II/ Les moyens de préventions géologiques : des études permanentes et obligatoire pour prévoir les éruptions.

1) Le sismographe, un outil de prévention présent sur tous les volcans.

Le sismographe est un instrument qui sert à enregistrer et à mesurer les séismes. Au cours d’un tremblement de terre, la rupture de la roche engendre des vibrations. Or, on utilise se genre de matériel car lors d'une éruption iminante, la remontée de magma dans la chambre principal fait bougé le volcan, des tremblements sont donc engendrés, c'est alors que le sismographe nous informe d'une activité du volcan.

Ce document montre le premier principe de l'utilisation et du fonctionnement d'un sismographe ancien. Les premiers sismographes étaient posé sur un socle fixé directement au sol de l'emplacement des relevés. Suite, aux mouvements même infimes du sol, le socle bougé avec qui entraîner avec lui même la masse inerte, fixé directement au stylet inscripteur, qui dérive les mouvements du sol sur un rouleau de papier qui défilé. Dans le cas des anciennes méthodes, il fallait deux sismographes un dans un sens pour étudier les mouvements du volcan dans un sens Nord-Sud, et l'autre pour étudier ses mouvements Ouest-Est.

Ce lien vas donc nous aidés a vous montré comment fonctionne un sismographe sur le terain:

http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Meca/Oscillateurs/sismo.html

Cette méthode était très rudimentaire pour l'époque comme celle de Zhang Heng en 132, elle devait être surveillé sur place très souvent et donner des résultats de mouvements peut fréquents suite à la non-justesse et qualités de ses relevées. Les sismographes de l'époque était donc peut utilisées. Les premiers sismographes utilisé et qui fournissais donc des relevés juste, remonte tout juste a 1914.

Comme beaucoup d'objets, le sismographe a connu sa révolution numérique, d'abord les relevés était envoyés des centres de surveillances, et donc les recherches pour la prévision des risques volcaniques ont fait un bond en avant comme nous le montre la photographie si dessous.

Le sismographe a subit une deuxième révolution importante. Il a était totalement numériser, les informations sont maintenant directement envoyé sur les ordinateurs, et ne passes plus par le format papier.

Avec l'évolution, et les nouvelles techniques, le sismographe ne fait plus que un calcul par le bié de ses différents relevés. Les sismographes utilise donc se calcul:

Il se compose généralement d'un capteur placé sur terrain, d'un amplificateur qui sert donc a amplifier les mouvement pour quelles sois plus precis et pour étudiés les variations plus facilement, d'un transducteur qui est un dispositif convertissant une grandeur physique en une autre, et d'un enregistreur pour etudié les mouvements. Le mouvement du sol zsol est lié au mouvement de la masse z. est la constante d'amortissement du système,  est la pulsation propre de l'oscillateur et M la constante d'amplification. 

Ensuite, toujours après ses rélevés : le sismogramme, qui nous donne une courbe des mouvements de la Terre, comme les mouvements sont toujours présent nous obtenons un ossillement régulier, plus ou moins égale. Donc la courbe est alors exprimé en microvolt de symbole µV ou mV de valeur 10−6 V en fonction du temps exprimé en seconde de symbole s ou sec comme nous le voyons sur le document présent.

Lors d'un mouvement, cassure d'une roche, les mouvement sont donc directement sus l'aide de la courbe. Par exemple sur celle si, nous voyons que vers la 4è seconde, l'amplitude des mouvement augmente, et a la 5è seconde, un rupture se fait ressentir par un pic de microvolt.

2) La surveillance par GPS.

Le GPS qui veux dire Global Positionning System ou bien traduit en français: le système de positionnement général est un système de localisation par satellite mis en place par le département américain de la défense dans les années 1970, cela a était une révolution très importante, et elle est très rapidement apparu sur le marché des civils.

Dans le cas du volcanisme et de sa prévention, le GPS est utilisé pour balisé les volcans et donc surveillés leur évolution au cour du temps a l'aide des satellites. Les GPS donne alors des donnés comme sa position par rapport a la grille UTM de la Terre.

Cette animation vas vous servir tout d'abord a comprendre et montrés la relation moyenne d'un recepteur avec les satellites qui gravitant autour de la Terre.

Tout d'abord, parmit les 24 satellites gravitant a 20 000km de la Terre. Il en faut un minimum de 3 qui donne une poitionau recepteur donc le GPS pour qu'il utilise la méthode de triangulation, qui lui sert a déterminé sa position.Le fonctionnement d'une détermination d'une position s'effectue en 3 partit:

-La première étape est tout d'abord que les satellites gravitant au minimum au nombre de 3 envoie un signal au recepteur. Il lui indique seulement l'heure a laquelle l'onde est partie.

-La seconde étape est la reception des ondes par le recepteur sur la Terre qui est le GPS.


-La troisième étape et celle des plus importante, elle détermine toute la justesse des rélevés. C'est alors le récepteur avec les donnés envoyés par le satellite détermine sa position.

Pour la connaître il doit d'abord savoir la distance qu'il le sépare du satellite. Pour cela il connais l'heureprécise du départ du signal, grâce au satellite il le sais a 10-14 chiffres après les secondes, ce qui est une valeur très important car une variation de seulement un millième de secondes peut avoir donné des différences de relevé de 300km, ensuite pour obtenir le temps que les ondes mettes a venir, on la soustrait a l'heure précise ou elles arrives, donc t' est l'heure a laquelle les ondes partent et t" celle ou ils arrivent et on obtiens la lettre t sois le temps qu'il mette a venir.

On pose donc le calcul : t"- t' = t.

Ensuite, nous savons qu'une onde se déplace a la meme vitesse a peut près que la lumière sois 299 792 458 m/s. Sois d la distance, t le temps, et v la vitesse, d'apres se calcul : d = v * t.

Maintenant, nous avons les distance qui sépare chaque GPS a sont récepteur, alors la triangulation peut etre utilisé, car les sattelites envoie ses donnés dans des espaces bien prédéfinies. Par le regrouppement de ses 3 zones, on obtien un seul qui est la position exact. Mais pour que les positions aille alors une justesse parfaite, il faut un minimum de 4 satellites.

Comme ce schéma des satellites qui vous donneras une idée de la méthode de triangulation.

Comme nous le voyons sur la photographie en dessous, on pose le recepteur sur un point fixe du volcan étudié. Ensuite grace a des relévés différents de déplacement dans tous les sens nous pouvons étudié les variation du volcans et donc la chambre magmatique et ensuite de prédire une prochaine éruption.

3) Surveillé le volcan avec des méthodes comme le théodolite motorisé ou le distance-mètre.

Pour prévoir n'importe quelle éruption, il faut étudié la déformation du volcan. Donc dans avec cette méthode, nous avons besoin d'un repère, le distance-mètre ou le théodolite motorisé et un prisme réfléchissant ou bien un catadioptre.

Donc tout d'abord il faut installés des catadioptre sur le volcan, au endroit on l'on veux étudié la déformation. Ces prismes réfléchissant ou catadioptres doivent êtres des points qui ne bouge jamais de leurs positions. Seules les déformations les feront bougés. Il doit pouvoir les propriétés de réfections pour renvoyés les faisceaux des théodolites. Photographie d'un prisme réfléchissant pour théodolite.

Ensuite, nous avons besoin d'un théodolite motorisé. Il est toujours posé sur un trépied qui lui doit être de niveau (celui de la mers), et qu'il sois parfaitement stable. Ensuite, il doit être dans le même axe que le point utilisé au sol comme repère pour que les distance ne varie pas sans aucun déplacement du catadioptre. Ensuite nous allumons le théodolite, et il fait tous les calcul seul.

Il n'y a que a le dirigé vers le catadioptre. Photographie d'un théodolite motorisé.

                                 

Le théodolite motorisé envoie un faisceaux laser. Il se déplace a la même vitesse que celle de la lumière sois 299 792 458 m/s.
Ensuite en enlevant le déphasage se qui consiste pratique a divisé le temps de départ du faisceaux et de réception en deux.
Nous pouvons alors utilisé la formule d=v*t. Sois d la distance qui sépare le le catadioptre du théodolite. v la vitesse déplacement du faisceaux. Et t le temps sans le déphasage.

4) L'extensomètre.

Pour savoir si le volcan se déforme avant une éruption, un autre technique existe, celle de mesurer les failles déjà présentes sur le volcan dite. Si il y a agrandissement de celle-ci, alors le volcans se dillate, et donc comme dans le cas du distancemètre, et les calculs permette de dire qu'il y a déformation.

Il existe plusieurs moyens de mesuré la dilatation des failles d'un volcan:
La première relève des plus simples et la plus ancienne, elle consiste a aller tout simplement sur le terrain, sur l'endroit où se situe la faille du volcan en action que l'on veux mesurer. Et n'a l'aide d'un mettre mesureur, de faire des relevés a différents moment de la journée.
Nous plaçons l'extrémité du mettre d'un coté de la faille, et on regarde alors la valeur indiqué. Nous obtenons donc une valeur en centimètre a un moment ou heure de la journée. Se qui nous permet ensuite avec ses relevés de faire des tableau d'évolution des failles d'un volcan a différents moments de la journée.
Mais ces relevés sont très approximatifs car les valeurs donné sont en centimètre, alors que pour prévoir une éruption longtemps a l'avance, il faut pouvoir voir sont évolution au millimètre. Mais surtout selon cette méthode, il fallait aller tout les jours voir plusieurs fois par jours, sur le volcan pour mesuré seulement une faille se qui était donc pas pas assez régulier et prenais beaucoup de temps pour seulement une faille alors la déformation s 'étudie sur plusieurs.

Cependant, grâce aux nombreuses évolutions au cours de l'histoire, une nouvelle méthode a était mise au point, se qui consiste en reliant 2 résistances en carbones fixé chaqu'une du coté de la faille, et un curseur qui les relies entre-elles.

Le courant passe alors de l'une a l'autre, et donc transmet un signal continu a la station d'étude, lors d'un déplacement de rapprochement et d'écartement la valeur de la résistance mesuré varie en Volt.

Mais la mise en place sur le terrain est difficile, selon les conditions météorologiques. Donc cette méthode reste peut souvent utilisé, et elle donne des valeur en centimètres voir millimètre mais pas forcement juste donc la méthode n'est pas assez précises.

Schéma de fonctionnement d'un extensiometre. 

Mais lors d'une éruption volcanique des variations de l'ordre de plusieurs dizaines de millimètre sont mesurés, se qui est indétectable avec les autres méthodes. Alors l'extensomètre de silice a était crée pour cela.

Il est fixé sur deux bases fixes a chaque cotés de la faille du volcan. Ils sont reliés par la férite, composé de trois bobines, comme sur le document si dessous, la bobine 1 représente le coté droit de la faille, et la bobine 2 la cotés gauche, la bobine 3 et le témoin, elle permet de mesurés les nombreuses variations.

Un camps électrique est crée dans la férite et a chaque déplacement des bases, les conséquences sont opéré sur la distance entre la bobine 1 ou 2 et la bobine 3, donc un changement s'opère dans les relevés, car des changements de l'ordre du microvolt par rapport au relevés précédents, nous traduises des déplacements de l'ordre de 1/100 de millimètre des failles.

Ses relevés sont réalisés toutes les minutes, et sont envoyés toute les 5 minutes par liaisons radio a destination de l'observatoire présent sur le volcan étudié.

Se qui nous permets de mieux prévoire les éruptions car les écartements sont étudiés de plus petites tailles, et plus régulièrement.

Photograpahie d'un extensiomètre de silice.

5) La surveillance visuelle.

Il faut noté aussi, que de resté dans les bureau dérrière les calculs et les chiffres ne permette pas une bonne observation. Il faut aussi se déplacer sur le volcans et l'observé.

Comme le font souvent l'IPGP, car ils installes des caméra sur le volcan, et les observe continuellement. Comme on l'observe sur le lien ci joint :http://www.ipgp.fr/pages/03030807.php

Si l'on remarque un changement de forme, on peut alors approfondir nos calcul pour savoir si il y a pas une anomalie et donc un prochaine éruption