Quelle prédictibilité pour les éruptions volcaniques ? De l`échelle

Quelle pr´edictibilit´e pour les ´eruptions volcaniques ? De
l’´echelle mondiale au Piton de la Fournaise
Agathe Schmid
To cite this version:
Agathe Schmid. Quelle pr´edictibilit´e pour les ´eruptions volcaniques ? De l’´echelle mondiale au
Piton de la Fournaise. Sciences de la Terre. Universit´e de Grenoble, 2011. Fran¸cais. .
HAL Id: tel-00680072
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00680072
Submitted on 17 Mar 2012
HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destin´ee au d´epˆot et `a la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publi´es ou non,
´emanant des ´etablissements d’enseignement et de
recherche fran¸cais ou ´etrangers, des laboratoires
publics ou priv´es.

=THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : Géophysique
Présentée par
Agathe SCHMID
Thèse dirigée par Jean-Robert Grasso et Florent Brenguier
préparée au sein du laboratoire ISTerre
et de l’école doctorale Terre-Univers-Environnement
Quelle prédictibilité pour les éruptions vol-
caniques?
De l’échelle mondiale au Piton de la Fournaise.
Thèse soutenue publiquement le 20 Octobre 2011,
devant le jury composé de :
Patrick Bachèlery
Professeur, LMV, Clermont Ferrand, Rapporteur
Sebastien Hainzl
Professeur, GFZ, Potsdam, Rapporteur
David Marsan
Professeur, ISTerre, Chambéry, Examinateur
Valérie Cayol
CR CNRS, LMV, Clermont-ferrand, Examinateur
Jean-Robert Grasso
Physicien, ISTerre, Grenoble, Directeur de thèse
Florent Brenguier
Physicien Adjoint, IPG, Paris, Co-encadrant

2

Résumé
Ce travail de thèse a porté sur différents aspects de la prédiction des éruptions, à
différentes échelles de temps et d’espace. Dans un premier temps, une analyse descriptive
des propriétés statistiques de la dynamique éruptive à l’échelle mondiale et l’apparition de
lois puissances à différentes échelles nous ont permis de relier la dynamique des éruptions
à celle d’un système critique auto-organisé, justifiant de la difficulté rencontrée à prédire
les éruptions de façon déterministe et de l’intérêt de recourir à des méthodes statistiques.
Dans une deuxième partie, l’étude à l’échelle mondiale des lois d’Omori retrouvées pour
la sismicité autour des éruptions, ainsi que l’analyse des propriétés de ces lois d’Omori
en fonction de la taille des éruptions, suggèrent que l’énergie d’endommagement et de
relaxation dans la croûte est distribuée en loi puissance autour des éruptions, mais avec
des coefficients de chargement et de relaxation différents de la sismicité tectonique clas-
sique, et donc dépendant des processus qui génèrent l’endommagement. En zoomant sur
trois observables du Piton de la Fournaise (sismicité, déformation et variations de vitesse
sismique), nous avons ensuite montré que les comportements respectifs des observables
imagent les différentes étapes du processus éruptif, pour différentes échelles de temps et
d’espace. L’analyse des comportements pré-éruptifs et l’utilisation de méthodes de "pat-
tern recognition" ont permis de mettre en évidence l’apport de la combinaison des infor-
mations des différents précurseurs pour l’optimisation des objectifs de prédiction. Enfin,
l’analyse plus spécifique et déterministe des mécanismes source de la sismicité du Piton
de la Fournaise, à partir d’une méthode développée pour le contexte particulier d’une
3

RESUME
sismicité de magnitude très faible en milieu fortement hétérogène, a permis de mettre en
évidence l’apparition de trois familles de mécanismes principales lors de la crise sismique
précédent l’éruption d’Octobre 2010.
4