J’ai le plaisir de vous inviter à ma soutenance de thèse intitulée :
« Géologie, tectonique et activité éruptive post-2001 interprétées à partir
de l’imagerie satellite haute résolution: L’étude des volcans Merapi et
Semeru, Indonésie »
La soutenance se déroulera
le lundi 16 mars 2015, à 14h00,
dans l’amphithéâtre 125 de la Maison des Sciences de l’Homme, 4 rue Ledru, Clermont Ferrand.
Le jury sera composé de :
John PALLISTER — VDAP, U. S. Geological Survey — Rapporteur
Jean-Louis BOURDIER — ISTO, Université d’Orléans — Rapporteur
Andrew HARRIS — LMV, Université Blaise Pascal — Examinateur
Jean VANDEMEULEBROUCK — ISTerre, Université de Savoie — Examinateur
Jean-Claude THOURET — LMV, Université Blaise Pascal — Directeur de Thèse
Virginie PINEL — ISTerre, Université de Savoie — Co-directrice
SURONO — Geological Agency, Indonésie — Invité
Résumé:
Géologie, tectonique et activité éruptive post-2001 interprétées à partir de l’imagerie satellite haute résolution:
L’étude des volcans Merapi et Semeru, Indonésie
Résumé
L’intérêt de la télédétection appliquée aux volcans actifs et potentiellement dangereux a été démontré depuis longtemps dans la mesure où cette technique a participé à l’amélioration de la compréhension des processus éruptifs et des aléas volcaniques, permettant une réduction des risques volcaniques. Nous avons entrepris plusieurs études volcanologiques reposant sur l’usage d’images de moyenne et haute résolution spatiale, qu’elles soient optiques (IKONOS, Pléiades, GeoEye, Quickbird and SPOT5), radar (ALOS-PALSAR) ou bien thermiques (ASTER et MODIS «hot spot»). Associées à l’analyse de MNT et de photographies aériennes acquises par un drone, ces études ont consisté à appliquer des techniques de télédétection sur le Semeru et le Merapi, deux des volcans composites les plus actifs et les plus densément peuplés de l’ile de Java en Indonésie. Cette recherche fondée sur la télédétection a permis de mettre en évidence des structures géologiques et tectoniques, d’identifier, de classer et de cartographier des dépôts éruptifs sur les deux volcans et a servi à améliorer l’évaluation des risques à la suite des grandes éruptions de 2002-2003 au Semeru et de 2010 au Merapi. Nous avons également initié une étude afin de comprendre les interactions entre l’activité éruptive et le contexte sismo-tectonique régional en utilisant l’analyse des données MODIS avec la méthode MODVOLC.
Nous avons remis à jour la carte géologique du volcan Semeru en y associant des données issues de l’interprétation d’images HSR récentes, des photographies aériennes, l’analyse de MNTs et des observations de terrain, notamment dans le réseau hydrographique qui convoie des lahars. Nous avons décrit l’histoire éruptive postérieure à 2001 au Semeru en incluant la grande éruption à l’origine des écoulements pyroclastiques (EPs) en 2002-2003 et les éruptions effusives de 2012-2014, qui constituent un phénomène rarement observé sur ce volcan. Le Semeru a produit un volume de 2.5 ± 0.5 106m3 de coulées de lave provenant du cratère sommital entre 2010 et 2014, ce qui peut annoncer, pour la première fois depuis 1967 ou 1941, une modification profonde du style éruptif de ce volcan. Au moment de terminer cette thèse, le dôme-coulée situé dans le cratère Jonggring-Seloko continue à croître et les coulées de lave dépassent 2 km de longueur dans la cicatrice majeure en pente raide sur le flanc SE ; leurs fronts pourraient s’effondrer et produire des EPs dont le volume moyen pourrait excéder les valeurs de 3 à 6.5 million de m3 mesurées sur la période 1967-2007. Les écoulements futurs pourront déborder des parois de la cicatrice vers l’aval et se propager vers les vallées des flancs est et sud-ouest.
L’épisode éruptif du 26 octobre au 23 novembre 2010 s’est avéré l’événement majeur de l’activité du Merapi depuis 1872. Notre interprétation des images HSR démontre qu’à l’issue des éruptions explosives, le sommet du Merapi a perdu un volume de 10 x 106 m3 et la gorge de Gendol orientée SSE a été élargie jusqu’à 1.3 x 0.3 x 0.2 km. Le nouveau cratère élargi et profond inclut le dôme post-2010, qui a été fracturé en 2013, tandis que ses parois verticales instables peuvent être fragilisées par les explosions mineures de 2013 et 2014. Nous avons identifié et cartographié les dépôts pyroclastiques et de lahar de 2010 en appliquant plusieurs méthodes de classification aux images optiques HSR et aux données polarisées de Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO). Les résultats démontrent la capacité de l’imagerie satellitaire HSR à capturer l’extension et les impacts de dépôts immédiatement après une grande éruption et avant tout remaniement. Cette technique met en exergue l’utilité de l’imagerie haute résolution et des données radar pour les volcans en activité persistante dont l’accès est souvent rendu impossible. Les dépôts de tephra et EPs de 2010 ont recouvert une surface de 26 km2 environ dans les deux bassins versants des rivières Gendol et Opak sur le flanc sud le plus affecté, soit 60 à 75% de la surface totale des dépôts pyroclastiques et un volume estimé à 45 x 106 m3. Les dépôts de retombée ont recouvert une surface de 1300 km2 environ avec un volume estimé entre 18 et 21 x 106 m3. Le débordement et l’avulsion des lahars constituent les menaces les plus graves le long des cours inférieurs des vallées comme la Kali Putih à l’ouest vers la ville de Magelang et la Gendol-Opak au sud vers le temple de Prambanan. Dans ce but, nous avons analysé une série de paramètres morphométriques des chenaux pour déceler où et comment les lahars peuvent déborder du chenal principal et se propager dans des vallées peuplées adjacentes, indirectement exposées aux effets de ces écoulements. En somme, l’imagerie HSR, qui pour la première fois a été utilisée en Indonésie, les observations de terrain, la cartographie géologique et les mesures géophysiques, ainsi qu’une revue des recherches récentes et des simulations numériques ont aidé à améliorer l’évaluation des risques sur deux des volcans les plus dangereux et les plus peuplés d’Indonésie. Cette méthodologie peut être appliquée, de manière similaire, à d’autres volcans composites dans le monde.
Geology, tectonics and post-2001 eruptive activity interpreted from high-spatial resolution satellite imagery:
The case study of Merapi and Semeru volcanoes, Indonesia
Abstract
Remote sensing has long been recognized as a tool for analysis at active and hazardous volcanoes becuase it can augment our understanding of the processes that underlie volcanic activity so as enable us to apply this understanding to volcanic risk reduction. This thesis presents a volcanological study using High-Spatial Resolution optical images (IKONOS, Pléiades, GeoEye, Quickbird and SPOT5 satellites), radar data (ALOS-PALSAR sensor) and thermal (ASTER satellite and MODIS hot spot) images. In association with DEMs and low-altitude aerial photographs, remote sensing techniques have been applied for tracing the evolution of activity at Semeru and Merapi, two of the most active and densely populated volcanoes in Java, Indonesia. This remotely sensing-based study has unraveled structures, geological features and erupted deposits of both volcanoes and has improved the existing hazard assessment after their most recent (post-2001) eruptions. The thesis also presents the first advance towards deciphering possible interactions between regional tectonic earthquakes and renewed stages of eruptive activity of Merapi and Semeru volcanoes based on the analysis of volcanic hotspots detected by the MODVOLC technique.
The geological map of Semeru is updated, including additional data derived from the interpretation of the most recent satellite images, aerial photographs, DEM analysis and fieldwork. The post-2001 eruptive activity at Semeru, including the large PDC-forming eruption in 2002-2003 and uncommon lava flow eruptions in 2010-2014 are investigated. The fact that Semeru has produced several lava flows from the central summit vent between 2010 and 2014 may herald a profound change in eruption style for the first time since at least 1967 or 1941. At the time of writing, a dome-fed coulée in the Jonggring-Seloko crater continues to grow and lava flows are extending to distances of >2 km down Semeru’s SE-scar; their fronts may collapse and produce large-volume pyroclastic density currents (PDCs), perhaps exceeding the average (1967-2007) volume range of 3 to 6.5 million m3. Future dome-collapse PDCs may travel farther down the main SE scar and can spill over its lowermost rims towards the southwest and eastward radiating drainage network.
The 26 October-23 November 2010 eruption was the Merapi’s largest event since 1872 (it attaining VEI=4). The interpretation of HSR images shows that due to the explosive eruptions, the summit area lost about 10 x 106 m3 and the SSE-trending Gendol Breach enlarged to reach 1.3 x 0.3 x 0.2 km in size. As a result, the new, enlarged and deep
summit crater including the 2010 lava dome is extremely unstable having been weakened by the post-2010 explosive events. The 2010 Merapi pyroclastic and lahar deposits have been identified by applying several classification methods to HSR optical images and dual-polarization synthetic aperture radar (SAR) data. The results show the ability of remotely sensed data to capture the extent and impacts of pristine deposits shortly after emplacement and before any reworking, and highlight the purpose of using high-spatial resolution imagery and SAR data on persistently active volcanoes where access for field survey is often impossible. The 2010 tephra and PDC deposits covered ca. 26 km2 in two catchments of Gendol and Opak Rivers on Merapi’s south flank, i.e. 60-75% of the total PDC deposit area and a total bulk volume of 45 x 106 m3. The tephra-fall deposit covered an area of ca. 1300 km2 with a volume range of 18-21 x 106 m3. Lahar overspill and avulsion are the most hazardous processes acting along the lowermost river courses of Kali Putih towards the city of Magelang, and along the Gendol-Opak Rivers towards the iconic Prambanan temple. To address this problem, a set of morphometric characteristics of river channels has been analyzed, which indicate where and how lahars can spill over the principal river banks and avulse to otherwise un-threatened but populated valleys. Finally, HSR imagery, used here for the first time in Indonesia, in conjunction with field observations, geologic mapping and geophysical measurements, together with a review of recent surveys and flow simulations, have helped to improve hazard assessments at two of the most threatening volcanoes in Indonesia. This methodology can be applied to similar active composite volcanoes worldwide.
Vous êtes également cordialement conviés au pot qui suivra à la Maison
des Sciences de l’Homme.
