Observatoire en géosciences : du manteau à la houle
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Sismologie aux îles Eparses: du manteau à la houle Guilhem BARRUOL CNRS, IPGP, Univ. Réunion Céline DAVY Fabrice R. FONTAINE Karin SIGLOCH (Univ. Oxford) Paris, Avril 2014 www.rhum-rum.net Réseau sismologique îles Eparses Mayotte Glorieuses Tromelin Juan de Nova Europa Réseau sismologique Îles Eparses Installation Avril 2011 Sismomètre 3 composantes: vert., NS et EW 50Hz à 120s Objectifs scientifiques Sismicité locale - tectonique du canal du Mozambique - limite de plaque - relation sismicité – volcanisme Analyse de la houle - suivi et impact des houles australes - monitoring cycloniques Imagerie de la Terre profonde - structure et épaisseur de la croûte - fluage et anisotropie du manteau - volcanisme des Comores - point chaud de La Réunion -> intégration îles Eparses /projet RHUM-RUM RHUM-RUM Réunion Hotspot Upper Mantle Réunions Unterer Mantel Structuration internationale - projet franco-allemand ANR-DFG 2012-2015 - collaboration projet USA MACOMO Structuration régionale - projet de coopération Madagascar-Réunion-Maurice (soumis préfecture Réunion & AUF, 2014) Ages de la trace du point chaud : Duncan (1990) OBJECTIFS - Structure du manteau sous le point chaud - Panache? Géométrie? Origine? - Interactions panache / lithosphère (érosion et étalement)? - Connexion point chaud – ride centrale indienne? Réseaux sismologiques 2011-2014 57 OBS RHUM-RUM 5 stations RHUM Madagascar 5 stations RHUM Iles Eparses 3 stations DEPAS Seychelles 12 stations DEPAS Maurice 10 stations Réunion 15 stations OVPF Réunion Stations permanentes Stations AfricaArray 25 stations US MACOMO 25 stations GFZ Total: ± 180 stations Deploiement: Récupération: Oct-nov 2012 Marion Dufresne Oct. – Dec 2013 METEOR La Réunion & Maurice 12 stations DEPAS (G. Rümpker, Univ. Franckfort) Maurice Thèse MOI M. Singh 1 station MRIV 5 OVPF Stations Undervolc/OVPF 4 stations OVPF La Réunion 4 stations Muenster 4 stations Bonn Données sismologiques Archivées et mises en ligne au centre INSU-RESIF à Grenoble TROM MAYO JNOV GLOR EURO Avr. 2011 Dec. 2013 Sismicité locale MAYO GLOR JNOV 13 mars 2012, Mb 5.0 JNOV MAYO GLOR EURO 13 février 2012, Mb 5.0 EURO JNOV Séismes 1990-2010, Mb>5.0 Séismes 2011-2013, Mb>4.0 10 aout 2012, Mb=4.7 Collaboration Univ. Antananarivo, IOGA, G. Rambolamanana Thèse Fenitra Andriampenomanana Imagerie du manteau – Tomographie sismique Imager le manteau jusqu’au noyau (2900 km) -> nécessité d’un réseau de 3000 km d’ouverture Iles Eparses: -> Permettent d’échantillonner le manteau inf. sous La Réunion RHUM-RUM: imagerie du panache mantellique sous la Réunion Tomographies sismiques: - Ondes de surface: thèse IPGP - Ondes de volume: • thèse Univ Oxford Alessandro Mazullo Maria Tsekmistrenko • thèse Univ Munich Kasra Hosseini • Post-doc Univ Munich Simon Stähler Fluage et anisotropie du manteau supérieur Déformation Hte T° => fabrique => Anisotropie Couplages lithosphère asthénosphère Déphasage des ondes de cisaillement Interactions panaches lithosphère Déphasage des ondes SKS 2 paramètres mesurés - phi: polarisation de l’onde rapide - dt: déphasage entre les 2 ondes Fluage du manteau sous le canal du Mozambique MAYO 22 novembre 2011 (-68°, 0.7s) MAYO 3 septembre 2011 (75°, 1.0s) Etalement du super-panache Sud-africain (Behn et al., 2004) Structure de la croûte -> fonction récepteur Z P Conversion d’ondes à une interface PS R Z t T R T VP H VS S croûte Moho P (thèse J. Vergne, 2006) P manteau Epaisseur de la croûte sous Europa Observée en noir, modélisée en bleu Europa: Interface croûte – manteau ≈ 10 km Suivi d’un épisode de houle australe, aout 2013 JNOV EURO Hs= Hauteur des vagues (m) 18 au 24 aout 2013 Analyse sismologique de la houle: Thèse C. Davy, Univ. Réunion Suivi d’un épisode de houle australe: amplitude Amplitude du bruit microsismique sur la composante verticale Hauteur prédite de la houle (Hs) 10m JNOV 5 0 Hs EURO 8m 4 0 Hs (m) 18 aout 2013 25 aout 2013 Analyse de l’amplitude du bruit microsismique : -> amplitude de la houle Suivi d’un épisode de houle australe: direction Analyse 3D du mouvement du sol à Europa, 20/08/2013, 15h EW 10 à 30s de période: NS -> forte polarisation Vertical -> direction de la houle NS à N200°E Analyse sismologique d’un cyclone Exemple de Dumile, Janvier 2013 Hs= Hauteur des vagues (m) 1 au 7 janvier 2013 Analyse sismologique de la houle: Thèse C. Davy, Univ. Réunion Cyclone Dumile, Janvier 2013 Bruit microsismique en fond de mer Cyclone DUMILE Amplitude du bruit, composante verticale, 1 mesure / heure OBS + 5 stations terrestres (TROM, ROCAM, RER, FOMA, RUM1), Signaux normalisés par rapport au maximum d'amplitude pour chaque capteur pendant l'évènement. Bruit microsismique, : couplage atmosphère, l'hydrosphère et terre solide, Nouvel observable pour le suivi et la localisation des cyclones. Sismologie aux îles Eparses: bilan et perspectives Sismologie « structurale » - Observatoire de la dynamique terrestre • Suivi de l’activité tectonique et volcanique régionale • Etude des structures profondes de la croûte et du manteau Sismologie « environnementale » - Observatoire des interactions océan-atmosphère-terre solide - Station sismique ≈ houlographe - Suivi et quantification de l’activité de l’océan • quantification des houles australes • suivi des cyclones - Impact sur les îles: récif, traits de côte, aquifères - Potentiel climatologique (intensité et fréquence des tempêtes) -> Structure de la croûte haute résolution par sismique réflexion / réfraction -> Pérennisation d’un observatoire sismologique
