Apport de l'étude des sources sismo-volcaniques à la connaissance des processus éruptifs du volcan Yasur Vanuatu

Contribution of the study of seismo-volcanic sources in the knowledge of the eruptive processes of Yasur volcano, Vanuatu.

• Auteur / Autrice : Laurence Perrier
• Direction : Philippe Lesage
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 15/12/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Allard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Lesage, Jean Battaglia, Franck Donnadieu, Jean-Philippe Metaxian
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Lenat, François Beauducel, Bruno Ameduri

Mots clés

Mots clés libres

Sismologie volcanique

Yasur

Localisation des sources

Structure

Dynamique éruptive

Volcanic seismology

Yasur

Source location

Structure

Eruptive dynamics

Résumé

Le Yasur est un petit stratovolcan situé au coeur d'une grande caldeira, dans la partie sud-est de l'Ile de Tanna (Sud Vanuatu). Le cratère sommital est occupé par trois évents : les évents A et B dans le sous-cratère sud et l'évent C dans le sous-cratère nord. L'activité du Yasur est caractérisée par des explosions de bulles de gaz et l'émission de petits panaches de cendres. Afin de mieux comprendre les processus volcaniques qui se produisent au sein de l'édifice, un large réseau de capteurs, comprenant 12 antennes sismiques et 10 stations large-bande, a été déployé autour du Yasur en 2008, enregistrant le signal sismique en continu. Le modèle de vitesse de la structure superficielle du volcan ainsi que de la caldeira de Siwi a été estimé jusqu'à 200 m de profondeur en utilisant les méthodes SPAC et f-k - deux techniques d'analyse du bruit ambiant inclues dans le logiciel Geospy - sur les signaux enregistrés par sept antennes. Quatre zones principales ont été distinguées et interprétées en terme de couches géologiques et de répartition des fluides (aquifère, système hydrothermal) dans la structure volcanique. Le modèle de vitesse a ensuite été intégré dans un algorithme de tracé de rai et combiné à une méthode de triangulation sismique pour localiser la source des explosions et des événements longue période. Les localisations ont permis de suivre l'évolution de l'activité en 2008 dans les différents évents, et de proposer deux modèles de dynamique éruptive pour expliquer la périodicité des explosions stromboliennes et l'intense activité observée au Yasur. Les localisations ont également permis l'estimation de la vitesse d'ascension des poches de gaz ainsi qu'une estimation de la géométrie du conduit volcanique.

Yasur is a small stratovolcano located inside a large caldeira, in the south-eastern part of Tanna Island (South Vanuatu). The summit crater is occupied by three vents: the vents A and B in the southern subcrater and the vent C in the northern subcrater. Yasur's activity is characterized by explosions of gas bubbles and the emission of small ash plumes. In order to better understand the volcanic processes that occured inside the edifice, a large seismic network, consisting of 12 antennas and 10 broadband stations, was deployed around Yasur volcano in 2008, recording continuously the seismic signal. The superficial velocity structure of Yasur volcano and of the Siwi caldeira was estimated up to 200 meters using the Spatial Autocorrelation and the frequency-wavenumber techniques - two ambient noise methods included in the software Geopsy - on seismic signals recorded by seven antennas. Four main areas were distinguished and interpreted in terms of geological layers and fluid distribution (aquifer, hydrothermal system) inside the volcanic structure. The velocity structure was inserted in a ray tracing algorithm and combined to a seismic triangulation method to locate sources of explosion quakes and LP events. Locations allow to follow the evolution of the 2008 Yasur's activity in the different vents and to propose two eruptive dynamics models to explain the periodicity of the strombolian explosions and the intense activity observed at Yasur volcano. Locations also allow the estimation of the slug rise velocity and an estimate of the volcanic pipe geometry.