A l’échelle mondiale, en considérant la Terre comme un macro-volcan, les fluctuations des tailles des éruptions sont décrites par une loi puissance à partir d’une base de donnée mondiale (1366 éruptions sur la période 1973-2009). Dans le domaine temporel, on observe un faible clusturing des temps inter-éruptifs mesuré comme un petit écart par rapport à une distribution uniforme. Ces motifs sont stables lorsque l’on conditionne les temps d’éruption à une certaine taille d’éruption. Il est à noter qu’il y a un net écart des taux d’éruptions par mois par rapport à une distribution uniforme au niveau mondial (sur la période 1973-2009, pour les éruptions de VEI<3). Cela correspond à un motif annuel qui a été mis en évidence précédemment par Mason et al. [2004]. La distribution du nombre de mois qui contiennent un nombre donné d’éruptions présente également de forts écarts par rapport à une distribution uniforme. Cette distribution est également proche d’une loi puissance. En allant plus loin dans la description du système Terre comme un macro-volcan, nous avons montré que le nombre de volcans étant entré un certain nombre de fois en éruption durant la période considérée suit également une loi puissance. Cela tend à prouver que lorsqu’une fuite de magma est possible en un endroit donné, le nombre de fois que cet endroit est utilisé pour émettre du magma à la surface de la Terre est distribué en loi puissance. A l’échelle locale, en s’intéressant aux 88 éruptions du Piton de la Fournaise sur la période 1972-2010, on retrouve également une distribution en loi puissance des volumes d’éruptions. On remarque un écart à cette loi puissance pour les petits volumes éruptifs (< 106− 107m3), ce qui met en évidence un mécanisme local qui provoque un effet de taille finie. Cela peut être du soit à la taille de différentes zones
CHAPITRE 2 : FLUCTUATIONS DE LA DYNAMIQUE DES VOLCANS
de stockage dans l’édifice volcanique sous forme de "lentilles" [Grasso and Bachelery, 1995] sans qu’il y ait d’effet de cascade sur les autres "lentilles", ou à la distance critique entre les zones de stockage de magma et la surface, qui pourrait empêcher un petit dyke d’atteindre la surface et donc d’apparaitre en temps qu’éruption dans les catalogues. Ces deux processus mettent en valeur le rôle de la géométrie de la zone de stockage. La plupart des propriétés trouvées à l’échelle mondiale se retrouvent à l’échelle locale. Cependant, en ce qui concerne la distribution temporelle des éruptions au Piton de la Fournaise, nous constatons un clusturing des événements plus prononcé, qui se traduit par un écart sensible à une distribution uniforme.
Ces descriptions des motifs apparaissant pour les éruptions volcaniques ont un impact sur la façon que l’on peut avoir de considérer la dynamique des éruptions. Toutes les fluctuations à grande échelle, décrites par de nombreuses lois puissance observée sur les motifs à l’échelle mondiale, suggèrent une organisation à l’échelle mondiale des transferts de magma du manteau à la surface de la Terre. Tant la géométrie statique, à savoir le nombre de fois qu’un conduit volcanique est utilisé pour le transfert de magma, que la dynamique (i.e. les taux annuels, mensuels, les distributions de volumes, de temps inter-éruptifs), appuient l’idée que la dynamique des éruptions volcaniques à l’échelle mondiale peut être décrite comme un système critique hors équilibre. Cela implique : i) l’absence d’interactions entre les éruptions à l’échelle mondiale, traduit par un écart à une distribu-tion uniforme de temps inter-éruptif faible voire inexistante, ii) le fait que la dynamique des éruptions est seulement contrôlée par les flux de magma vers les zones de stockage su-perficielles, jusqu’aux vitesses rapides d’intrusion de dyke, dans des matrices hétérogènes. Parce que ces mêmes propriétés émergent à l’échelle d’un volcan unique, les observables tendent à prouver que la dynamique des éruptions est proche d’un système critique auto-organisé (modèle SOC), de façon similaire à ceux proposés pour la sismicité depuis une vingtaine d’année. Ce modèle conceptuel pourrait s’appliquer aussi bien à l’échelle mon-diale en considérant la Terre comme un macro-volcan, qu’à l’échelle locale d’un unique
volcan isolé. Cela va dans le sens de la difficulté que l’on a à prédire les éruptions de façon déterministe, ainsi que la sensibilité des éruptions à des forçages extérieurs tels que les marées, les séismes...
Chapitre 3
Processus d’endommagement autour
des éruptions
3.1 Introduction
Dans ce chapitre, nous nous intéressons à l’expression de l’endommagement de la croûte autour des éruptions, à l’échelle mondiale, à travers l’analyse de la sismicité tectonique autour de ces éruptions. En utilisant des catalogues mondiaux de séismes Mag ≥ 4.8 et d’éruptions V EI > 0 sur la période 1973-2009, on comparera les propriétés temporelles et spatiales des motifs d’endommagement contemporains des éruptions et des séismes tectoniques classiques. En utilisant une méthode de sommation sur l’ensemble des événe-ments du catalogue, nous montrerons que la sismicité décroit en loi puissance autour des éruptions, en suivant une loi similaire à la loi d’Omori définie pour les foreshocks et les aftershocks d’un séisme. Nous nous intéresserons plus particulièrement aux valeurs des paramètres définis dans la loi d’Omori (productivité, p-value), notamment leurs varia-tions en fonction de la taille des érupvaria-tions. Ce chapitre sera composé d’un article soumis au journal JGR puis de quelques remarques complémentaires concernant l’application de certains résultats au cas d’un volcan unique, le Piton de la Fournaise.