Dévoiler les processus magnétiques

Les études sur les flux de lave sont fondamentales pour mieux comprendre les processus qui façonnent notre planète dynamique. Plus particulièrement, les connaissances relatives aux stress dans lequel le magma se comporte de manière ductile et fragile est d'une importance primordiale pour la volcanologie, la géodynamique et les sciences planétaires. Une forte attention a été mise sur l'étude de la gamme de la zone de transition fragile-ductile.

Dans ce contexte, les scientifiques ont lancé le projet RHEA («Rheophysics and energy of magmas»), qui était financé par l'UE. Ils ont tenté de séparer les champs de flux stables et métastables des fontes de cristaux et d'estimer le déclenchement du comportement friable. Pour ce faire, les travaux ont tenté d'étudier de manière expérimentale et numérique la distribution de l'énergie dans les magmas.

Les scientifiques ont comparé des simulations numériques aux échantillons déformés à des pressions et températures élevées, obtenant ainsi de meilleures informations sur les processus impliqués dans la déformation du magma. Plus particulièrement, RHEA a développé l'un des premiers rhéomètres numériques pour mesurer les suspensions magmatiques sur la base des mesures réelles et ont formulé de nouvelles lois pour des modèles à grande échelle.

Les membres du projet ont employé une méthode des éléments finis pour modéliser le comportement micro-hydrodynamique en suspension. Une autre technique basée sur l'hydrodynamique de particules lisses a été utilisée pour numériser les flux. Bien que cette méthode se concentre sur les dépôts de flux de masse de gravité, le code développé peut étudier la dynamique de flux à partir de la chambre magmatique à l'emplacement.

L'équipe du projet a réalisé la première étude cohérente étudiant le déclenchement de magma friable à la fraction de cristaux. Les tests expérimentaux ont inclus la production de magmas synthétiques bien contrôlés avec différentes fractions de cristaux. Une presse Paterson à haute pression et à haute température a permis la mesure de la viscosité.

Des tests de force supplémentaires utilisant des appareils expérimentaux plats et coniques ont été réalisés en utilisant des fluides analogues. Les particules comme les sphères creuses, les perles de verre et les particules plastiques ont permis de reproduire la gamme entière de comportements du magma.

Les mesures oscillatoires ont aidé des scientifiques à étudier les propriétés viscoélastiques de suspension pour plusieurs fractions de cristaux et ont déterminé le déclenchement d'un comportement non newtonien pour les fluides de particules.

RHEA a fortement contribué à élargir les connaissances sur les processus impliqués au cours de la déformation de magma. Les modèles développés devraient trouver une application dans une vaste gamme de domaines de sciences de la Terre.