Glissements de terrain, tsunamis et glaciers | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Glissements de terrain, tsunamis et glaciers

Participants hors IPGP : 
metaxian@ipgp.fr

Les ondes sismiques générées par les processus environnementaux comme les glissements de terrain ou les glaciers (écoulement de la glace, vêlage d’icebergs, etc.) représentent un outil unique pour retrouver des informations sur leurs caractéristiques (volume, dynamique, etc.) ainsi que sur leur comportement rhéologique. Ces ondes sismiques permettent également de détecter, caractériser et localiser ces évènements et ainsi de relier leur évolution temporelle à l’activité volcanique, sismique ou climatique. A l’aide de recherches pluridisciplinaires couplant modélisation mathématique et numérique, expériences de laboratoire et mesures de terrain, nous développons de nouvelles méthodologies pour exploiter la grande richesse des données sismiques générées par ces évènements dans une large gamme de fréquence. Notre approche originale, à la frontière entre mathématique, physique, mécanique, et géophysique, nous a permis:

Pour les glissements de terrain et tsunamis :

-          Développer des modèles numériques de pointe simulant des écoulements granulaires naturels sur topographies complexes et les potentiels tsunamis générés. Ces modèles ont été validés sur de nombreuses expériences de laboratoire et glissements naturels (La Réunion, Antilles, Montserrat, Alaska, Canada, Italie, Islande, etc.), et sont applicables pour l’évaluation des aléas liés aux effondrements gravitaires

-          D’inverser les données sismiques basses fréquences pour retrouver l’évolution de la force appliquée par le glissement de terrain depuis sa déstabilisation jusqu’à son dépôt et d’utiliser cette force inversée comme nouvelle contrainte pour les modèles numériques d’écoulements gravitaires. Ces comparaisons permettent pour la première fois de contraindre temporellement les scénarios d’écoulements et d’en déduire les processus physiques clés lors de la dynamique de ces glissements et les paramètres rhéologiques mis en jeu

-          De détecter, localiser et caractériser l’activité gravitaire en domaine volcanique à partir du signal sismique émis et de la relier à l’activité volcanique, en montrant notamment un lien potentiel entre le volume des éboulements sur le Piton de la Fournaise, La Réunion et l’arrivée d’une éruption volcanique. Dans le cadre de l’ERC SLIDEQUAKES, nous venons d’installer des antennes sismologiques sur le volcan pour aller plus loin dans cette direction.

-          De mettre en évidence des lois d’échelle en laboratoire permettant de retrouver les caractéristiques des chutes de blocs et des écoulements granulaires (volume, vitesse, etc.) à partir du signal acoustique émis. Ces lois s’avèrent comparables à celles mesurées empiriquement sur le terrain, permettant de mieux comprendre et quantifier le transfert d’énergie potentiel et cinétique en énergie sismique lors d’un glissement de terrain.

Pour les glaciers :

-          D’inverser les signaux sismiques émis lors des épisodes de vêlage d’iceberg au Groenland pour retrouver l’évolution spatio-temporelle des forces mises en jeu. Notre méthode d’inversion, sans a priori sur la fonction source, nous a permis de montrer la richesse et la variabilité sous-estimée de ces forces, reliées à des processus physiques très différents (avalanche de glace, vêlage d’icebergs, mouvement de l’ice-mélange). Ces forces inversées fournissent de nouvelles contraintes pour les modèles d’écoulement des calottes polaires en lien avec l’évolution du climat.