Apports de la géophysique multi-méthodes à l'imagerie haute résolution des édifices volcaniques: Vers une modélisation spatio-temporelle 4D
Résumé
Understanding the workings of a volcanic edifice depends directly on our knowledge of the static systems (interna! structure, lithological contrasts and mechanical heterogeneities, geometry of magmatic and hydrothermal systems) and dynamic processes ( evolution of structures, redistribution of masses at depth, instabilities) involved, the unambiguous identification of which remains a formidable challenge. Geophysical imaging is particularly suited to constraining the geometry and spatio-temporal evolution of these structures and processes at different depths, with the aim of anticipating eruptive crises and associated hazards. Over the last few decades, considerable technological and methodological progress has been made to help meet major scientific, operational and societal volcanological objectives. New geophysical acquisition methods at different altitudes (on the ground, satellite-borne and now also using drones) and the complementary nature of the approaches now offer the prospect of high-resolution multi-scale imaging of edifices. At the same time, ongoing digital developments are making it possible to exploit greater amounts of increasingly precise data, at unrivalled spatio-temporal resolutions.
In this context, the research activities presented here are based on the multi-method geophysical study of volcanic systems at different scales, from acquisition and detailed analysis to modeling and interpretation. One of the main objectives is to contribute to a better understanding of the edific:es, from their interna! structure to the detection, imaging and monitoring of active zones at different depths, in order to understand their evolution. These methods are constantly evolving, driven by technological innovations (such as the development of airborne geophysics components) and numerical innovations ( optimizing proc:essing and modeling approaches). They are now being integrated into the monitoring operations at volcanological observatories, enabling these approaches to be used for the operational monitoring of French volc:anoes, while also promoting learning through research. Important future work is to combine all these approaches, inc:luding oneoff measurements, real-time data and reiterations, to produc:e multi-parameter 4D imaging, i.e. high-resolution spatiotemporal imaging of volc:anic edific:es.
La compréhension du fonctionnement d'un édifice volcanique dépend directement de notre connaissance des systèmes statiques (structure interne, contrastes lithologiques et hétérogénéités mécaniques, géométrie des systèmes magmatiques et hydrothermaux) et des processus dynamiques ( évolution des structures, redistribution de masses en profondeur, instabilités), dont l'identification univoque reste un formidable défi. L'imagerie géophysique demeure particulièrement pertinente pour contraindre la géométrie et l'évolution spatio-temporelle de ces structures et processus à différentes profondeurs, dans le but d'anticiper les crises éruptives et les aléas associés. Depuis quelques décennies, des progrès technologiques et méthodologiques considérables ont permis de contribuer à répondre à des objectifs volcanologiques à la fois scientifiques, opérationnels et sociétaux majeurs. De nouvelles méthodes d'acquisition géophysiques à des altitudes variées ( au sol, par satellite, et désormais par drone) et la complémentarité des approches offrent désormais la perspective d'une imagerie multi-échelles haute résolution des édifices. Les développements numériques constants permettent en parallèle d'exploiter un nombre croissant de données de plus en plus précises, à des résolutions spatio-temporelles inégalées.
Dans ce contexte, les activités de recherche présentées ici reposent sur l'étude géophysique multi-méthodes des systèmes volcaniques à différentes échelles, de l'acquisition et l'analyse détaillée à la modélisation et l'interprétation. L'un des objectifs principaux est de contribuer à renforcer la connaissance des édifices, depuis leur structure interne jusqu'à la détection, l'imagerie et le suivi des zones actives à différentes profondeurs pour en appréhender leur évolution. Ces activités évoluent constamment, portées par les innovations technologiques (avec l'exemple du développement de la composante géophysique aéroportée) mais également numériques (avec l'optimisation des approches de traitements et de modélisations). Elles s'intègrent en parallèle dans les missions des observatoires volcanologiques permettant de transposer ces approches à la surveillance opérationnelle des volcans français, en favorisant également l'apprentissage par la recherche. Les perspectives sont désormais de combiner l'ensemble de ces approches, entre mesures ponctuelles, données temps réel et réitérations, pour évoluer progressivement vers une imagerie 4D multi-paramètres, c'est-à-dire spatio-temporelle à haute résolution des édifices volcaniques.
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