Surveiller des zones sismiques en temps réel
En septembre 2019, trois chercheurs de l’ESEO sont partis en mission en Guadeloupe pour installer et qualifier sur le volcan La Soufrière un sismomètre de toute nouvelle génération. Développé dans le cadre du projet ANR HIPERSIS débuté en 2017, ce sismomètre innovant de haute résolution et à bas coût permet d’améliorer la surveillance en temps-réel de régions d’aléas telluriques élevés (séismes, volcans, tsunamis, etc.).
Une mission au sommet du volcan
Le sismomètre a été déployé en Guadeloupe du fait de la présence d’un site en relative activité, la Grande Soufrière. En effet, ce volcan fait l’objet d’une surveillance importante de la part de l’Observatoire Volcanologique et Sismologique de Guadeloupe (OVSG), également en charge de la surveillance de la sismicité régionale liée à l’activité tectonique de l’arc des Petites Antilles.
Durant 15 jours, les 3 chercheurs de l’ESEO ont mené diverses opérations sur La Grande Soufrière : conception et construction d’une structure accueillant des panneaux solaires ; préparation d’une tranchée de 150 mètres et déploiement d‘une fibre optique jusqu’au sommet ; mise en service du sismomètre et tests post-installation.
L’ESEO (grande école d’ingénieurs) et l’IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris) collaborent depuis maintenant plus de 10 ans à la conception de sismomètres optiques nouvelle génération adaptés aux environnements difficiles. Après avoir longuement travaillé sur le système de télécommunication, l’approvisionnement en énergie et le capteur optoélectronique passif, trois chercheurs de l’ESEO appartenant au Groupe Signal Image et Instrumentation (GSII) du centre de recherche de l’ESEO (ESEO-tech) et également membres du Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM-UMR CNRS 6613), se sont envolés pour la Guadeloupe, accompagnés par deux physiciens de l’IPGP, pour expérimenter sur le terrain ce nouveau sismomètre en environnement critique.
Or, ces fumerolles constituent une source d’information importante. Les températures relevées à leur sortie et la vitesse des gaz donnent en effet des indications sur d’éventuels changements de la structure interne du volcan, les flux magmatiques profonds et leur interaction avec le système hydrothermal souterrain. Les relevés de ces informations s’effectuent aujourd’hui manuellement, directement sur le terrain, à intervalles réguliers. En cas de crise, le relevé de ces informations s’avère impossible pour des raisons évidentes de sécurité.
Le système développé par l’ESEO et l’IPGP permet de répondre à ces contraintes fortes. La partie mécanique du capteur, située près du cratère et résistante aux contraintes environnementales, est interrogée à distance par un système optoélectronique situé quelques centaines de mètres plus bas, permettant ainsi de protéger la partie sensible du sismomètre des conditions extrêmes.
Un dispositif innovant pour des mesures en temps réel à des endroits difficilement accessibles
L’OVSG dispose de nombreux moyens d’investigation permettant d’améliorer continuellement la compréhension des mécanismes internes de la Soufrière, dont plusieurs stations sismiques qui sont déployées afin de surveiller les changements de comportement du volcan. Ces stations comprennent des sismomètres courte-période situés en périphérie du sommet car les conditions environnementales au sommet de la Soufrière et les besoins en énergie des systèmes ne permettent pas l’installation d’appareils à long terme. D’autre part, les températures et le taux d’acidité élevés endommagent inexorablement les appareils, surtout s’ils sont placés près de fumerolles.
« L’objectif de cette mission est de permettre à l’OVSG de disposer d’une source d’information supplémentaire venant compléter les mesures déjà effectuées et présentant l’avantage d’être située dans une zone non couverte en temps réel. Si nos sismomètres optiques ont déjà pu être testés dans des environnements protégés, puis réels lors d’une campagne de mesures sous-marines dans la Rade de Brest, il s’agit du premier déploiement sur un véritable site d’intérêt pour les géophysiciens » explique Romain Feron, enseignant-chercheur de l’ESEO.
De nouvelles missions sont d’ores et déjà planifiées. La prochaine se fera au large des Saintes (Guadeloupe) avec pour but de surveiller une zone présentant une activité microsismique importante. Cette fois-ci, les appareils seront placés à 40 mètres de fond environ.
Les premiers résultats attestent d’un bon fonctionnement du système mis en place sur la Soufrière. L’OVSG pourra dorénavant disposer d’une station de mesure permanente au sommet du volcan, apportant des informations supplémentaires à l’étude du comportement du volcan en temps réel !
