Дослідницька діяльність; ISTerre
Дослідницька діяльність
Моя дипломна робота 3-го циклу в IPGP (1978-1981), яку очолювали П.-А. Він включав інструментальні розробки високочутливих інклінометрів та екстензометрів, розробку методів аналізу отриманих даних та вивчення джерел шуму в карстовому масиві. Ці методи були застосовані до регіону Аретта (Атлантичні Піренеї). Ми показали, що деформації тектонічного походження слабкі (Lesage et al., 1983), і що навантаження карстових тріщин інфільтрацією метеорної води створює сильні деформації (Crochet et al., 1983).
З 1981 по 1985 рік я був науковим співробітником Центру наукових досліджень та вищої освіти Енсенади (CICESE) у Мексиці. Я створив з колегою геодезичну групу і вивчав деформації поблизу основних активних розломів на півночі Нижньої Каліфорнії (Дарбі та ін., 1984). Я також брав участь у дослідженні руху меж плит в Каліфорнійській затоці (Kasser et al., 1987; Lesage et al., 1988; Ortlieb et al., 1989). Крім того, я вивчав і моделював джерело великих мексиканських землетрусів шляхом інвертування обсягу (Lesage, 1984; Lesage і Frez, 1990) або поверхневих форм хвиль (Montfret et al., 1986). Я продемонстрував спрямовані ефекти, пов'язані з поширенням руйнування та ефектами захоплення сейсмічних хвиль в осадовій структурі поблизу джерела.
Я викладач-дослідник в Савойському університеті з 1987 року. Я отримав делегацію від Інституту досліджень для розвитку (IRD) із серпня 2005 року по червень 2007 року. У цьому контексті мене призначили в Інститут геофізики ім. Національний автономний університет Мексики (UNAM). Потім я відновив свої обов’язки в Савойському університеті. Після мого призначення моя дослідницька робота була зосереджена на двох основних напрямках: вулканічна сейсмологія та розрахунок моделей Землі. Я резюмую свою роботу нижче.
[* 1. Моделі Землі *]
Отримання нових середніх механічних моделей Землі стало необхідним, зокрема, завдяки поліпшенню якості даних про власні частоти вібрацій. PREM (Dziwonsky and Anderson, 1981) все ще є ОРІЄНТНОЮ моделлю в сейсмології. Це було отримано шляхом інверсії часу подорожі та власних частот. Однак це вже не дає можливості враховувати останні дані з їх невизначеністю. З моменту PREM не було опубліковано жодної глобальної інверсії власних частот, крім спроб Відмера (1991) у його дисертації.
Основними результатами є:
(1) Моделі Землі, які дозволяють гарне налаштування частот; (2) розрахункові профілі щільності у зовнішньому ядрі з нестійким шаром нижче КМБ, що узгоджується з існуванням конвективної зони; (3) велика еластична анізотропія лише у верхній мантії і сильно зменшується у напрямку до розриву Лемана; (4) девіатор напруги зі значними значеннями у верхній мантії та перехідній зоні із зміною знаку близько 200 км. Результати показують, що верхня частина мантії в середньому стискається горизонтально, тоді як підстилаюча зона стискається вертикально. Цей режим стресу можна трактувати як ефект охолодження Землі.
В останніх розробках цієї роботи ми додали інверсію факторів якості режимів. Однак представляється необхідним більш суворо враховувати загасання та дисперсію, що вимагає розробки нового алгоритму розрахунку прямої задачі. Ця робота ще триває.
[* 2. Вулканічна сейсмологія *]
Однією з головних попереджувальних ознак вивержень є сейсмічна активність. Його дослідження допомагає вдосконалити методи моніторингу та прогнозування та краще зрозуміти фізичні процеси, що відбуваються в магматичних та гідротермальних системах. Особливі характеристики цієї сейсмічності вимагають розробки адаптованих методів. Я резюмую вище основні роботи та результати, проведені зі своїми студентами та співавторами.
1) Ми проаналізували сейсмічність, що передувала виверженню Келут, Ява 10 лютого 1990 р. Ми пов’язали це з руйнуванням пробки з низьким опором і продемонстрували роль води в деяких механізмах у джерела (Surono, 1992; Lesage and Суроно, 1995).
2) Ми показали, що на деяких вулканах локальний резонансний ефект поверхневих шарів може суттєво змінити амплітуду та поляризацію сейсмічних хвиль на певних частотах. Ми запропонували застосувати метод спектрального співвідношення H/V для виявлення цих ефектів на місці і показали, що для цього можуть бути використані різні сейсмічно-вулканічні сигнали. Проведено заявки на вулкани Ареналь та Масая (Мора та ін., 2001; Мора, 2003; Мора та ін., 2006).
4) Я координував написання глави книги, в якій було представлено перший журнал з вулканічної сейсмології в Центральній Америці (Lesage et al., 2007). Інші автори походять з усіх установ, відповідальних за моніторинг вулканів в Гватемалі, Сальвадорі, Нікарагуа, Коста-Ріці та Панамі.
7) Ми провели детальний аналіз сейсмічної активності вулкана Попокатепетль до та під час вивержувального циклу 2002-2003 років. Цей аналіз в основному включає опис рівнів активності землетрусів LP, VT та тремтіння, розподілу домінуючих частот сигналів, а також кореляції між цими параметрами та виникненням вибухів. Основний висновок цієї роботи полягає в тому, що сильним вибухам цього циклу не передували сейсмічні попередники. Це має важливе значення з точки зору оцінки та управління ризиками (Quezada et al., 2007; 2008; 2013). Крім того, ми провели дослідження глибинної структури вулкана та підстилаючої кори, проаналізувавши поверхневі хвилі від далеких землетрусів. Інвертуючи дисперсійні криві, ми отримали 1D модель швидкості, яка узгоджується з моделями, отриманими в регіоні Мексиканського вулканічного поясу (De Barros et al., 2008).
8) В рамках дисертації Рауля Арамбули (2011) ми проаналізували сейсмічну активність вулкана Коліма протягом періоду виверження 2004-2005. Сейсмічні рої, пов'язані з кожним вулканічним вибухом, містять сім'ї подібних подій LP, які зберігаються протягом усієї кризи. Тести апостеріорних прогнозів вивержень методом «Прогнозування матеріальної відмови» (Voight, 1988) дають обнадійливі результати (Arambula et al., 2011)
9) Я співпрацюю з кількома групами з Університету Гранади та Латинської Америки над розробкою автоматичної системи класифікації сейсмо-вулканічних сигналів на основі "прихованих ланцюгів Маркова" та результатів розпізнавання мови. Ця система дає хороші результати та була інтегрована в моніторингову мережу вулкана Коліма, де вона працює автоматично. Різні вдосконалення та розробки все ще тривають або в стадії розробки. У листопаді 2012 року я організував навчальний курс з цієї системи для латиноамериканських дослідників та інженерів, відповідальних за моніторинг вулканів. В рамках моєї дипломної роботи Анаїс Буе працює над удосконаленням методу прогнозування вивержень методом «Прогнозування матеріальних відмов» (Voight, 1988). Зокрема, він показав, що більш точні прогнози можна отримати, класифікуючи події та застосовуючи метод до певних класів землетрусів, замість того, щоб взяти всю сейсмічність (Boué et al., 2012; 2013a & b).
10) Темою дисертації Агуса Буді Сантосо було дослідження сейсмічної активності Мерапі, пов’язаної з великим виверженням 2010 року. Ми показали, що ця сейсмічність характеризується сильним прискоренням протягом останніх 6 тижнів, сейсмічною енергією в 3 рази більшою ніж для звичайних вивержень, підвищення фокусу активності за 3 тижні до виверження. Апостеріорні тести показали, що висип можна було передбачити за 6 днів до нього з точністю +/- 4 години (Budi-Santoso et al., 2011, 2012a & b; 2013). Ми також підтвердили наявність зони землетрусів приблизно на 2 км нижче кратера та виявили велику кількість сейсмічних мультиплетів. Використовуючи ці сімейства подібних подій та метод кореляції сейсмічного шуму, ми виділили та локалізували складні варіації швидкості в структурі Мерапі до вивержень 2010 року (Budi-Santoso, 2014).
11) Я проаналізував 15 років безперервної сейсмічної реєстрації вулкана Коліма, Мексика, методами кореляції шуму та розтягування. Зокрема, я показав, що основні регіональні тектонічні землетруси спричиняють раптові зниження швидкості з подальшим поверненням до початкових значень, пропорційних логарифму часу. Амплітуда варіацій пропорційна логарифму амплітуди сейсмічних хвиль. Зниження швидкості досягло 2,6% під час землетрусу поблизу Текомана (М7,4). Поєднуючи методи локалізації, я показав, що порушення швидкості зосереджено в поверхневих шарах (