Etude expérimentale de la vitesse et de la trajectoire des intrusions magmatiques

La trajectoire et la vitesse de propagation des intrusions magmatiques dans la croûte dépendent des propriétés physiques du magma (densité et viscosité), du milieu traversé (densité, résistance à la fracturation, rigidité) et du champ de contrainte local. Nous disposons actuellement de modèles numériques en 2 dimensions qui permettent d’estimer cette trajectoire et cette vitesse et peuvent être utiliser pour la prédiction de la position des bouches éruptives et de leur timing. Afin de valider ces modèles numériques et d’avoir une information en 3 dimensions, nous utilisons des expériences analogiques en injectant un fluide dans de la gélatine qui se comporte comme un solide élastique (Maccaferri et al 2019). Jusqu’à présent, nous avions surtout injecté de l’air, un fluide non visqueux qui n’est donc pas un bon analogue du magma. L’objectif de ce stage sera de mettre en évidence l’influence de la viscosité du fluide injecté sur la vitesse et la direction de propagation. L’étudiant fera une série d’expériences en injectant des huiles de silicone de viscosités comprises entre 1.74*10^-3 et 9.7 Pa.s. Il injectera soit un volume donné, soit à flux constant en utilisant un pousse-seringue. La remontée du fluide sera enregistrée par 3 appareils photographiques. Les estimations de vitesse et de trajectoire seront obtenues par analyse de photographies à l’aide du logiciel libre TRACKER. Par ailleurs, les propriétés physiques de la gélatine seront mesurées : la rigidité en appliquant une charge à la surface de la gélatine et en mesurant le déplacement induit, la résistance à la fracturation en mesurant la vitesse de propagation de cracks d’air. Ce stage est proposé dans le cadre du projet ANR franco-allemand MagmaPropagator.

Référence :
F. Maccaferri, D. Smittarello, V. Pinel, V. Cayol, On the propagation path of hydrofractures and magma-filled dikes : the competition between external stress, internal pressure, and crack length, Geochemistry, Geophysics, Geosystems, doi:10.1029/2018GC007915, 2019