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En 1997, le volcan Soufrière Hills a connu deux périodes d'activité vulcanienne, impliquant 88 explosions. Chacune de ces explosions a vidangé la partie supérieure du conduit sur 0,5 à 2 km. Ce travail de thèse visait à comprendre et quantifier par analyse texturale des produits naturels, les processus de vésiculation du magma se produisant durant ces explosions vulcaniennes. Cette étude comporte des mesures en 2D par analyses d'images, des mesures en 3D par microtomographie à rayons X, une étude texturale détaillée de bombes en croûte de pain et des analyses chimiques comprenant notamment des mesures de teneurs en eau (par microspectrométrie Raman) et en chlore dans les verres matriciels. L'analyse en 2D nous a permis de mettre en évidence la présence de plusieurs populations de vésicules. Les plus petites (inférieures à quelques dizaines de microns) sont syn-explosives, tandis que la plupart des grandes vésicules (> plusieurs centaines de μm), dans les ponces, sont pré-explosives. Environ 15% des grandes vésicules dans les ponces et toutes celles présentes dans les bombes en croûte de pain sont créées par la fracturation synexplosive de phénocristaux d'amphiboles. Une population de vésicules de taille intermédiaire, formées par la coalescence des petites vésicules, est visible dans les ponces. La nucléation syn-explosive s'est produite de façon hétérogène sur des microlites de magnétite, les bulles ont ensuite grandi principalement par décompression. La coalescence a affecté toutes les bulles plus grandes que quelques dizaines de microns. La microtomographie à rayons X nous a permis d'obtenir une vision en 3D du système. Pour la première fois, des distributions de tailles de vésicules et de cristaux ont été réalisées jusqu'à ~2 μm en combinant plusieurs jeux de données. Les observations effectuées ainsi que les paramètres quantitatifs extraits de ces données sont en accord avec ceux issus de l'analyse en 2D. De plus, la 3D nous a permis de contraindre quantitativement la coalescence. Celle-ci s'est produite entre vésicules voisines, sans distinction de tailles. L'analyse texturale des bombes en croûte de pain a montré que ces échantillons ont subi un processus de vésiculation intermédiaire entre les échantillons denses provenant du bouchon dégazé et les ponces. La vésiculation post-fragmentation de leur intérieur représente le mécanisme principal provoquant la fracturation de la bordure plus dense, donnant l'aspect croûte de pain. Les analyses chimiques ont montré qu'il existe une corrélation entre la teneur en eau des verres matriciels et la texture des échantillons. Les ponces peuvent retenir beaucoup d'eau (jusqu'à 2,8 %pds) tandis que les échantillons denses et les bombes en croûte de pain sont plus dégazés. La teneur en chlore mesurée est constante dans tous les échantillons et peut s'expliquer par un coefficient de distribution faible (~5) entre la phase vapeur et le liquide. Le dégazage s'est fait en système partiellement ouvert entre deux explosions successives (~10h). Nous avons démontré que la vésiculation syn-explosive était importante lors de chaque explosion vulcanienne de la Soufrière Hills en 1997 et que le développement des textures était contrôlé par l'intervalle de temps entre la décompression et le début du refroidissement de la surface du claste. Les taux de décompression syn-explosifs estimés à partir des densités numériques de vésicules (> 0,3-6,5 MPa s-1), sont cohérents avec ceux prédits par les modélisations numériques.

Cette étude, effectuée dans le cadre des Observatoires Volcanologiques de l'Institut de Physique du Globe de Paris et des programmes de recherche du CNRS sur l'Histoire des volcans actifs, contribue à la chronologie des événements récents du Sud de la Basse- Terre de Guadeloupe (Petites Antilles) pour laquelle des lacunes importantes subsistaient du fait de mauvaises conditions d 'affleurements. Les méthodes employées sont : - le potassium-argon (CFR ,Gif) , - la thermoluminescence (CFR , Gif) et - la géochimie des majeurs et des traces utilisée en tant que critère de corrélation des différents dépôts (Grenoble,Saclay) . 1) la méthode du potassium- argon, dans son adaptation aux périodes récentes (inférieure à 1 Ma), a permis d'obtenir l 'âge des coulées de laves massives basaltiques à andésitiques, appartenant au cycle Pitons de Bouillante - Sans- Toucher, aux Monts Caraïbes et à la phase initiale du cycle récent Madeleine-Soufrière . 2) la méthode de thermoluminescence sur quartz a été utilisée pour la datation de certains niveaux ponceux dacitiques à quartz appartenant à la Chaîne andésitique de Bouillante et au cycle récent Madeleine- Soufrière. 3) les éléments majeurs, incompatibles (La, Th) et de transition (Sc, Co) des niveaux ponceux et les analyses des phases minérales à la microsonde ont permis d'établir ou de préciser des corrélations jusqu'ici rendues aléatoires par les conditions de terrain, de regrouper dans un même cycle des niveaux attribués à des cycles différents, et de déceler des indices de mélanges magmatiques. Les résultats obtenus modifient la chronologie de la Basse-Terre comme suit: - la fin du cycle des Pitons de Bouillante - - Sans-Toucher est aux environs de 600 000 ans, - celle de la Chaîne andésitique de Bouillante est proche de 244 000 ans, - et le début de l'activité des Monts Caraïbes se situe aux environs de 500 000 ans . Le résultat le plus important concerne le début du cycle récent Madeleine- Soufrière pour lequel une phase Carmichaël est datée entre 150 000 et 100 000 ans; son activité débute par un épisode explosif (ponces à quartz de l'anse des Pères et ponces andésitiques de Pintade) et se poursuit par un épisode effusif de grande importance (coulées de Trois Rivières, groupes nord et sud). Entre la fin de la phase Carmichaël et le début de la phase Madeleine, une période d'accalmie est mise en évidence; sa durée est voisine de 70 000 ans .