Instabilités de bulles dans un milieu granulaire immergé : un modèle pour la dynamique éruptive des volcans ?

L’ascension du magma est un processus non-linéaire au cours duquel l’énergie peut-être stockée. La nature complexe du magma (fluide triphasique, à seuil, rhéofluidifiant) et la formation de bulles dues à la décompression lors de la remontée vers la surface génèrent une grande variété de comportements, et influence directement l’intensité et le style des éruptions volcaniques. L’un des points cruciaux est de comprendre les paramètres qui contrôlent la transition entre une dynamique effusive (simple écoulement de lave) et une dynamique explosive (potentiellement catastrophique).
Nous nous proposons de quantifier les paramètres contrôlant cette transition sur un système en laboratoire qui permet de reproduire certains aspects de cette dynamique complexe. L’expérience consiste à injecter de l’air dans un milieu granulaire immergé. Des expériences précédentes ont permis d’observer différents régimes d’invasion de l’air dans le milieu (percolation ou fracture), conduisant à différents mécanismes de dégazage en surface (émission simultanée de petites bulles ou ‘explosion’ d’une poche de gaz formée sous la surface). Le travail consistera à établir un diagramme de phase des différents régimes et, en particulier, de quantifier les conditions pour lesquelles on observe le régime explosif. Le stagiaire pourra être amené à réaliser une ou plusieurs expériences annexes visant à isoler
un mécanisme particulier (stabilité d’une seule bulle, quantification des forces de frottement, rôle du coefficient de friction).
Ce stage, à caractère principalement expérimental, s’effectuera au Laboratoire de Physique de l’ENS de Lyon. Il sera réalisé en co-direction Valérie Vidal (LP ENSL) - Jean-Luc Got (ISTerre - UdS). La pertinence de l’application des résultats de laboratoire à une situation de terrain sera envisagée.

Références
[1] G. Varas, V. Vidal & J.-C. Géminard, Phys. Rev. E 83, 011302 (2011).
[2] G. Varas, V. Vidal & J.-C. Géminard, Phys. Rev. E 83, 061302 (2011).