Transferts et stockages magmatiques au Piton de la Fournaise : approche sismologique et structurale

par Frédérick Massin

Thèse de doctorat en Volcano-sismologie

Sous la direction de Patrick Bachèlery.

Soutenue en 2009

à La Réunion .


  • Résumé

    La sismicité associée à l'activité d'un volcan intraplaque tel que le Piton de la Fournaise se développe, a priori, sans aucun contrôle tectonique régional. La complexité des structures internes et le fonctionnement des structures de stockage et de transfert magmatique déclenchent une sismicité partiellement récurrente. Cette récurrence de la sismicité s'observe grâce aux formes d'ondes des séismes, quasiment identiques, et témoigne de la réactivation d'une même source. Notre étude exploite la partie récurrente de la sismicité volcano-tectonique du Piton de la Fournaise entre 2000 et 2008, dans le but d'identifier les sources et de déterminer la structure interne du volcan et son fonctionnement. En utilisant les données du réseau sismologique de l'Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise, nous avons regroupé par familles les séismes ayant les mêmes formes d'ondes. Puis, nous avons mesuré des différences de temps de trajet entre les séismes d'une même famille. Ces derniers sont relocalisés par la méthode de double différence et leur mécanisme au foyer est déterminé synthétiquement en conservant l'hypothèse de l'activité d'une même source. Les déterminations et les relocalisations sont utilisées pour extraire les orientations du plan de faille et du glissement cosismique de chaque famille. Nous avons ainsi pu cartographier les zones sismogènes et observer leur comportement lors des périodes de préparation des éruptions. Ces observations ont permis de construire un modèle descriptif des phénomènes intrusifs sismogènes associés aux éruptions distales du Piton de la Fournaise. Le champ de contraintes induit par chaque objet de ce modèle a été modélisé numériquement en utilisant la méthode des éléments finis pour vérifier la validité du modèle descriptif. Notre étude est limitée par la non-exhaustivité des jeux de données utilisés. Notre méthode d'analyse de la sismicité a donc été combinée à une méthode de détection et d'estimation précise des temps d'arrivée des ondes P et S, ce qui a permis d'appliquer les apports de cette thèse à la surveillance en temps réel des volcans.

  • Titre traduit

    Magma transports and storages at Piton de La Fournaise (La Réunion): seismological and structural approach


  • Résumé

    As for other intraplate basaltic volcanoes, Piton de la Fournaise volcano sismicity occurs without any tectonic regional control. The eruptive processes along internal active structures trigger volcano-tectonic earthquakes which are sometimes identical. This seismic activity, characterized by identical waveforms is produced by the same source and has been used to study Piton de la Fournaise’s structures and their behaviour during the 2000 to 2008 time period. Earthquakes recorded by the seismic network of the Piton de la Fournaise Volcano Observatory with identical wa- veforms have been merged in clusters. Differential travel times have been measured in each cluster allowing double difference relocation of hypocenters and synthetic focal mechanism determinations. Focal mechanisms and hypocenters are then used to extract orientations of coseismic slips and fault plans. Seismogenic areas have been mapped and their behaviour during eruptions’s preparation leads us to propose a descriptive model of their associated intrusive processes. Each part of this model has been numerically modeled with a finite elements method. The discussion of numerical models compared to seismological results helps us to build a realistic model of intrusive phenomenon that accounts for lateral eruptions. The study from 2000 to 2008 has been limited to hand picked earthquake catalog. Thus, to complete our database, our seismicity analysis method has been asociated to a detection and estimation of P and S phases arrival times. That allows us to propose a real time application for volcano’s monitoring.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (137 p.)
  • Annexes : Bibliographie p. 165-176

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