Petrophysical characterisation of volcanic ejecta to constrain subsurface lithological heterogeneities: implications for edifice stability at basaltic volcanoes

Piton de la Fournaise (PdF) is an active and dominantly e ff usive basaltic volcano. The geologic record preserves evidence of rare explosive eruptions, associated with the seaward sliding of the steep east flank and the collapse of large calderas emplacing lithic-rich breccias. Breccias of PdF o ff er the opportunity to sample a wide range of crustal lithologies. Unaltered blocks are representative of plutonic (gabbros), sub-volcanic (dolerites emplaced in sills and dykes), and volcanic (lavas) units. We document a large variability in density, porosity, P-wave velocity (dry and wet), and uniaxial compressive strength (UCS). The large variation in P-wave velocity and UCS results from the wide ranges in texture and lithology. Notably, some of the dense gabbroic units having experienced several cycles of natural reheating are comparatively weak. We infer that volcano instability should not be interpreted solely in terms of altered rock units. Rather, the large petrophysical heterogeneity of crustal rocks at PdF, and likely at many other basaltic volcanoes, must be considered when interpreting monitoring data and assessing volcano stability. Le Piton de la Fournaise (PdF) est un volcan basaltique actif et à dominante e ff usive. Les archives géologiques conservent des preuves d’éruptions explosives rares, associées au glissement vers la mer du flanc est escarpé et à l’e ff ondrement de grandes calderas produisant des brèches riches en lithiques. Les brèches de PdF o ff rent l’oppor-tunité d’échantillonner une large gamme de lithologies crustales. Les blocs non modifiés sont représentatifs des unités plutoniques (gabbros), subvolcaniques (dolérites placées dans sills et les dykes) et volcaniques (laves). Nous documentons une grande variabilité de la densité, de la porosité, de la vitesse de l’onde P (sèche et humide) et de la résistance à la compression uniaxiale (UCS). La grande variation de la vitesse de l’onde P et du UCS résulte des larges gammes de texture et de lithologie. Notamment, certaines des unités gabbroïques denses ayant subi plusieurs cycles de réchau ff ement naturel sont relativement faibles. Nous en déduisons que l’instabilité du volcan ne doit pas être interprétée uniquement en termes d’unités de roches altérées. Au contraire, la grande hétérogénéité pétrophy-sique des roches crustales à PdF, et probablement dans de nombreux autres volcans basaltiques, doit être prise en compte lors de l’interprétation des données de surveillance et de l’évaluation de la stabilité du volcan.