Transferts de magma au volcan du Piton de la Fournaise déterminés par la modélisation 3D de données d'interférométrie radar entre 1998 et 2000 - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Transferts de magma au volcan du Piton de la Fournaise déterminés par la modélisation 3D de données d'interférométrie radar entre 1998 et 2000

Magma transfer at Piton de la Fournaise volcano from 3D modelling of radar interferometric data for 1998-2000

Yo Fukushima
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 832296

Résumé

After five and a half years of quiescence, Piton de la Fournaise volcano (Réunion Island, Indian Ocean) entered into a new active period in March 1998. Synthetic aperture radar interferometry (InSAR) data show complex displacements associated with the first five eruptions that occurred between 1998 and 2000. A method was developed to find realistic geometries and overpressures of dike intrusions from the InSAR data. This method is based on a combination of a fully 3D boundary element method and a Monte Carlo inversion. The noise characteristics of the data are taken into account in the inversions. Synthetic tests show that a model is successfully retrieved within predicted narrow confidence intervals. Neglecting topography was shown to result in poor modelling at depth and in overestimation of overpressure or opening. Application of the method to each eruption requires specific parameterizations of the model(s); in some cases, a curved dike surface must be introduced, and in other cases, simultaneous inversions for two dikes are required. Most of the estimated dikes dip seaward with a typical angle of 65 degrees. The dike associated with the first eruption of the cycle (March 1998) is found to originate from sea level (2600 m below the summit), whereas those dikes associated with subsequent eruptions are estimated to be shallower than about 1000 m below the ground. Laterally elongated dikes, preeruption deformations and seismic swarms can be explained by a level of neutral buoyancy less than 1000m beneath the ground. This is consistent with the presence of magma reservoirs at this level. For the studied period, the intruded volume amounts to 8% of the lava flow volume. The spatial periodicity of dike intrusions from the northern to the southern flank is consistent with stress transfer models. Finally, Coulomb stress analysis shows that the five eruptions modelled mostly encourage slip on potential subhorizontal planes located 1000–1500m above sea level.
Après cinq ans et demi de sommeil, le volcan du Piton de la Fournaise (île de la Réunion, Océan Indien) est entré dans un nouveau cycle d'activité en mars 1998. Des données d'interférométrie radar (InSAR) montrent que des déplacements complexes sont associés aux cinq premières éruptions du cycle survenues entre 1998 et 2000. Une méthode a été développée pour déterminer des géométries réalistes et les surpressions des intrusions de dykes à partir de données InSAR. Cette méthode est basée sur la combinaison d'une méthode d'éléments frontières 3D et d'une inversion de type Monte Carlo. Les caractéristiques du bruit des données sont prises en compte dans les inversions. Des tests synthétiques montrent qu'un modèle est retrouvé avec succès dans la limite d'intervalles de confiance étroits. Il a été montré que négliger la topographie induit une erreur de modélisation en profondeur et une surestimation des surpressions ou des ouvertures. L'application de la méthode à chaque éruption requiert des paramétrisations spécifiques des modèles. Dans certains cas, un dyke incurvé en surface doit être introduit, dans d'autres, l'inversion simultanée de deux dykes est nécessaire. La plupart des dykes déterminés ont un pendage vers la mer de 65 degrés. Le dyke associé à la première éruption du cycle (mars 1998) s'enracine au niveau de la mer (2600m sous le sommet), tandis que les dykes suivants sont situés à moins de 1000m sous la surface du sol. La forme latéralement allongée des dykes, les déformations pré-éruptives et les essaims sismiques peuvent être expliqués par un niveau de flottabilité neutre situé à moins de 1000m sous la surface. Ceci est cohérent avec la présence de réservoirs magmatiques à ce niveau. La périodicité spatiale des intrusions de dykes, du flanc nord au flanc sud, est cohérente avec les modèles de transfert de contraintes. Finalement, des analyses en terme de contraintes de Coulomb montrent que les cinq éruptions modélisées ont principalement favorisé le glissement sur des plans potentiels subhorizontaux situés entre 1000 et 1500m au dessus du niveau de la mer.
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Dates et versions

tel-00011582 , version 1 (10-02-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011582 , version 1

Citer

Yo Fukushima. Transferts de magma au volcan du Piton de la Fournaise déterminés par la modélisation 3D de données d'interférométrie radar entre 1998 et 2000. Geophysics [physics.geo-ph]. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2005. English. ⟨NNT : 2005CLF21633⟩. ⟨tel-00011582⟩
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