Soutenance de thèse d’Alexis Hrysiewicz

Caractérisation des déplacements liés aux coulées de lave au Piton de la Fournaise à partir de données InSAR

Interférogramme TerraSAR-X de très haute résolution de la coulée de lave de septembre 2018 au Piton de la Fournaise. Le franges interférométriques sont fonction des déplacements de la coulée et de l’épaisseur.

Depuis 2003, le service d’observation OI2 (Observatoire InSAR de l’Océan Indien), composante du Service National des Observations en Volcanologie (SNOV) analyse les déplacements du sol causés par l’activité volcanique du Piton de la Fournaise en utilisant des données InSAR (Interférométrie Radar à Synthèse d’Ouverture). Un des résultats majeurs est l’identification lors de l’éruption de 2007 d’un déplacement horizontal de plus de 1.4 m de l’ensemble du Flanc Est du Piton de la Fournaise vers la mer. Des résultats plus récents ont montré que ce glissement continuait entre 2009 et 2014 avec une décroissance de la vitesse des déplacements. Il a aussi été montré qu’à ce déplacement de grande longueur d’onde se superposent des déplacements plus localisés dus à la contraction thermo-mécanique des coulées de lave et à la flexion du substratum sous le poids de ces coulées. Il est donc difficile de caractériser précisément et indépendamment ces deux composantes des déplacements affectant le Flanc Est du Piton de la Fournaise. Le principal objectif de cette thèse est de caractériser les déplacements associés aux coulées de lave pour supprimer la contribution des coulées des observations et isoler les signaux qui sont seulement liés à des signaux de grande longueur d’onde. Afin d’atteindre cet objectif, nous avons dû développer des algorithmes permettant de contourner précisément les coulées, d’estimer leur surface et leur volume avec les incertitudes associées. Ces algorithmes exploitent les données de cohérence interférométrique dans une approche probabiliste itérative. Ils sont maintenant utilisés en routine dans le cadre du service OI2 pour fournir aussi rapidement que possible à l’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise, des cartes des coulées. L’étude des coulées de lave mises en place entre 2014 et 2018 montre que la contraction thermo-mécanique de la coulée et la flexion du substratum dépendent à la fois de la durée écoulée depuis la mise en place, de l’épaisseur de la coulée, de la pente locale et éventuellement de la structure interne de la coulée (présence de tunnels de lave). Un an après la mise en place, les déplacements verticaux et horizontaux peuvent atteindre plusieurs dizaine de centimètres par an. Ces déplacements diminuent ensuite de façon exponentielle avec le temps. Nous avons cherché à modéliser les déplacements verticaux en fonction de l’épaisseur des coulées. Nos résultats montrent que ces déplacements pourraient contribuer jusqu’à 80% des déplacements mesurés sur le Flanc Est du Piton de la Fournaise. Les déplacements du substratum observés sur le pourtour des coulées apportent des contraintes sur la rhéologie de la partie la plus superficielle de ce substratum. Cette rhéologie apparaît fortement variable au sein de l’Enclos Fouqué révélant une forte dépendance à l’histoire des dépôts successifs accumulés en chaque endroit. Un substratum se comportant de façon poroélastique dans sa partie la plus superficielle (∼ 100 m) permet néanmoins d’expliquer de façon relativement satisfaisante les observations.