. / Textes en anglais et en français. Bibliogr. p. 135-145. Résumé en anglais et en français.

La cinématique et la déformation des laves ont été traitées selon trois approches : volcanologie descriptive, pétrophysique et magnétisme. Les laves sont classées, selon leurs modes de mise en place, en aa ou pahoehoe. Elles contiennent dans leurs intérieurs différents critères qui permettent de classer les laves anciennes comme celles du Massif Central, afin de contraindre leurs mises en place. L'analyse texturale (MEB) des brèches associées aux laves a révélé des informations pétrophysiques sur leurs formations. Les clinkers sommitaux sont typiques des coulées aa alors que les clinkers basaux peuvent se développer dans des coulées pahoehoe par phréatomagmatisme, comme les pépérites, ou par cisaillement basal. Une méthodologie AMS est proposée et appliquée à deux coulées de lave. Les résultats obtenus sont interprétés en terme de scénarios de mise en place incluant l'établissement d'un profil qualitatif de vitesse et la reconstruction des derniers mouvements de la lave.

Mémoire (M.ScA.)- Université du Québec à Chicoutimi, 1982. / 6 cartes dans une pochette. "Mémoire présenté en vue de l'obtention de la maîtrise es sciences appliquées" CaQCU CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Des structures prismées sont fréquemment observées dans les coulées de lave comme la Chaussée des Géants (Irlande). Plusieurs théories existent pour expliquer ces formations, dont la plus répandue est celle de la contraction thermique. Or cette théorie permet difficilement de comprendre certaines observations de terrain comme la séparation fréquente des coulées en plusieurs niveaux. Afin de mieux comprendre la structuration au sein des coulées basaltiques, nous avons procédé à une étude pluridisciplinaire basée sur les propriétés magnétiques, les variations structurales et géochimiques de deux coulées prismées du Massif Central (La Palisse, Ardèche et Saint-Arcons-d'Allier, Haute-Loire). Notre approche permet de montrer que les fabriques cristallographiques et magnétiques sont gouvernées par l'écoulement de la lave. L'orientation du plagioclase contrôle la distribution des titanomagnétites à l'origine des fabriques magnétiques. Notre étude montre également que l'utilisation de l'ASM est un outil fiable pour déterminer l'orientation de l'écoulement à condition d'être contrôlée par des mesures de fabriques cristallographiques. Les mesures de la quantité d'eau et les analyses isotopiques (H et O) montrent que l'effet de l'altération météorique est faible et que l'eau contenue dans la roche est essentiellement de l'eau de constitution. De plus, à l'échelle du prisme, des variations de deuxième ordre sont observées comme celle des paramètres d'hystérésis qui indique des tailles de grains de titanomagnétites plus importantes vers le centre. Ces variations au sein du prisme semblent difficilement compatibles avec une structuration des coulées par la simple contraction thermique.

Thèse (M.Sc.T.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2004. / Bibliogr.: f. 119-123. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Les coulées de laves sont les produits volcaniques les plus représentatifs des éruptions effusives. Elles sont formées quand le magma est extrudé et se répand à la surface de la Terre. Quand la lave arrive en surface, elle perd de la chaleur et refroidit. Le refroidissement affecte directement les propriétés rhéologiques de la lave, jusqu’à arrêter son écoulement. Les paramètres rhéologiques qui contrôlent la dynamique des coulées de laves sont la viscosité et le seuil de plasticité, qui dépendent eux-mêmes de la composition chimique, de la cristallinité et de la teneur en bulles. Il existe de nombreux modèles d’estimation de la rhéologie, la plupart développés pour les coulées de lave basaltiques et quelque uns pour les coulées de lave andésitiques. Les coulées de laves peuvent grandement affecter les régions peuplées, les infrastructures et l’environnement. Un moyen de prévoir les futurs dégâts est de développer des modèles numériques pour prévoir la propagation des coulées de laves sur des topographies volcaniques réelles. Cette méthode difficile combine la topographie, la rhéologie, la perte de chaleur et la dynamique de l’écoulement pour simuler l’emplacement d’une coulée de lave précise. Le code numérique VolcFlow, qui est basé sur une approche moyennée verticale, est capable de reproduire les caractéristiques principales des dépôts comme la morphologie, la longueur et l’épaisseur. Dans cette étude sont proposés trois modèles implémentés dans VolcFlow et ayant pour but de simuler des coulées de laves. Le premier est isotherme, le deuxième inclut le refroidissement et les variations rhéologiques associées, et le troisième prend en considération la déformation de la croûte à la surface de la coulée et son effet sur l’emplacement de la coulée. Afin de vérifier la validité des différentes approches, les modèles sont testés sur quatre cas d’étude : deux coulées de lave de composition basaltique (expérience de basalte fondu de Syracuse lava Project et la coulée de lave d’août novembre 2015 du Piton de la Fournaise, France) et deux de compositions andésitique (la coulée de lave du 4-5 décembre 2015 du Tungurahua et trois coulées de lave du Reventador, Equateur). Les résultats des simulations montrent que le modèle isotherme peut reproduire les coulées même s’il ne prend pas en compte les variations de rhéologie et le refroidissement. Le modèle incluant la cristallisation, induite par le refroidissement de la lave au cours de son écoulement, et les variations rhéologiques associées donne de très bons résultats mais est très sensible aux paramètres d’entrée, en particulier à la viscosité, elle-même très dépendante de la composition chimique et de la température. Enfin, le modèle prenant en compte le refroidissement et les variations de rhéologie par une loi synthétique sigmoïde montre une bonne cohérence dans tous les cas simulés, sauf pour le Piton de la Fournaise. Le modèle visant à simuler la formation d’une croûte à la surface de la lave et sa percée par l’écoulement sous-jacent amène uniquement à l’épaississement de la croûte. Le mécanisme de percée n’est pas reproduit avec VolcFlow. / Lava flows are the most representative volcanic products of effusive eruptions and are formed whenthe magma is extruded and flows on the surface. When lava flows reach the surface they lose heat and cool.Cooling affects directly the rheology of the lava up to a point where it cannot flow anymore. Rheologicalparameters that control the dynamics of lava flows are the viscosity and the yield strength which in turndepends on the chemical composition, crystallinity and bubble content. There exist numerous models forthe rheology estimation, mostly developed for basaltic lava flows and few for andesitic ones.Lava flows can highly affect populated areas, infrastructures and environment. A way to forecastthe future damages is to developed numerical codes of the lava propagation on real volcanic topography.This challenging method combines the topography, the rheology, the heat loss, and flow dynamics tosimulate the emplacement of a particular lava flow. The numerical code VolcFlow which is based on thedepth-averaged approach is able to reproduce the main physical characteristics of the deposits likemorphology, length and thickness. Here 3 models are proposed for their implementation in VolcFlow withthe aim to simulate lava flows. One model is isothermal, the second includes cooling and the associatedrheological variations, and the third takes into account the crust formation and its effect on the flowemplacement. To check the validity of the different approaches, the models were tested with four studycases, two with basaltic compositions (molten basalt experiment of the Syracuse lava Project and the August-November, 2015 lava flow from Piton de la Fournaise, France) and two with andesitic compositions (theDecember 4th-5th lava flow from Tungurahua, Ecuador, and three lava flows from El Reventador,Ecuador). Results of the simulations shows that the isothermal model can reproduce the flows even if itdoes not consider the cooling and rheology variation. The model that includes rheological laws as functionof crystallization induced by cooling down flow can give very good results but is very sensitive to the inputdata, in particular to the fluid viscosity that is very dependent on chemical composition and temperature.Finally, the model that includes cooling and synthetic sigmoid rheological law shows good coherence for allthe cases except at Piton de la Fournaise. The model that aims to simulate the formation of a crust on thelava flow surface, lava flowing underneath and break-out mechanisms leads to the thickening of the crust.Hence, break-out mechanism is not reproduced with VolcFlow.

Les ‘laves torrentielles' constituent un risque naturel majeur dans la plupart des zones de montagne. Ce terme désigne des volumes importants d'un mélange d'eau, de sédiments de toute taille et de matières organiques, fortement concentré s'écoulant dans les torrents de montagne. L'énergie considérable mise en jeu et la taille parfois considérable des bassins versants torrentiels rendent souvent peu efficaces les solutions techniques de protection contre ces écoulements. Traditionnellement, les études cherchant à évaluer les volumes sédimentaires potentiellement mobilisables portent soit sur la production détritique des versants, soit sur la fourniture sédimentaire uniquement en sortie de bassin versant, mais rarement sur l'évaluation des matériaux sources potentiellement mobilisables provenant à la fois du lit et des versants. Ainsi, des travaux scientifiques ont été engagés sur la base d'une meilleure connaissance du fonctionnement des laves torrentielles. Pour cela, nous avons développé une approche fondée sur l'analyse spatiale (mesuresn observations in-situ et cartographie SIG), des essais de caractérisation physique, géomécanique et rhéologique et une modélisation numérique. Le site expérimental du torrent de Faucon (Alpes du Sud), où deux importantes laves se sont déclenchées au cours de ces dix dernières années, a été choisi pour cette étude. La complexité des laves ne permet pas d'utiliser un seul code couplé, ainsi pour chacune des trois phases des laves (déclenchement, propagation et dépôt/étalement) des modèles spécifiques ont été utilisés. Cette thèse contribue à améliorer la connaissance scientifique des processus torrentiels et propose de nouvelles pistes de recherche pour le développement de futurs modèles.

Dans les bassins versants abrupts de montagne, de larges quantités de sédiments provenant des pentes escarpées viennent se déposer dans la partie supérieure des torrents et sont remobilisées par les laves torrentielles ou par charriage. Le but de ce travail était d'étudier le transport des sédiments grossiers dans les petits bassins versants torrentiels et d'analyser l'influence du stockage de ces sédiments dans le chenal sur les laves torrentielles. Cela a requis sur le terrain une intense surveillance géomorphologique des événements d'écoulement dans les bassins versants des torrents du Manival et du Réal, susceptibles de produire des laves torrentielles et du transport solide par charriage chaque année.Le bilan sédimentaire du Manival a été réalisé grâce à des mesures topographiques répétées entre les événements importants d'écoulements (sections transversales et relevés au scan laser terrestre). Deux évènements de laves torrentielles et plusieurs évènements de charriage ont été observés. La reconstitution de leur budget sédimentaire a révélé que la majeure partie de leurs volumes a été apportée par l'érosion du chenal. Les évènements de charriage de l'automne ont contribué à la recharge sédimentaire du chenal principal par le dépôt de grands bancs de gravier. Ce processus est fondamental au déclenchement de laves torrentielles lors des printemps et été suivants. Un décalage dans le temps des séquences érosion /dépôt a été observé entre les parties supérieure et inférieure du chenal, révélant un transfert discontinu de sédiments dans le bassin versant. Un modèle conceptuel de transfert des sédiments est proposé pour les différentes magnitudes d'écoulement.Dans le Réal, le volume de sédiment transporté est similaire à celui du Manival avec une augmentation importante du volume dans le chenal. La plus importante lave torrentielle observée a révélé une diminution en aval des hauteurs d'écoulement maximales, des contraintes de cisaillement, de la vitesse et de la résistance à l'écoulement. Cela suggère que le front de la lave torrentielle érode et déstabilise le chenal, mais qu'il ne peut pas transporter les matériaux en raison de sa concentration élevée en sédiments. La vague hyperconcentrée qui suit se charge des matériaux restants, croît en volume et fusionne avec la lave torrentielle en décélération. Le front et les vagues suivantes jouent un rôle essentiel pour l'érosion lors d'un événement de lave torrentielle.Les laves torrentielles ont créé une érosion significative à la variabilité spatiale importante alors que les déformations du lit induites par le charriage sont en équilibre. L'érosion du chenal par les laves torrentielles est contrôlée étroitement par la pente en amont et les conditions de stockage des sédiments et peut être prédite par une relation logarithmique. Les matériaux les plus sensibles à l'érosion dans le Manival sont les bancs de gravier non consolidés formés par le charriage. Ils constituent une surface lisse au sein du chenal rugueux qui peut être automatiquement cartographiée à partir de données de laser scan terrestre ou aérien. Ceci fournit une évaluation des zones sensibles à l'érosion dans un chenal au moment du relevé au scan laser.Cette étude a permis d'alimenter le domaine des laves torrentielles en observations quantitatives sur le terrain. Des bases de données détaillées ont été obtenues par l'intégration de multiples relevés des différentes sections transversales, des nombreux balayages laser et des données des stations de mesure à haute fréquence. Les mesures de transfert de sédiments, des interactions/contrôles dans le chenal, de la dynamique des laves torrentielles. La caractérisation des stockages dans ces bassins différents fournit une base solide pour le développement de modèles conceptuels et statistiques. Ces observations ont également mis en évidence les paramètres importants à mesurer sur le terrain qui ont une influence sur les laves torrentielles.