SCANner les édifices volcaniques par la géophysique sol et aéroportée: vers une modélisation 4D des dynamiques VOLCaniques – Scan4Volc

Imager les relations entre structures volcaniques profondes et manifestations en surface reste un challenge en volcanologie, pour mieux appréhender les risques associés à l’activité éruptive. Le comportement des systèmes volcaniques (magmatiques et hydrothermaux) dépend fortement de paramètres physiques. Les méthodes de résistivité électrique et magnétiques sont particulièrement pertinentes, car très sensibles aux teneurs en fluides, à l’altération et à la température. Ce projet a pour objectif de développer des approches récentes et innovantes (tomographie de résistivité 3D profondes, réitération de mesures magnétiques aéroportées) dédiées à une modélisation intégrée 4D des systèmes volcaniques. Le projet se focalise sur le Piton de la Fournaise (PdF), une cible majeure en termes d’objectifs à la fois scientifiques et sociétaux.
Pour progresser dans la connaissance de la structure et de la dynamique du PdF, le projet SCAN4VOLC est structuré en trois Work Packages (WP) complémentaires, chacun d'entre eux construit pour aborder une problématique majeure, dont les résultats permettront de contribuer à mieux gérer les risques volcaniques face aux populations et aux infrastructures.
Le WP1 est dédié à l'imagerie multidisciplinaire à haute résolution du PdF en utilisant les progrès récents considérables des méthodes géophysiques (approches de résistivité 3D, mesures magnétiques par drone). Des approches innovantes de tomographie électrique 3D seront combinées à des sondages magnétotelluriques 1D profonds, à l'imagerie magnétique haute résolution par drone, et à la cartographie thermique IR. Ce couplage permettra de caractériser avec précision la géométrie des zones de faiblesse structurale et des systèmes magmatiques et hydrothermaux. Les réitérations de ces mesures en fonction des phases d'activité contribueront à quantifier l'évolution spatio-temporelle de la dynamique et des processus volcaniques, avant et après une éruption.
Le WP2 vise à une modélisation 4D des données de résistivité et de magnétisme par une approche multi paramétrique intégrée. Les données géophysiques acquises sur le terrain dans le cadre du WP1 seront modélisées en 4D en utilisant 1) des approches de modélisation numérique dédiées, 2) des contraintes provenant d'expériences en laboratoire sur les propriétés physiques d'échantillons soigneusement sélectionnés (par exemple, résistivité, magnétisation, porosité, perméabilité), et 3) des paramètres multidisciplinaires supplémentaires provenant d'observations et de recherches de différents groupes (par exemple, déformation, sismicité, fluides).
Le WP3 se concentre sur la gestion, la communication publique et le transfert d'expertise autour de l'évaluation des risques en relation avec les dynamismes magmatiques et hydrothermaux (éruption phréato-magmatique et phréatique), et les hétérogénéités mécaniques en profondeur (zones de faiblesse et trajets préférentiels, instabilités mécaniques). Ce volet gestion d'équipe et de projet-communication avec les autorités de protection civile et les acteurs du risque, est fondamental pour mieux prévoir les répercussions des crises volcaniques, tout en tirant parti de l'expertise des sciences sociales.
Sur la base d'une solide expérience dans les domaines envisagés, les connaissances acquises par les études géophysiques seront transférées à la communauté scientifique afin de renforcer les connaissances sur les autres volcans du monde. Une telle approche intégrée contribuera à la mise en œuvre d'algorithmes d'apprentissage profond sur diverses cibles dans le monde. A plus long terme, une telle approche contribuera donc à implémenter les algorithmes de deep-learning sur diverses cibles à travers le monde.