Soutenance de thèse de Monica SPAGNOLI

La différenciation planétaire ainsi que l’impact sociétal de l’activité volcanique sont tous liés aux transferts des magmas dans la croûte, ces derniers restant peu contraints. Depuis quelques années un changement de paradigme apparaît : au lieu d’être essentiellement liquides, les corps magmatiques pourraient être constitués pour en majorité par des mush : un mélange riche en cristaux (>>50%) constituants une charpente solide faible emprisonnant des poches de liquide plus ou moins connectées (Bachmann & Bergantz, 2004, 2008). Ce modèle a récemment été généralisé à l’ensemble de la croute continentale (Trans-Crustal Magmatic System; Cashman et al., 2017). Les évidences géologiques mettent en avant que l’ubiquiste différenciation par extraction des liquides silicatés depuis les mush semble contrôlée par la physique des chaines de forces dans la charpente cristalline. Cette thèse a pour ambition de contraindre le comportement mécanique (rhéologie, structuration) des magmas riches en cristaux en s’appuyant sur une approche expérimentale en déformation à HP-HT. Les chaines de forces et leur influence sur la rhéologie des mush et sur l’initiation de la localisation de la déformation ont été caractérisées. On se concentre particulièrement sur l’effet de cette localisation de la déformation sur les capacités de ségrégation des liquides et fluides tardifs. La stratégie novatrice de cette thèse est d’utiliser un approche expérimentale couplée à une étude sur des systèmes naturels. Les expériences sont menées en presse Paterson à l’ISTO (3 Kbars). Les produits de départ sont des mush de plagioclase issus de la cristallisation de liquides synthétiques haplotonalitique hydratés (Picard et al., 2013). Les analyses post-mortem sur les charpentes cristallines (topologie de la charpente cristalline, CPO, SPO, CSD, cataclase cristalline) sont réalisées en 2D au MEB, en 3D au EBSD. Les échantillons naturels sont constitués par des laves phonolitiques issues d’un neck et d’un dyke de la province volcanique du Velay oriental (Massif central français). Ces échantillons sont également préparés et analysés en 2D et 3D, en utilisant les mêmes techniques que les échantillons synthétiques. Les résultats des expériences de torsion menées avec la presse Paterson montrent des structures de déformation localisante qui évoluent en fonction de l'intensité des chaînes de forces ; cette intensité dépendant elle-même fortement de l’anisotropie des cristaux. La ségrégation des liquides résiduels apparait pour des déformations finies importantes et particulièrement dans des mush de cristaux peu anisotropes. Des structures de déformation localisante similaires, et dans lesquelles les liquides tardifs sont ségrégés, ont été également trouvées dans les échantillons naturels phonolitiques. Ces résultats montrent que la fenêtre d’extraction des liquides résiduels dans les mush soumis à une déformation cisaillante s’étend jusqu’à des teneurs en cristaux très élevées (>90%).