Exsol

Calcul de la surpression magmatique liée à l’exsolution des fluides

Exsol est un logiciel développé pour étudier l’évolution physique d’un magma en cours de refroidissement, en particulier lorsque ce refroidissement s’accompagne de la cristallisation du liquide et de l’exsolution de fluides volatils.

L’objectif principal du logiciel est de calculer la surpression susceptible de se développer dans une chambre magmatique lorsque des fluides tels que H2O ou CO2 se séparent du liquide magmatique au cours de l’évolution du système, en présence de cristaux magmatiques.

Principe du logiciel

Lorsqu’un magma refroidit, plusieurs processus peuvent se produire simultanément :

• la température diminue,
• une partie du liquide cristallise,
• la concentration en volatils dans le liquide résiduel augmente,
• une phase fluide peut s’exsolver,
• la pression interne du système peut alors évoluer et conduire à une surpression.

Exsol permet de quantifier ces effets couplés et d’explorer leur influence sur l’état final du réservoir magmatique.

Paramètres pris en compte

Le logiciel permet de définir des conditions initiales et des conditions finales pour simuler l’évolution du magma.

Parmi les paramètres pris en compte figurent notamment :

• la température et la pression initiales,
• la variation de pression au cours du processus,
• la proportion de cristaux présents dans le magma,
• la teneur en volatils,
• la nature des volatils considérés : H2O, CO2 ou mélanges,
• la densité du liquide magmatique et celle des cristaux,
• les paramètres contrôlant l’exsolution et la répartition des fluides entre liquide et phase gazeuse.

Résultats fournis

À partir des paramètres choisis, Exsol calcule l’évolution du système magmatique et fournit des informations sur :

• la surpression développée dans la chambre magmatique,
• la pression finale atteinte,
• l’évolution de la teneur en volatils dans le liquide,
• la proportion de fluides exsolvés,
• la répartition des volatils entre la phase fondue et la phase gazeuse,
• l’effet de la cristallisation sur l’enrichissement en volatils.

Le logiciel affiche également des graphes montrant l’évolution de la pression en fonction de paramètres tels que la teneur totale en volatils du système ou la proportion de cristaux.

Intérêt scientifique

Ce type d’approche est particulièrement utile pour mieux comprendre les mécanismes de mise en surpression des réservoirs magmatiques, susceptibles de jouer un rôle majeur dans le déclenchement des fractures, la propagation de dykes, le dégazage ou certains types d’éruptions volcaniques.

En reliant refroidissement, cristallisation, exsolution des fluides et surpression, Exsol constitue un outil d’exploration numérique des processus physiques qui contrôlent l’évolution des systèmes magmatiques profonds.

Interface du logiciel

L’interface du logiciel permet de construire différents scénarios de refroidissement et d’exsolution, puis de visualiser immédiatement les effets des paramètres choisis sur la pression du système et sur la distribution des volatils.

Applications

Exsol peut être utilisé dans un cadre de recherche ou d’enseignement pour :

• illustrer les effets de l’exsolution des fluides dans les magmas,
• tester l’influence de la teneur initiale en volatils,
• analyser le rôle de la cristallisation dans la mise en surpression,
• explorer les conditions favorables à l’instabilité des systèmes magmatiques.

Le logiciel s’inscrit dans une démarche de modélisation visant à mieux comprendre les interactions entre thermodynamique des fluides, évolution magmatique et dynamique éruptive.

Le logiciel peut être téléchargé ici : Télécharger Exsol.