Les méthodes électriques et électromagnétiques en géophysique sont utiles à l’étude des propriétés du sous-sol et à la mise en évidence des discontinuités, principalement grâce aux différentes réponses électromagnétiques des matériaux géologiques. Elles sont donc particulièrement adaptées à l’imagerie des édifices volcaniques car la résistivité (conductivité) est un paramètre très sensible à la présence de fluides dans les structures actives fracturées et perméables. Géométrie, orientation et profondeur de ces structures sont autant de paramètres qui contrôlent la stabilité des systèmes volcaniques. Différentes méthodes, dites actives ou passives, existent pour imager cette distribution de la résistivité (conductivité) électrique à des profondeurs et échelles spatio-temporelles variées, en 1D (sondage électrique vertical, Time Domain Electromagnétisme et Magnétotellurie - MT), 2D et 3D (Tomographie de Résistivité Electrique).
L’objectif de cette thèse sera dans un premier temps de réaliser des développements méthodologiques liés au traitement et à l’inversion numériques des données MT conjointement aux données magnétiques mesurées depuis l’espace et celles mesurées aux observatoires magnétiques terrestres afin de mettre en évidence les sauts de discontinuité sur gamme étendue de profondeurs, de la surface aux profondeurs du manteau. Pour ce faire, les méthodes bayésiennes seront privilégiées car elles permettent de propager les erreurs sur les données brutes et de s’affranchir de certaines hypothèses de modélisation (lissage, linéarisations, etc.). Les développements liés à l’analyse des mesures depuis l’espace permettront de contribuer à l’exploitation scientifique de la mission européenne Swarm SWARM, de la mission chinoise Macau science Satellite-1 (MSS-1) et d’intégrer le groupe de travail sur la préparation scientifique de la mission française CNES NanoMagSat dont le lancement est prévu en 2027.
Dans un second temps les méthodes seront appliquées aux bases de données électriques, MT, et satellitaires avec comme cibles principales le volcan du Piton de la Fournaise, La Réunion, et la région de la chaîne des Puys. Les résultats seront confrontés à l’état de l’art de nos connaissances en terme de structures des édifices volcaniques, de composition du manteau, de sa teneur en eau et de sa température, et des discontinuités « connues » à partir également des informations issues de la pétrologie expérimentale et de la sismologie.
Un tel couplage de données de différentes natures, multi-échelles, terrestres et satellitaires permettra d’envisager des développements prometteurs dans le domaine de la surveillance volcanique, et dans la compréhension de la dynamique et de la composition de la Terre profonde.
Contexte de travail
L’OPGC est un Observatoire de Sciences de l’Univers (OSU) du CNRS-INSU, qui regroupe deux laboratoires (le Laboratoire Magmas et Volcans et le Laboratoire de Météorologie Physique), et une unité d’appui à la recherche (UAR-833). L’OPGC a pour mission de contribuer aux progrès de la connaissance de la Terre par le développement de moyens d’observation, l’acquisition, la gestion et la diffusion des données d’observations dans les domaines couverts par ses deux laboratoires.
Le/la candidat.e sera affecté.e au Laboratoire Magmas et Volcans dont les spécialités sont la volcanologie, la pétrologie expérimentale et la géochimie. Ses missions de travail seront de contribuer à la connaissance fondamentale des édifices volcaniques par les méthodes géophysiques et à des développements en cours sur de nouvelles méthodes applicables depuis l’espace. Une bonne connaissance académique des méthodes géophysiques, et notamment électromagnétiques, est requise et des compétences en programmation (Matlab, Python) sont nécessaires. Le/la candidat.e partagera son temps entre travail au laboratoire et environ 10-20% de son temps en mission sur le terrain et aura l’occasion de contribuer à des projets scientifiques en cours d’envergure.
Contraintes et risques
Le projet implique des missions en terrain parfois difficile, en France, outre-mer, ou à l’étranger. Une bonne qualité rédactionnelle est requise ainsi qu’une bonne méthode pour réaliser des documentations techniques de suivi des expériences et des travaux numériques. Le projet implique des participations à des prospections de sites sur le terrain, à des installations, à l’opération et à la maintenance d'instrumentations. Quelques expériences en laboratoire seront entreprises. Ces activités particulières sur le terrain et en laboratoire requièrent une capacité à appliquer des normes et suivre des procédures et règles, notamment relevant d'hygiène et de sécurité.
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