Analyse systématique des tremblements de terre de longue-période sur le volcan Gorely, Kamchatka

Systematic analysis of long-period earthquakes : Gorely volcano, Kamchatka

• Auteur / Autrice : Sergei Abramenkov
• Direction : Nikolai M. Shapiro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre et de l’environnement. Géophysique
• Date : Soutenance le 18/03/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMR-Institut de physique du globe de Paris (2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Helle Anette Pedersen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nikolai M. Shapiro, Helle Anette Pedersen, Ludovic Margerin, Christoph Sens-Schönfelder, Jean-Philippe Metaxian, Valérie Ferrazzini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ludovic Margerin, Christoph Sens-Schönfelder

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gaz volcaniques

Kamtchatka (Russie ; région)

Séismes -- Périodicité

Analyse discriminante

Mots clés libres

Sismicité de longue période

Dégazage

Volcan Gorely

Cluster analysis

Long-period seismicity

Degassing

Gorely volcano

Kamchatka

Résumé

Gorely, étant l'un des nombreux volcans actifs du Kamtchatka, se distingue par la riche histoire magmatique reflétée dans sa structure composite et son activité de dégazage persistante. En 2013-2014, un réseau temporaire de 20 stations sismiques a été installé sur le volcan pour collecter des données de manière autonome pendant près d'un an. Pendant les quatre mois de son taux de dégazage élevé, l'activité sismique s'est principalement exprimée sous la forme d'un tremor sismique de longue période. Dans cette étude, un flux de travail basé sur la combinaison de méthodes de rétroprojection, d'analyse de grappes et de correspondance de modèles a été développé pour inspecter la signature sismique observée. Le traitement des enregistrements sismiques continus a donné un catalogue de tremblements de terre individuels de longue période qui se confondent pour constituer des signaux de type tremor observés. Un catalogue obtenu à l'aide de l'algorithme de détection par rétroprojection est constitué de 1741 événements à haute énergie. L'analyse des grappes a révélé qu'une partie importante des tremblements de terre de ce catalogue pourrait être regroupée en cinq familles, qui sont organisées séquentiellement dans le temps. L'utilisation de formes d'ondes empilées pour chaque famille dans la détection d'appariement de modèles a abouti au catalogue complémentaire de 80 615 événements à faible énergie. Une telle occurrence à long terme de séismes très répétitifs de longue période suggère un mécanisme non destructif qui peut correspondre à plusieurs modèles physiques. En fin de compte, les tremblements de terre de longue période sur Gorely représentent une signature sismique du système magmatique se comportant en réponse aux gaz à haute pression s'écoulant de la chambre magmatique décomprimée jusqu'au cratère du volcan.

Gorely, being one of many active volcanoes in Kamchatka, stands out due to the rich magmatic history reflected in its composite structure and persistent degassing activity. In 2013–2014, a temporary network of 20 seismic stations was installed on the volcano to gather data autonomously for almost a year. During the four months of its high degassing rate, seismic activity was mostly expressed in the form of a long-period seismic tremor. In this study, a workflow based on the combination of back-projection, cluster analysis, and template-matching methods was developed to inspect the observed seismic signature. The processing of continuous seismic records yielded a catalog of individual long-period earthquakes that merges to constitute observed tremor-like signals. A catalog obtained using the back-projection detection algorithm consist of 1741 high-energy events. Cluster analysis revealed that a significant part of earthquakes in this catalog could be grouped into five families, which are sequentially organized in time. Utilizing stacked waveforms for each family in the template-matching detection resulted in the complementary catalog of 80,615 low-energy events. Such long-term occurrence of highly repetitive long-period earthquakes suggests a non-destructive mechanism that may correspond to several physical models. Ultimately, long-period earthquakes on Gorely represent a seismic signature of the magmatic system behaving in response to the high-pressure gases flowing from the decompressed magma chamber up to the volcano's crater.