A high resolution reconstruction of the eruptive past and definition of eruptive scenarii at La Soufrière of Guadeloupe - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2012

A high resolution reconstruction of the eruptive past and definition of eruptive scenarii at La Soufrière of Guadeloupe

Reconstruction fine de l’histoire éruptive et scénarii éruptifs à la Soufrière de Guadeloupe : vers un modèle intégré de fonctionnement du volcan.

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Yoann Legendre

Abstract

La Soufrière de Guadeloupe volcano is in a state of mild unrest since 1992 as shown by an increase in fumerolic activity and the occurrence of seismic swarms consisting of low magnitude events located at shallow depth. Hence, given the potential evolution of this unrest, it is important to improve our reconstruction of the eruptive past over an extended period to elaborate refined and credible eruptive scenarios. Numerous studies have worked towards this goal since the last eruption in 1976-77 although this task has been particularly difficult on account of erosion and alteration processes that are particularly intense under tropical climate. These studies have shown that in the last 9150 years, the activity of La Soufrière was characterized by a prevailing recurrence of flank-collapse events and a low magmatic activity (frequency and magnitude). In this doctoral thesis, we present the results of a new detailed chronology of the eruptive history of la Grande Découverte – Soufrière complex for the last 50 000 years. Our integrated approach is based on the stratigraphyic analysis of more than 250 new outcrops, 181 new radiocarbon age dates as well as on a sedimentologic study of cores newly obtained on the « Cendres Jaunes » unit. We have improved the statistical processing of the radiocarbon ages to obtain statistically representative ages for 27 of the 31 identified eruptive events. Combined with an exhaustive reinterpretation of older available data, our new chrono-stratigraphic data show that magmatic activity (eruptive frequency and magnitude of events) of la Grande Découverte – Soufrière complex is significantly higher than previously interpreted. Indeed, we have identified at least 28 eruptive events for the last 50 000 years of activity of the volcanic complex. Moreover, at least 15 eruptive events have occurred during the most recent Soufrière episode in the last 9150 years. Activity over the last 50 000 years consists of at least 21 major explosive eruptive phases showing a large range in magnitude (erupted volume: 10-2 to 100 km3), and at least 17 dome-forming eruptive phases of large magnitude (> 0.1 km3) characterized by an important explosivity. More than half of these explosive phases have occurred during the La Soufrière episode. Finally, at least 16 recognized flank-collapse events are associated with these eruptive events. Our data clearly suggests activity at La Soufrière of Guadeloupe is dominated by polyphase eruptive events consisting of different phases of activity (e.g. flanck-collapse, dome growth, explosive open-conduit) that occur over a short yet unknown span of time. The interpretation of these data in terms of recurrence, magnitude and intensity allows us to elaborate credible eruptive scenarios for a future event at la Soufrière de Guadeloupe. Hence, on the basis of our current dataset, the most probable eruptive scenario would involve a major dome-forming phase. The polyphase character of La Soufrière eruptive activity suggests that the next eruptive event could be associated with other magmatic phases such as minor and major jor dome-forming phase. The polyphase character of La Soufrière eruptive activity suggests that the next eruptive event could be associated with other magmatic phases such as minor and major explosive phases as well as partial flank instability. This study has implications for volcano monitoring, crisis management ans the improvement of long-term strategies of volcanic risk mitigation for Lesser Antilles volcanoes.
La Soufrière de Guadeloupe montre depuis 1992 des signes de réactivation (augmentation de l’activité fumerollienne et sismique de faible énergie et localisée à faible profondeur). Dans cette période de réactivation qui pourrait aboutir sur une activité éruptive, il est indispensable d’améliorer notre connaissance de l’histoire passée du volcan sur une période la plus longue possible pour pouvoir élaborer des scénarii crédibles d’un futur événement éruptif. Depuis 1976, dernière crise en date, de nombreux travaux ont été menés dans ce sens mais sont rendus considérablement compliqués par l’érosion et l’altération particulièrement active en milieu tropical. Ces études caractérisent, pour les derniers 9000 ans d’activité de la Soufrière, une exceptionnelle récurrence de déstabilisations de flanc et une faible activité magmatique. Ce travail de thèse présente une nouvelle chronologie détaillée de l’histoire éruptive du complexe de la Grande Découverte – Soufrière de Guadeloupe pour les derniers 50 000 ans. Notre étude multi-approche est basée sur une étude stratigraphique de plus de 250 nouveaux affleurements, 181 nouvelles datations 14C et l’obtention de carottes sédimentaires de l’unité connue de « Cendres Jaunes ». L’amélioration d’une méthode d’analyse statistique des âges radiocarbones (Boudon et al., 2008) nous a permis d’obtenir pour 27 des 31 événements mis en évidences des âges statistiquement représentatifs. Nos nouvelles données chrono-stratigraphiques couplées à une synthèse exhaustive des données passées démontrent notamment que l’activité magmatique (fréquence éruptive et magnitude des événements) du complexe de la Grande Découverte – Soufrière est beaucoup plus élevée que suggéré auparavant. Nous mettons en évidence un minimum de 28 événements éruptifs pour ce complexe et 15 événements éruptifs pour l’épisode plus récent de la Soufrière de Guadeloupe. Sur 50 000 ans nous caractérisons un minimum de 21 phases explosives majeures balayant une large gamme de magnitudes (entre 10-2 km3 et 100 km3) et un minimum de 17 phases à croissance de dôme de magnitude importante (> 0.1 km3) caractérisées par une importante explosivité. Plus de la moitié de ces événements éruptifs sont observés au cours des derniers 9000 ans et sont rattachés à l’épisode de la Soufrière. Ces phases éruptives sont associées à 16 déstabilisations de flanc au sein d’événements éruptifs complexes que l’on décrit comme polyphasiques. L’interprétation de ces données en termes de récurrence, de magnitude et d'intensité permet d’affiner nos scénarios éruptifs crédibles et réalistes pour un futur événement de la Soufrière de Guadeloupe. Le scénario éruptif le plus probable que nous privilégions, sur la base de nos données, implique une phase dominante à croissance de dôme. Le caractère polyphasique de l’activité éruptive identifié ici pour la Soufrière suggère un futur événement éruptif pourrait associer des phases magmatiques secondaires (i.e., phases explosives mineures, majeures et déstabilisation de flanc). Les implications de cette étude concernent aussi la surveillance, la gestion d’une future crise et l’amélioration des stratégies de préventions des risques volcaniques à long terme.
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Cite

Yoann Legendre. Reconstruction fine de l’histoire éruptive et scénarii éruptifs à la Soufrière de Guadeloupe : vers un modèle intégré de fonctionnement du volcan.. Volcanologie. Université Paris 7 - Denis Diderot; Institut de Physique du Globe de Paris, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03884919⟩
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