Sujet de these


« Imagerie géophysique (électrique et sismique) haute résolution et modélisation du système hydrothermal superficiel de la Solfatara de Pouzzoles, Italie. Application à l’étude des processus hydrothermaux. »

Encadrement :
Jean Vandemeulebrouck, responsable de l’équipe Géophysique des Volcans, Maître de conférences à l’Université Savoie Mont Blanc, ISTerre Chambéry.
Philippe Roux, responsable de l’Equipe Ondes et Structure, Directeur de Recherche, ISTerre Grenoble.

Le volcan de la Solfatara de Pouzzoles appartient au complexe volcanique des Champs Phlégréens située à 10 km à l’Ouest de Naples. Ce dernier montre depuis une dizaine d’année années une reprise d’activité marquée, avec de fortes déformations du sol et une extension du dégazage (Chiodini et al., 2015).

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Le site de la Solfatara correspond à la partie superficielle d’un panache hydrothermal où remonte en surface une quantité importante de fluides volcaniques dont 1500 t de CO2 et 3300 t d’H2O par jour (Chiodini et al., 2001). Cette zone est actuellement l’objet de plusieurs campagnes d’imagerie géophysique (Byrdina et al., 2014) dans la cadre du projet européen MED-SUV visant à améliorer la compréhension et la surveillance des volcans italiens.

En collaboration avec l’INGV (Institut National de Géophysique et de Volcanologie Italien), plusieurs campagnes sismiques utilisant plus de 300 stations sismiques et un camion vibreur ont permis de réaliser des tomographies actives et passives à haute résolution du sous-sol. En complément, notre équipe a effectué sur le même site plusieurs profils de résistivité électrique 2-D et 3-D à haut résolution, ainsi que des mesures thermiques, de polarisation spontanée et de flux de gaz couvrant la totalité du cratère.

L’objectif de la thèse est d’analyser et d’inverser conjointement ces données sismiques et électriques afin d’obtenir, dans un premier temps, une image haute résolution de la structure et du contenu en fluides.Ces tomographies couplées à des mesures thermiques, de polarisation spontanée et de flux gazeux à la surface permettront d’interpréter finement le fonctionnement du système hydrothermal superficiel. En intégrant l’ensemble de ces résultats, un modèle thermodynamique de transport multiphase, non isothermal dans le milieu poreux (TOUGH2) sera réalisé. Afin d’être mieux contraint, il sera inversé avec ITOUGH2 en utilisant les données thermiques, flux de CO2 et polarisation spontanée. Un module de calcul de la résistivité à partir de certains paramètres calculées dans TOUGH2 : saturation en gaz, porosité, perméabilité, température, nature de l’électrolyte (Rinaldi et al., 2011) permettra également d’utiliser les résultats de l’inversion 3-D de résistivité dans ITOUGH2. La réalisation de ce modèle de structure physique multi-variables du système hydrothermal permettra de reconnaître les processus internes et d’appréhender la dynamique du volcan Solfatara.