Radiative properties of dry and crystal-bearing lavas

Les propriétés radiatives des magmas secs et riches en cristaux La température est un paramètre clé contrôlant la rhéologie d’une coulée de lave. Cependant, le comportement imprévisible des éruptions empêche les mesures directes de températures. Par conséquent,ces mesures sont régulièrement effectuées par des techniques de télédétection (avec des détecteurs sur le terrain ou depuis l’espace) développées pour mesurer la radiation Infra-Rouge (IR). Ces techniques bien établies sont malgré tout sujettes à d’importantes erreurs liées au manque de connaissance de l’un des paramètres les plus importants, dénommé l’émissivité spectrale. L’objectif de cette étude est de combler ce manque en explorant la relation émissivité–température de basaltes lato sensu (basalte de Bardarbunga,basanite de Fasnia, MORB basalte de Juan de Fuca, et océanite du Piton de la Fournaise), et de cristaux magmatiques (pyroxène, plagioclase, et oxyde de fer). L’émissivité spectrale a été mesurée de façon in situ à des températures magmatiques (jusqu’à 1800 K) sur une large gamme spectrale (350–8000 cm⁻¹; 1.25–28.6 μm),à l’aide d’un appareil IR sans contact. Pour éclaircir le comportement radiatif complexe de ces échantillons en fonction de la température, des analyses systématiques de la texture, de la composition, de la structure, et du comportement thermique de ceux-ci ont été effectuées à l’aide des MEB, Microsonde, spectroscopie Raman,DRX, MET, et DSC. Les résultats démontrent que l’émissivité spectrale est dépendante de la température, du nombre d’onde, ainsi que du degré de polymérisation combiné à la teneur en FeO. L’émissivité spectrale est grandement influencée par la présence de cristaux qui ont des propriétés radiatives distinctes et plus particulièrement par l’agglomération et la cristallisation à l’échelle microscopique d’oxydes riche en Fe. Dès lors, cette étude prouve que l’émissivité spectrale pour une composition magmatique donnée ne peut pas être considérée comme constante. Pour finir, les mesures de laboratoire sur l’émissivité spectrale permettent de raffiner de 50 degrés la valeur de température de la coulée de lave d’Holuhraun (2014–2015) initialement mesurée par télédétection. Ces nouvelles connaissances pourront permettre dans le futur de réduire l’erreur associée aux estimations de température faites par télédétection IR, cette dernière étant indispensable pour l’amélioration de l’évaluation des risques lors d’une crise volcanique.