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A voir aussi le laboratoire de traitement numérique

L’équipe de volcanologie dispose d’outils de simulation numérique, dont certains ont été développés au laboratoire : code VolcFlow pour la modélisation d’écoulements volcaniques, modèles de déformation  et transferts de magmas par éléments frontières et domaines fictifs (DefVolc). Cette activité s’appuie en partie sur les moyens de calculs du mesocentre de l’UCA et de la plateforme de télédétection.

  • Contact : Karim Kelfoun

    Simulations d’écoulements volcaniques: avalanches de débris, écoulements pyroclastiques, lahars.

    Soc

    Exemples de simulations : avalanche de débris du Socompa  (Chili, à gauche) et écoulement pyroclastique dilué (surge) au Merapi (Indonésie, à droite), réalisés avec VolcFlow.

    Principales publications :

    Gueugneau V., Kelfoun K., Druitt T. (2019). Investigation of surge-derived pyroclastic flow formation by numerical modelling of the 25 June 1997 dome collapse at Soufrière Hills Volcano, Montserrat. Bulletin of Volcanology vol.81, p.25, DOI:10.1007/s00445-019-1284-y .

    Benjamin J., Rosser N.J., Dunning S.A., Hardy R.J., Kelfoun K., Szczuciński W. (2018). Transferability of a calibrated numerical model of rock avalanche run‐out: Application to 20 rock avalanches on the Nuussuaq Peninsula, West Greenland. Earth Surface Processes and Landforms DOI:10.1002/esp.4469 .

    Gueugneau V., Kelfoun K., Roche O., Chupin L. (2017). Effects of pore pressure in pyroclastic flows: Numerical simulation and experimental validation. Geophysical Research Letters vol.44, DOI:10.1002/2017GL072591 .

    Kelfoun K. (2017). A two-layer depth-averaged model for both the dilute and the concentrated parts of pyroclastic currents. Journal of Geophysical Research – Solid Earth vol.122, DOI:10.1002/2017JB014013 .

    Kelfoun K., Gueugneau V., Komorowsk J.C., Aisyah N., Cholik N., Merciecca C. (2017). Simulation of block-and-ash flows and ash-cloud surges of the 2010 eruption of Merapi volcano with a two-layer model. Journal of Geophysical Research – Solid Earth vol.122, DOI:10.1002/2017JB013981 .

    Paris R., Coello Bravo J.J., Martin Gonzalez M.E., Kelfoun K., Nauret F. (2017). Explosive eruption, flank collapse and megatsunami at Tenerife ca. 170 ka. Nature Communications vol.8, p.15246, DOI:10.1038/ncomms15246 .

    zdemir Y., Akkaya I., Oyan U., Kelfoun K. (2016). A debris avalanche at Süphan stratovolcano (Turkey) and implications for hazard evaluation. Bulletin of Volcanology vol.78, p.9, DOI:10.1007/s00445-016-1007-6 .

    Kelfoun K.  and S. Vallejo Vargas (2016)  VolcFlow capabilities and potential development for the simulation of lava flows. Testing a GIS for damage and evacuation assessment during an effusive crisis. In: Harris, A., De Groeve, T., Garel, F., & Carn, S.A. (eds) Detecting, Modelling and Responding to Effusive Eruptions. Geological Society, London, Special Publications, 426.

    Kelfoun K., 2011. Suitability of simple rheological laws for the numerical simulation of dense pyroclastic flows and long-runout volcanic avalanches. Journal of Geophysical Research – Solid Earth B007622.

    Kelfoun K., P. Samaniego, P. Palacios, D. Barba, 2009. Testing the suitability of frictional behaviour for pyroclastic flow simulation by comparison with a well-constrained eruption at Tungurahua volcano (Ecuador). Bulletin of Volcanology, 71(9), 1057-1075.

    Kelfoun K. and T.H. Druitt, 2005. Numerical modelling of the emplacement of the 7500 BP Socompa rock avalanche, Chile. Journal of Geophysical Research B12202.

    PAGE WEB VOLCFLOW

  • Modélisation des coulées de lave

    PyFLOWGO

    Contact : Oryaëlle Chevrel; Andrew Harris

    L’avancé d’une coulée de lave peut être modélisée en suivant l’évolution des propriétés thermo-rhéologiques de la roche en fusion. Ces propriétés rhéologiques, définies par la viscosité et la limite d’élasticité, évoluent avec le refroidissement et la cristallisation lors de la mise en place d’une coulée. Le modèle FLOWGO, conçu par Harris et Rowland (2001) permet de calculer la perte de chaleur d’un volume de lave s’écoulant dans un canal et d’en déduire ces propriétés rhéologiques et la vitesse d’épanchement pour un débit donné. PyFLOWGO est une version mise à jour de FLOWGO écrite en Python 3, qui est open-source et compatible avec n’importe quel système d’exploitation. Ce code numérique offre un choix varié de modèle pour calculer la viscosité de la lave en fonction de la fraction et de la forme des cristaux et des bulles.

    PyFLOWGO en association avec DOWNFLOW (Favalli et al. 2005) permet de modélisé la longueur d’une coulée de lave pour un débit donnée et en prenant en compte les caractéristiques pétrologiques de la lave. Cette méthode est utilisée pour estimer rapidement la distance qu’une coulée peux atteindre lors de crise effusive.

    PAGE WEB PyFLOWGO

     

    Principales publications:

    Chevrel O., Labroquère J., Harris A., Rowland S.K. (2018). PyFLOWGO: An open-source platform for simulation of channelized lava thermo-rheological properties. Computers and Geosciences vol.111, p.167-180, DOI:10.1016/j.cageo.2017.11.009 .

    Harris A., Chevrel O., Coppola D., Ramsey M.S., Hrysiewicz A., Thivet S., Villeneuve N., Favalli M., Peltier A., Kowalski P., Di Muro A., Froger J.L., Gurioli L. (2019). Validation of an integrated satellite-data-driven response to an effusive crisis: the April–May 2018 eruption of Piton de la Fournaise. Annals of Geophysics vol.61, DOI:10.4401/ag-7972.

    Ramsey MS, Chevrel O., Harris A., Coppola D. (2019) The Influence of Emissivity on the Thermo- Rheological Modeling of the Channelized Lava Flows at Tolbachik Volcano. Ann. Geophys. v.62,2, VO222. https://doi.org/10.4401/ag-8077

    Harris A., Carn S., Dehn J., Del Negro C., Gudmundsson M.T., Cordonnier B., Barnie T., Chahi E., Calvari S., Catry T., De Groeve T., Coppola D., Davies A., Favalli M., Ferrucci F., Fujita E., Ganci G., Garel F., Huet P., Kauahikaua J., Kelfoun K., Lombardo V., Macedonio G., Pacheco J., Patrick M., Pergola N., Ramsey M., Rongo R., Sahy F., Smith K., Tarquini S., Thordarson T., Villeneuve N., Webley P., Wright R., Zaksek K. (2016). Conclusion: recommendations and findings of the RED SEED working group. p.567-648, Detecting, Modelling and Responding to Effusive Eruptions. Harris, A. J. L., De Groeve, T., Garel, F.&Carn, S. A. (eds), Geological Society, London, Special Publications, 426, The Geological Society of London (ed.), DOI:10.1144/SP426.11 .

    Rhety, M., Harris A., N. Villeneuve, Gurioli , E. Medard, Chevrel O., and P. Bachelery (2017), A comparison of cooling-limited and volume-limited flow systems: Examples from channels in the Piton de la Fournaise April 2007 lava-flow field, Geochem. Geophys. Geosyst., 18, doi:10.1002/ 2017GC006839.

    Harris A., Rowland, S.K., 2001. FLOWGO: a kinematic thermo-rheological model for lava flowing in a channel. Bull. Volcanol. 63, 20–44.

     

    VOLCFLOW

    Contact : Karim Kelfoun

    Une version modifié de VOLCFLOW permet également de simuler les coulées de lave.

    Simulation d’une coulée de lave, volcan Reventador, Equateur.
    Prise en compte du refroidissement et des variations rhéologiques associées.

    Simulation de l’interaction lave / rivière. Volcan Tseax, Canada (BC).
    En refoidissant la coulée, la rivière impose les directions d’écoulement de la lave. La simulation reproduit les épaisseurs et l’extension de la coulée de la fin du 17ème siècle ainsi que les durées décrites dans les traditions orales autochtones.

    Principales publications:

    Kelfoun K., Vallejo Vargas S. (2016). VolcFlow capabilities and potential development for the simulation of lava flows. Testing a GIS for damage and evacuation assessment during an effusive crisis. vol.426, In : Harris, A., De Groeve, T., Garel, F., & Carn, S.A. (eds) Detecting, Modelling and Responding to Effusive Eruptions, Geological Society, London, Special Publications.

  • Contact : Raphael Paris

    Modélisation numérique de tsunamis d’origine éruptive et volcano-gravitaire

    collapse_tsunami 

    Simulation d’un effondrement de flanc de volcan et tsunami à Tenerife (Iles Canaries). Réalisé avec VolcFlow.

    kolumbo 

    Simulation de coulées pyroclastiques et tsunami du volcan sous-marin Kolumbo (Mer Egée). Réalisé avec COMCOT-FIREWAVES.

    Simulation d’explosion et tsunami dans le Lac Karymsky, Kamchatka. Réalisé avec COMCOT-FIREWAVES.

       

    Simulation de tsunami généré par un effondrement de flanc de l’Anak Krakatau (Indonésie). Réalisé avec VolcFlow.

     

    Principales publications:

    Paris, R., Ulvrova, M., Selva, J., Brizuela, B., Costa, A., Grezio, A., Lorito, S., Tonini, R., 2019. Probabilistic hazard analysis for tsunamis generated by subaqueous volcanic explosions in the Campi Flegrei caldera, Italy. Journal of Volcanology and Geothermal Research 379, 106-116.

    Paris, R., Ulvrova, M., 2019. Tsunamis generated by subaqueous volcanic explosions in Taal Caldera Lake, Philippines. Bulletin of Volcanology 81, 14.

    Ulvrova, M., Paris, R., Nomikou, P., Kelfoun, K., Leibrandt, S., Tappin, D.R., McCoy, F.W., 2016. Source of the tsunami generated by the 1650 AD eruption of Kolumbo submarine volcano (Aegean Sea, Greece). Journal of Volcanology and Geothermal Research 321, 125-139.

    Ulvrová, M., Paris, R., Kelfoun, K., Nomikou, P., 2014. Numerical simulations of tsunami generated by underwater volcanic explosions at Karymskoye Lake (Kamchatka, Russia) and Kolumbo volcano (Aegean Sea, Greece). Natural Hazards and Earth System Sciences 14, 401-412.

    Ontowirjo, B., Paris, R., Mano, A., 2013. Modeling of coastal erosion and sediment deposition during the 2004 Indian Ocean tsunami in Lhok Nga, Sumatra, Indonesia. Natural Hazards 65, 1967-1979.

    Giachetti, T., Paris, R., Kelfoun, K., Ontowirjo, B., 2012. Tsunami hazard related to a flank collapse of Anak Krakatau Volcano, Sunda Strait, Indonesia. Geological Society, London, Special Publications 361, 79-90.

    Paris, R., Giachetti, T., Chevalier, J., Guillou, H., Frank, N., 2011. Tsunami deposits in Santiago Island (Cape Verde archipelago) as possible evidence of a massive flank failure of Fogo volcano. Sedimentary Geology 239, 129-145.

    Giachetti, T., Paris, R., Kelfoun, K., Pérez Torrado, F.J., 2011. Numerical modelling of the tsunami triggered by the Güìmar debris avalanche, Tenerife (Canary Islands): comparison with field-based data. Marine Geology 284, 189-202.

    Kelfoun, K., Giachetti, T., Labazuy, P., 2010. Landslide-generated tsunamis at Reunion Island. Journal of Geophysical Research, F04012.

    Torsvik, T., Paris, R., Didenkulova, I., Pelinovsky, E., Belousov, A., Belousova, M., 2010. Numerical simulation of explosive tsunami wave generation and propagation in Karymskoye Lake, Russia. Natural Hazards and Earth System Sciences 10 (11), 2359-2369.

  • Modélisation inverses de déformations de volcans

    Contact : Valérie Cayol

    Afin de suivre les transferts de magma et de déterminer leur influence sur la stabilité des édifices volcaniques, nous analysons les déformations de volcans, mesurées par Interférométrie radar (OI2), en combinant des simulations par éléments frontières mixtes, MBEM, (Cayol et Cornet, 1998) ou domaine fictifs (Bodart et al., 2015) avec des inversions (Fukushima et al., 2015). Les modèles éléments frontières sont tri-dimensionnels et supposent le milieu rocheux élastique et homogène. Ces modèles prennent en compte la topographie, et toutes sortes de sources, qu’elles soient de type réservoir ou fractures (failles ou intrusions de magma). Pour la prise en compte de fractures situées milieu hétérogène, nous développons actuellement une méthode d’éléments finis basée sur une approche par domaines fictifs, en collaboration avec F. Dabaghi (post-doc CNES 2019-) et O. Bodart de l’institut Camille Jourdan, J. Koko du LIMOS.

    Exemple de modélisation : modèles inverses obtenus par DefVolc  à partir d’interférogrammes ASAR pour l’éruption de Piton de la Founaise de mai 2016  (adapté de Smittarelllo et al., JGR, 2019).

    Deux videos présentent DefVolc, la première présente l’interface web et la seconde présente le pré- et post-processeur (en anglais).

    Pour obtenir un compte afin de pouvoir lancer vos calculs à la demande sur les clusters du mésocentre, merci de me contacter valerie.cayol@uca.fr

    Principales publications utilisant DefVolc ou les éléments frontières mixtes, MBEM  (les publications  faisant intervenir les chercheurs du LMV sont indiquées en premier, suivies par les publications d’autres groupes) :

    1. Smittarello D., Smets B., Barrière J., Michellier C., Oth A., Shreve T., Grandin R.,Theys N., Brenot H., V. Cayol, Allard P., Caudron C., Chevrel O., Darchambeau F., De Buyl P., Delhaye L., Derauw D., Ganci G., Geirsson H., Kamate Kaleghetso E., Kasereka Mahinda C., Kervyn M., Kimanuka Ruhiro C., Le Mevel H., Makundi J., Molendijk S., Namur O., Nguomoja I., Poppe S., Schmid M., Subira J., Wauthier C., Yalire M., d’Oreye N., Kervyn F., Syavulisembo Muhindo, A., Precursor-free eruption triggered by edifice rupture at Nyiragongo volcano, Nature , doi:10.1038/s41586-022-05047-8, 2022.
    2. Dumont Q., V. Cayol, J.-L. Froger, A. Peltier, A major destabilisation structure revealed by 22 years of satellite imagery at Piton de la Fournaise, Nat Commun 13, 2649 https://doi.org/10.1038/s41467-022-30109-w, 2022.
    3. Dumont Q., V. Cayol, J-L. Froger, Mitigating biased inversions resulting from viewing geometries in InSAR, Geophysical Journal International, 2021.
    4. Shreve T., R. Grandin, D. Smittarello, V. Cayol, V. Pinel, Y. Morishita, What triggers caldera ring-fault subsidence at Ambrym volcano? Insights from the 2015 dike intrusion and eruption, Journal of Geophysical Research, 2021.
    5. Smittarello, D., V. Cayol, V. Pinel, J.L. Froger, A. Peltier, Q. Dumont, Combining InSAR and GNSS to track magma transport at basaltic volcanoes, Invited publication at Remote sensing, 2019.
    6. Smittarello, D., Cayol, V., Pinel, V., Peltier, A., Froger, J‐L., & Ferrazzini, V. Magma propagation at Piton de la Fournaise from joint inversion of InSAR and GNSS. Journal of Geophysical Research, 124, 1361– 1387, https://doi.org/10.1029/2018JB016856, 2019.
    7. Tridon, M., V. Cayol, J−L. Froger, A. Augier, and P. Bachèlery, Inversion of coeval shear and normal stress of Piton de la Fournaise flank displacement, Journal of Geophysical Research:Solid Earth, doi: 10.1002/2016JB013330, 2016.
    8. Froger J. L., V. Cayol, V. Famin, The March-April 2007 eruption of Piton de la Fournaise as recorded by interferometric data, In: P. Bachèlery, Lénat, J.-F., Di Muro, A., Michon, L. (Editors), Active Volcanoes of the Southwest Indian Ocean: Piton de la Fournaise and Karthala. Active Volcanoes of the World. Springer-Verlag Berlin and Heidelberg, 428p., ISBN 978-3-642-31394-3, 2016.
    9. Froger J.-L., V. Famin V., V. Cayol, A. Augier, L. Michon, J-F Lénat, Time-dependent displacements during and after the April 2007 eruption of Piton de la Fournaise, revealed by interferometric data, J. Volcanol. Geotherm. Res., 296, p.55-68, doi:10.1016/j.jvolgeores.2015.02.014, 2015.
    10. Wauthier, C., V. Cayol, B. Smets, N. d’Oreye, F. Kervyn, Magma pathways and their interactions inferred from InSAR and stress modeling at Nyamulagira Volcano, D.R. Congo, Remote Sensing, 7, 15179-15202, doi:10.3390/rs71115179, 2015.
    11. Remy, D., Froger, J. L., Perfettini, H., Bonvalot, S., Gabalda, G., Albino, F., Cayol, V., Legrand, D., De Saint Blanquat, M., Persistent uplift of the Lazufre volcanic complex (Central Andes): New insights from PCAIM inversion of InSAR time series and GPS data. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 15, DOI: 10.1002/2014GC005370, 2014.
    12. Bodart O., V. Cayol, S. Court, J. Koko, Fictituous domain method for fracture models in elasticity, Proceedings of the 18th European Conference on Mathematics for Industry, 2014.
    13. V. Cayol, T. Catry, L. Michon, M. Chaput, V. Famin, O. Bodart, J. L. Froger, C. Romagnoli, Sheared sheet intrusions as mechanism for lateral flank displacement on basaltic volcanoes: Application to Réunion Island volcanoes, J. Geophys. Res., 119, doi:10.1002/2014JB011139, 2014.
    14. Wauthier C., V. Cayol, M. Poland, F. Kervyn, N. d’Oreye, A. Hooper, S. Samsonov, K. Tiampo, B. Smets, Nyamulagira’s Magma Plumbing System Inferred from 15 Years of InSAR, Geol. Soc. London Special Publications: Remote Sensing of Volcanoes and Volcanic Processes: Integrating Observation and Modelling, 380, doi:10.1144/SP380.9, 2013.
    15. Wauthier, C., V. Cayol, F. Kervyn and N. d’Oreye, Magma sources involved in the 2002 Nyiragongo eruption, as inferred from an InSAR analysis, J. Geophys. Res., 117, doi:10.1029/2011JB008257, 2012.
    16. Fukushima, Y., V. Cayol, P. Durand, and D. Massonnet, Evolution of magma conduits during the 1998–2000 eruptions of Piton de la Fournaise volcano, Réunion Island, J. Geophys. Res., 115, B10204, doi:10.1029/2009JB007023, 2010.
    17. Michon L., V. Cayol, L. Letourneur, A. Peltier, N. Villeneuve, T. Staudacher, Edifice growth, deformation and rift zone development in basaltic setting: insights from Piton de la Fournaise shield volcano (Réunion Island, Indian Ocean). J. Volcanol. Geotherm. Res., 184, 14–30, doi:10.1016/j.jvolgeores.2008.11.002, 2009.
    18. Peltier, A., Staudacher, T., Bachèlery, P., & Cayol, V.. Formation of the April 2007 caldera collapse at Piton de La Fournaise volcano: Insights from GPS data. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 184(1-2), 152-163, 2009.
    19. Peltier A., V. Famin, P. Bachèlery, V. Cayol, Y. Fukushima, T. Staudacher, Cyclic magma storages and transfers at Piton de La Fournaise volcano (La Reunion hotspot) inferred from deformation and geochemical data, Earth. Planet. Sci. Lett., 270, 2-4, 180-188, doi:10.1016/j.epsl.2008.02.042, 2008.
    20. Green, D. N., J. Neuberg, and V. Cayol, Shear stress along the conduit wall as a plausible source of tilt at Soufrière Hills volcano, Montserrat, Geophys. Res. Lett., 33, L10306, doi:10.1029/2006GL025890, 2006.
    21. Fukushima, Y., Cayol, V., & Durand, P. . Finding realistic dike models from interferometric synthetic aperture radar data: The February 2000 eruption at Piton de la Fournaise. Journal of Geophysical Research – Solid Earth 110(B3), 2005
    22. Froger, J. L., Fukushima, Y., Briole, P., Staudacher, T., Souriot, T., & Villeneuve, N. The deformation field of the August 2003 eruption at Piton de la Fournaise, Reunion Island, mapped by ASAR interferometry. Geophysical research letters 31 (14), 2004.
    23. Dieterich J., V. Cayol, and P. Okubo, Stress Changes Before and During the Pu`u `O`o-Kupaianaha Eruption, U.S. Geological Survey Prof. Paper, 1676, 187-201, 2003.
    24. Dieterich, J., V. Cayol et P. Okubo, The use of earthquake rate changes as a stress-meter at Kilauea volcano, Nature, 408, 457-460, 2000.
    25. Cayol, V., J. Dieterich., A. Okamura et A. Miklius, High Magma Storage Rates Before the 1983 Eruption of Kilauea, Hawaii, Science, 288, 2343-2346, 2000.
    26. Cayol, V. and F.H. Cornet, Effect of Topography on the interpretation of the deformation field of prominent volcanoes – Application to Etna, Geophys. Res. Let., 25, 1979-1982, 1998.
    27. Cayol, V., & Cornet, F. H.. Three‐dimensional modeling of the 1983–1984 eruption at Piton de la Fournaise Volcano, Réunion Island. Journal of Geophysical Research , 103(B8), 18025-18037, 1998.
    28. Cayol, V., et F. H. Cornet, 3D Mixed Boundary Elements for Elastic Deformation Field Analysis, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 34, 275-287, 1997.

    Publications par d’autres groupes :

    1. Leeburn, J., C. Wauthier, E. Montgomery-Brown, J. Gonzalez-Santana, New insights on faulting and intrusion processes during the June 2007, East Rift Zone eruption of Kīlauea volcano, Hawai’i, J. Volcanol.y and Geotherm. Res.,Vol. 421,  https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2021.107425, 2022.
    2. Novoa, C., Remy, D., Gerbault, M., Baez, J. C., Tassara, A., Cordova, L., … & Delgado, F. (2019). Viscoelastic relaxation: A mechanism to explain the decennial large surface displacements at the Laguna del Maule silicic volcanic complex. Earth and Planetary Science Letters, 521, 46-59, 2019.
    3. Conway, S., Wauthier, C., Fukushima, Y., & Poland, M. A retrospective look at the February 1993 east rift zone intrusion at Kīlauea volcano, Hawaii. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 358, 241-251, 2018.
    4. Wauthier, C., Smets, B., & Keir, D. Diking‐induced moderate‐magnitude earthquakes on a youthful rift border fault: The 2002 Nyiragongo‐Kalehe sequence, DR Congo. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 16(12), 4280-4291, 2015.
    5. Beauducel F., and D. Carbone, A strategy to explore the topography-driven distortions in the tilt field induced by a spherical pressure source. The case of Mt. Etna, Geophys. J. Int., 201(3), 1471-1481, doi: 10.1093/gji/ggv076, 2015.
    6. A.M. Oyen, C. Wauthier, N. d’Oreye, R.F. Hanssen, The 2007 rifting event in Northern Tanzania studied by C and L-band interferometry, European Center for Geodynamics and Seismology Blue Books, vol.29, 131 pp, 2010.
    7. Takada, Y. and Y. Fukushima, Volcanic subsidence triggered by the 2011 Tohoku earthquake in Japan, Nature Geoscience, 6, 2013.
    8. Fukushima, Y., Mori, J., Hashimoto, M., & Kano, Y. Subsidence associated with the LUSI mud eruption, East Java, investigated by SAR interferometry. Marine and Petroleum Geology, 26(9), 1740-1750, 2009.
    9. Peltier, A., Staudacher, T., & Bachèlery, P. (2007). Constraints on magma transfers and structures involved in the 2003 activity at Piton de La Fournaise from displacement data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 112(B3), 2007.
    10. Peltier, A., Staudacher, T., Catherine, P., Ricard, L. P., Kowalski, P., & Bachèlery, P. Subtle precursors of volcanic eruptions at Piton de la Fournaise detected by extensometers. Geophysical research letters, 33(6) , 2006.
    11. Beauducel, F., G. De Natale, F. Obrizzo, and F. Pingue. 3-D modelling of Campi Flegrei ground deformations: Role of caldera boundary discontinuities. Pure Appl. Geophys., 161:7, 1329-1344, 2004.
    12. Beauducel, F., F.H. Cornet, E. Suhanto, T. Duquesnoy, and M. Kasser. Constraints on magma flux from displacements data at Merapi volcano, Java. J. Geophys. Res., 105:B4, 8193-8204, 2000.
    13. Beauducel, F., P. Briole, and J.L. Froger. Volcano wide fringes in ERS SAR interferograms of Etna: Deformation or tropospheric effect? J. Geophys. Res., 105:B7, 16,391-16,402, 2000.
    14. Beauducel, F., and F.H. Cornet, 1999. Collection and three-dimensional modeling of GPS and tilt data at Merapi volcano, Java.J. Geophys. Res., 104:B1, 725-736, 1999.

  • Contact : Julien Monteux

    Modélisation numérique avec le logiciel COMSOL

    L’interférométrie radar (InSAR) révèle un nombre croissant d’édifices et de complexes volcaniques présentant des déplacements de surface importants, maintenus sur de nombreuses années, et qui suggèrent un stockage de magma en profondeur. L’interprétation de ces déplacements reste néanmoins complexe, et on ne sait toujours pas distinguer les déplacements qui peuvent précéder une éruption de ceux qui ne traduisent qu’une accumulation bénigne de magma. L’une des énigmes à résoudre concerne la façon dont le magma s’accumule dans une région de la croûte et comment cette accumulation magmatique affecte la rhéologie de la croûte et la déforme au cours du temps. Cette question est au cœur du projet ClerVolc « Probing the mechanics governing the growth, evolution and eruption of large silicic magma bodies » qui a débuté au printemps 2016 avec le postdoctorat de Nicolas Le Corvec. À l’aide de COMSOL Multiphysics et du module Structural Mechanics, l’équipe met au point un protocole numérique permettant le contrôle de COMSOL via Matlab utilisant le module Matlab Livelink pour simuler la croissance d’un corps magmatique par accrétion intermittente de sills. Le module Heat Transfert sera ensuite incorporé pour modéliser l’évolution rhéologique des roches autour des sills et déterminer les déformations engendrées en surface au cours du temps ainsi que le point de rupture du système, c.-à-d. si et quand une éruption peut avoir lieu.

     

    Sketch of a maar-diatreme eruption and formation of the magmatic plumbing system (from Le Corverc et al., 2018). a The proto-diatreme (aka excavation stage) and b developing diatreme (aka infilling stage). The colored arrows represent the orientation of the minimum compressional stress (σ3), the blue and red colors represent the differential tectonic stress, extensional and compressional, respectively.

     

    Une autre difficulté dans l’interprétation des mesures InSAR est l’accumulation rapide de laves sur les flancs des édifices volcaniques. C’est le cas au Piton de la Fournaise à la Réunion. Les mesures InSAR montrent un déplacement important du flanc Est depuis 2007 et donc le potentiel pour un effondrement de flanc catastrophique, comme cela est déjà arrivé plusieurs fois au cours de son histoire. Cependant, la mise en place répétée de laves sur ce flanc depuis plus de 20 ans et leur compaction suite à leur refroidissement contribuent de manière significative aux déplacements mesurés par InSAR, et il est difficile pour le moment de faire la part des différents phénomènes et de caractériser précisément un éventuel glissement global du flanc Est. Alexis Hrysiewicz a précisément quantifié les étendues et volumes des coulés de laves émises depuis le début des années 1980.

     

    Principales publications:

    Zorn EU, Le Corvec N, Varley NR, Salzer JT, Walter TR, Navarro-Ochoa C, Vargas-Bracamontes DM, Thiele ST and Arámbula Mendoza R (2019) Load Stress Controls on Directional Lava Dome Growth at Volcán de Colima, Mexico. Front. Earth Sci. 7:84. doi: 10.3389/feart.2019.00084

    Le Corvec N., McGovern P.J. (2018). The effect of ocean loading on the growth of basaltic ocean island volcanoes and their magmatic plumbing system. Frontiers in Earth Science DOI:10.3389/feart.2018.00119.

    Le Corvec N., Muirhead J.D., White J.D.L. (2018). Shallow magma diversions during explosive diatreme-forming eruptions. Nature Communications vol.9, p.1459, DOI:10.1038/s41467-018-03865-x.

 

 

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