A erupção histórica de 1580 A.D. ocorreu ao sudoeste da Ilha de São Jorge, Açores recobrindo uma área total de 4 km². Este trabalho teve como objetivo caracterizar as diferentes morfologias de lava de 1580 A.D, juntamente com a definição de padrões petrográficos e geoquímicos. A erupção gerou quatro flow fields: Ribeira do Almeida, Queimada, Ribeira do Nabo I e Ribeira do Nabo II. A descrição detalhada das lavas permitiu identificar spiny, sheet, e slabby pahoehoe e derrames do tipo ‘a´ā. Próximo aos cones, derrames do tipo ‘a´ā são descritos. Com a constante erupção, estas lavas fluem em direção a costa formando deltas de lava ao entrar em contato com a água. Estes deltas geram um relevo sub-horizontal favorecendo a colocação de derrames do tipo sheet pahoehoe. A contínua alimentação interna favorece o espessamento dos derrames, podendo gerar o rompimento da superfície formando derrames slabby pahoehoe. Os estágios finais da erupção são marcados por derrames do tipo ‘a´ā canalizados lateralmente e sobre os derrames do tipo sheet pahoehoe. A variação na superfície dos derrames é controlada pelas taxas de efusão e pela topografia. Petrograficamente, todas as lavas da erupção de 1580 A.D. são olivina basaltos. Os dados geoquímicos indicam uma afinidade magmática alcalina com os termos menos diferenciados localizados na região de Ponta Queimada. Isto pode ser explicado por uma constante recarga de magma mais primitivo na câmara magmática. Os padrões de ETR normalizados sugerem que os basaltos estudados foram gerados a partir de um baixo grau de fusão de uma fonte profunda e enriquecida do tipo OIB. O estudo dos aspectos físicos dos derrames de 1580 juntamente com a petrografia e geoquímica permitiram compreender a história geológica deste evento. / The historic eruption of 1580 A.D. occurred in the southwestern of São Jorge Island, in the central Azores covering a total area of 4 km². This work provides a characterization of the distribution and morphology of the 1580 A.D. lava flows, integrated to petrography and geochemistry. The eruption formed four distinct flows fields: Ribeira do Almeida, Queimada, Ribeira do Nabo I and Ribeira do Nabo II. Detailed geological analysis allowed the identification of spiny, sheet and sllaby pahoehoe and ‘a´ā lava morphotypes. Near the vent, the flow fields are characterized by channelized ‘a´ā flows. With continuous eruption, these lavas flowed downwards forming fan-shaped lava deltas when entering the sea. Sheet pahoehoe flows overlay the ‘a´ā lavas and with continuous inflation the surface of the flows breaks generating slabby pahoehoe surface. The gradual increase in surface fragmentation form rubbly surfaces. In the late stages of the eruption channelized ‘a´ā flows were emplaced, depositing laterally and over the sheet pahoehoe flows. The variations in the lava surface are controlled by the effusion rates and the topography. Petrographically, all lava flows are olivine basalts. The chemistry of the basalts indicate an alkaline nature for the 1580 volcanism. The less-evolved compositions are found in Ribeira do Almeida and this fact can be related to continuous recharge of the magma chamber with more primitive melts. Normalized REE profiles show that the basalts were generated by low volumes of melt of an enriched OIB source. The study of the physical aspects of 1580 lava flows with petrography and geochemistry allowed understand the geologic history of this event.

Caractérisation des zonations existant à l'intérieur des coussins spilitiques tant du point de vue structural que chimique. Processus a l'origine de la différenciation chimique que l'on y observe. Nature originelle des laves dont dérivent ces spilites. Éventuelles modifications chimiques subies par les coussins sous l'influence du métamorphisme.

Six sites ont été choisis pour une étude comparative de pillow lavas provenant de différents contextes géologiques: (1) Dorsale Nord-Atlantique 36' N, (2) Ride Est-Pacifique 13' N, (3) Monts Ibléens en Sicile sud-orientale et (4) Laves pré-etnéennes (Aci Castello) en Sicile orientale, (5) Massif du Montgenèvre (France/Italie) et (6) Zone d'Arosa (Suisse) dans les Alpes. Sur les dorsales actuelles a été échantillonné du matériel volcanique frais ("âge 0"), les laves siciliennes, légèrement altérées, sont d'âge miocène-pléistocène, enfin les laves alpines font partie de complexes ophiolitiques Jurassique supérieur-Crétacé inférieur à moyen. Les études comparatives se sont portées prioritairement sur les aspects morphologiques de ces unités effusives sous-marines. L'architecture et les dynamismes éruptifs au sein de différents ensembles paléovolcaniques ont été reconstitués à la lumière des observations de coulées récentes sur les dorsales actuelles. Les principaux facteurs ayant présidé à la mise en place des pillows sont : le taux d'effusion, la fluidité de la lave, sa vitesse d'écoulement, les surfaces topographiques sous-jacentes (inclinaison, reliefs) et enfin la gravité. Il ressort que les pillow lavas des domaines océaniques actuels et ophiolitiques présentent de nombreuses similitudes morphologiques. Les activités volcaniques apparaissent dans ces deux cas essentiellement effusives avec des taux d'effusion élevés indiqués par une abondance de laves massives, de méga-pillows et de pillows peu vésiculaires. Les laves siciliennes se différencient elles par des morphologies plus arrondies et une abondance de brèches et matériaux volcaniclastiques. Les activités volcaniques apparaissent dans ce cas plus franchement explosives, la forte vésicularité des laves siciliennes attestent de leur mise en place sous de faibles profondeurs d'eau. Dans tous les sites , des unités bréchiques apparaissent étroitement associées aux pillow lavas, elles seraient liées aux facteurs suivants: baisse de l'apport de lave,autobréchification, friction interne, hydromagmatisme et phénomènes gravitaires. Ainsi sur la plupart des sites étudiés, des édifices volcaniques construits ont pu être mis en évidence. Ces édifices présentent un coeur en laves massives (faciès proximaux), passant verticalement et latéralement à des pillows allongés puis bréchifiés, et enfin à des accumulations de brèches de laves par baisse de l'apport de lave (faciès distaux). Ces édifices ont des tailles décamétriques à hectométriques sur les rides actuelles, les séquences volcaniques siciliennes présentent des tailles similaires, alors que dans les ophiolites alpines, les effets de la tectonique ne permettent que des observations fragmentaires. Les roches étudiées correspondent à des laves aphyriques à (micro-)porphyriques, avec comme phases minéralogiques précoces: olivine, plagioclase, spinelle chromifère et clinopyroxène (+ orthopyroxène). Ce sont des basaltes de type subalcalin tholéiitique à transitionnel: NàT-MORB (rides actuelles + ophiolites alpines) à intraplaque océanique: WPB (laves siciliennes). Les pillow lavas océaniques actuels et ophiolitiques montrent de grandes similitudes texturales, mais les transitions graduelles entre les bords et les centres s'effectuent sur des distances variables. Ainsi ces variations sont beaucoup plus rapides dans les laves actuelles que dans celles ophiolitiques, liées peut-être à des gradients thermiques originellement plus faibles dans les dernières. Les pillows siciliens, porphyriques, présentent des transitions encore plus rapides et sont dépourvus de textures variolitiques. Les textures variolitiques sont caractéristiques des laves aphyriques, elles paraissent dépendre intimement de la vitesse de cristallisation, du gradient originel thermique entre les bords et les centres des pillows, de la vésicularité, ainsi que de la présence de phases minéralogiques primaires (phénocristaux) inhibant leur développement. L'altération (océanique et hydrothermale) et le métamorphisme mettent encore mieux en évidence les textures variolitiques, en accentuant le contraste de composition avec la mésostase : varioles pluricentimétriques dans les pillows ophiolitiques.

A erupção histórica de 1580 A.D. ocorreu ao sudoeste da Ilha de São Jorge, Açores recobrindo uma área total de 4 km². Este trabalho teve como objetivo caracterizar as diferentes morfologias de lava de 1580 A.D, juntamente com a definição de padrões petrográficos e geoquímicos. A erupção gerou quatro flow fields: Ribeira do Almeida, Queimada, Ribeira do Nabo I e Ribeira do Nabo II. A descrição detalhada das lavas permitiu identificar spiny, sheet, e slabby pahoehoe e derrames do tipo ‘a´ā. Próximo aos cones, derrames do tipo ‘a´ā são descritos. Com a constante erupção, estas lavas fluem em direção a costa formando deltas de lava ao entrar em contato com a água. Estes deltas geram um relevo sub-horizontal favorecendo a colocação de derrames do tipo sheet pahoehoe. A contínua alimentação interna favorece o espessamento dos derrames, podendo gerar o rompimento da superfície formando derrames slabby pahoehoe. Os estágios finais da erupção são marcados por derrames do tipo ‘a´ā canalizados lateralmente e sobre os derrames do tipo sheet pahoehoe. A variação na superfície dos derrames é controlada pelas taxas de efusão e pela topografia. Petrograficamente, todas as lavas da erupção de 1580 A.D. são olivina basaltos. Os dados geoquímicos indicam uma afinidade magmática alcalina com os termos menos diferenciados localizados na região de Ponta Queimada. Isto pode ser explicado por uma constante recarga de magma mais primitivo na câmara magmática. Os padrões de ETR normalizados sugerem que os basaltos estudados foram gerados a partir de um baixo grau de fusão de uma fonte profunda e enriquecida do tipo OIB. O estudo dos aspectos físicos dos derrames de 1580 juntamente com a petrografia e geoquímica permitiram compreender a história geológica deste evento. / The historic eruption of 1580 A.D. occurred in the southwestern of São Jorge Island, in the central Azores covering a total area of 4 km². This work provides a characterization of the distribution and morphology of the 1580 A.D. lava flows, integrated to petrography and geochemistry. The eruption formed four distinct flows fields: Ribeira do Almeida, Queimada, Ribeira do Nabo I and Ribeira do Nabo II. Detailed geological analysis allowed the identification of spiny, sheet and sllaby pahoehoe and ‘a´ā lava morphotypes. Near the vent, the flow fields are characterized by channelized ‘a´ā flows. With continuous eruption, these lavas flowed downwards forming fan-shaped lava deltas when entering the sea. Sheet pahoehoe flows overlay the ‘a´ā lavas and with continuous inflation the surface of the flows breaks generating slabby pahoehoe surface. The gradual increase in surface fragmentation form rubbly surfaces. In the late stages of the eruption channelized ‘a´ā flows were emplaced, depositing laterally and over the sheet pahoehoe flows. The variations in the lava surface are controlled by the effusion rates and the topography. Petrographically, all lava flows are olivine basalts. The chemistry of the basalts indicate an alkaline nature for the 1580 volcanism. The less-evolved compositions are found in Ribeira do Almeida and this fact can be related to continuous recharge of the magma chamber with more primitive melts. Normalized REE profiles show that the basalts were generated by low volumes of melt of an enriched OIB source. The study of the physical aspects of 1580 lava flows with petrography and geochemistry allowed understand the geologic history of this event.

A erupção histórica de 1580 A.D. ocorreu ao sudoeste da Ilha de São Jorge, Açores recobrindo uma área total de 4 km². Este trabalho teve como objetivo caracterizar as diferentes morfologias de lava de 1580 A.D, juntamente com a definição de padrões petrográficos e geoquímicos. A erupção gerou quatro flow fields: Ribeira do Almeida, Queimada, Ribeira do Nabo I e Ribeira do Nabo II. A descrição detalhada das lavas permitiu identificar spiny, sheet, e slabby pahoehoe e derrames do tipo ‘a´ā. Próximo aos cones, derrames do tipo ‘a´ā são descritos. Com a constante erupção, estas lavas fluem em direção a costa formando deltas de lava ao entrar em contato com a água. Estes deltas geram um relevo sub-horizontal favorecendo a colocação de derrames do tipo sheet pahoehoe. A contínua alimentação interna favorece o espessamento dos derrames, podendo gerar o rompimento da superfície formando derrames slabby pahoehoe. Os estágios finais da erupção são marcados por derrames do tipo ‘a´ā canalizados lateralmente e sobre os derrames do tipo sheet pahoehoe. A variação na superfície dos derrames é controlada pelas taxas de efusão e pela topografia. Petrograficamente, todas as lavas da erupção de 1580 A.D. são olivina basaltos. Os dados geoquímicos indicam uma afinidade magmática alcalina com os termos menos diferenciados localizados na região de Ponta Queimada. Isto pode ser explicado por uma constante recarga de magma mais primitivo na câmara magmática. Os padrões de ETR normalizados sugerem que os basaltos estudados foram gerados a partir de um baixo grau de fusão de uma fonte profunda e enriquecida do tipo OIB. O estudo dos aspectos físicos dos derrames de 1580 juntamente com a petrografia e geoquímica permitiram compreender a história geológica deste evento. / The historic eruption of 1580 A.D. occurred in the southwestern of São Jorge Island, in the central Azores covering a total area of 4 km². This work provides a characterization of the distribution and morphology of the 1580 A.D. lava flows, integrated to petrography and geochemistry. The eruption formed four distinct flows fields: Ribeira do Almeida, Queimada, Ribeira do Nabo I and Ribeira do Nabo II. Detailed geological analysis allowed the identification of spiny, sheet and sllaby pahoehoe and ‘a´ā lava morphotypes. Near the vent, the flow fields are characterized by channelized ‘a´ā flows. With continuous eruption, these lavas flowed downwards forming fan-shaped lava deltas when entering the sea. Sheet pahoehoe flows overlay the ‘a´ā lavas and with continuous inflation the surface of the flows breaks generating slabby pahoehoe surface. The gradual increase in surface fragmentation form rubbly surfaces. In the late stages of the eruption channelized ‘a´ā flows were emplaced, depositing laterally and over the sheet pahoehoe flows. The variations in the lava surface are controlled by the effusion rates and the topography. Petrographically, all lava flows are olivine basalts. The chemistry of the basalts indicate an alkaline nature for the 1580 volcanism. The less-evolved compositions are found in Ribeira do Almeida and this fact can be related to continuous recharge of the magma chamber with more primitive melts. Normalized REE profiles show that the basalts were generated by low volumes of melt of an enriched OIB source. The study of the physical aspects of 1580 lava flows with petrography and geochemistry allowed understand the geologic history of this event.

Dans le cadre de cette thèse, nous avons cherché à mieux comprendre le comportement des éléments traces – et notamment des éléments légers Li et B – lors des processus de dégazage magmatique par une approche géochimique, basée sur l'analyse de produits volcaniques naturels (laves, gaz, aérosols volcaniques) de deux volcans aux styles éruptifs très contrastés, le Piton de la Fournaise (Réunion) et le Lascar (Chili). Dans un premier temps, cette étude s'est intéressée au rôle des transferts de gaz dans le déclenchement des éruptions majeures et aux échelles de temps impliquées. L'étude des compositions en éléments traces des laves récentes (1998-2008) du Piton de la Fournaise nous a notamment permis d'identifier des anomalies transitoires en éléments volatils (p.e., Li, Cu, B, Tl, Bi, Cd) en début de l'éruption majeure d'avril 2007. La cinétique de fractionnement par diffusion des éléments explique les anomalies observées. Les courts laps de temps nécessaires pour fractionner par diffusion Li par rapport à Cd (minutes à quelques heures) et Bi par rapport à Cd (quelques heures à deux jours) soutiennent l'idée que les magmas ont subi des variations rapides de pression quelques jours avant l'effondrement du cratère du Dolomieu. Dans un second temps, ce travail de thèse a porté sur le dégazage passif du volcan Lascar. Le panache volcanique dilué a été échantillonné au cours de 3 missions d'échantillonnage, menées entre 2009 et 2012, et caractérisé en termes de gaz acides (SO2, HCl, HF) et d’éléments traces. Au cours de ces missions, des mesures de flux de SO2 par DOAS ont également été réalisées. Les données mettent en évidence deux sources principales qui contribuent à l'activité de dégazage observée en surface: un réservoir magmatique profond et un système hydrothermal superficiel. Les contributions des deux sources varient dans le temps en réponse aux changements de l'activité volcanique. Cette évolution temporelle a été démontrée non seulement avec des traceurs répandus comme le SO2 et HCl, mais aussi avec des éléments traces à la fois volatils et très mobiles tel que le B. Pour la détermination des teneurs en B de nos échantillons, nous avons développé une méthode de dosage très précise par dilution isotopique. Appliquées aux laves du Piton de la Fournaise, cette technique nous a permis d'estimer les quantités de B perdues lors des processus de dégazage magmatique (ϵB compris entre 10 et 30%) ainsi que leur dépendance aux conditions de dégazage (continu en système ouvert, processus pré-, syn- et post-éruptifs). Appliquées aux aérosols du Lascar, elle nous a permis de montrer que la volatilité du B est favorisée lors des processus hydrothermaux (interactions gaz-eau, gaz-roche). Enfin, appliquées à des enclaves de péridotites, cette technique nous a permis d'apporter des contraintes nouvelles sur le comportement du B dans le manteau terrestre et d'estimer la teneur en B du manteau primitif (0,26 ± 0,04 ppm). / This study is aimed at better understanding the behavior of trace elements – and notably those of light elements such as Li and B – during magma degassing processes. For this purpose, we used a geochemical approach based on the analysis of fresh lavas and volcanic aerosols from Piton de la Fournaise (Réunion) and Lascar (Chile) volcanoes, respectively. Firstly, this thesis work focused on the role of gas transfers in triggering major eruptions and the time scales involved. Trace element analyses of recent lavas (1998-2008) of Piton de la Fournaise reveal anomalous abundances of volatile elements (e.g., Li, Cu, B, Tl, Bi, Cd) a few days prior to the April 2007 summit collapse. The kinetic (diffusive) fractionation of elements accounts for the observed anomalies. The short time-scales required to fractionate Li from Cd diffusively (minutes to hours) and Cd from Bi (few hours to two days) support the idea that the magmas underwent rapid pressure variations a few days before the summit collapse.Secondly, this study concentrated on the quiescent degassing activity of Lascar volcano. Both major gaseous species and trace element enrichment in gas and aerosols collected in the sustained plume over the period 2009 to 2012 suggest the involvement of two main degassing sources with contrasted geochemical signatures: a deep magmatic reservoir and a shallow hydrothermal system. Contributions from these two dominant sources vary with time in response to changes in volcanic activity. This temporal evolution has been shown not only by well-known tracers such as SO2 and HCl, but also by a trace element both volatile and highly fluid-mobile such as B. To determine the bulk boron concentration of our samples, we have developed a robust low-blank method based on isotope dilution ICP-MS. Applied to lavas of Piton de la Fournaise, this technique allowed us to quantify the amount of B lost during magma degassing (10-30%) and its dependency on degassing conditions. Applied to aerosols of Lascar, it enabled us to show that B volatility is enhanced during hydrothermal processes (gas-water, gas-rock interactions). Finally, applied to fertile peridotite xenoliths, it led us to establish new constraints on the behavior of B during mantle processes and estimate a primitive mantle B content of 0.26 ± 0.04 ppm.