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Institut de Physique du Globe de Paris

Doctorat de Géophysique Interne

Institut de Physique du Globe de Paris - Université Paris 7

Durée: octobre 1994 à mai 1998.
Directeur: François-Henri Cornet.
Diplôme: Docteur de l'Univ. Paris 7 (mention très honorable avec félicitations du jury)



Présentation du Doctorat

J'ai effectué ma thèse dans le cadre de l'Ecole Doctorale en Sciences de la Terre, au laboratoire de Mécanique des Roches de l'IPGP, sur une étude du champ de déformation au volcan Merapi. Ce sujet s'est tout naturellement présenté suite à l'expérience que j'avais acquise sur ce volcan, aux diverses collaborations engagées avec le VSI, et à la possibilité d'exploiter les instruments et réseaux installés pendant mon poste de CSN. En outre, nous voulions poursuivre les objectifs fixés par les accords de coopération DRM - VSI, à savoir "utiliser" l'activité continue du volcan Merapi comme laboratoire d'études afin de tester de nouvelles méthodes pouvant ensuite s'appliquer sur les volcans antillais. Ce choix s'est trouvé parfaitement justifié a posteriori, puisqu'il y a eu 4 éruptions (dont deux majeures en 1994 et 1997) au cours de mon doctorat, et que certains résultats de ce travail sont en cours d'application aux observatoires volcanologiques français.

En résumé, les principaux résultats géophysiques et méthodologiques obtenus sur le Merapi sont: apports sur la connaissance des structures superficielles (rôle des fractures, conduit magmatique) et profondes (localisation du réservoir), sur les caractéristiques des sources mises en jeu (variations de flux magmatique, viscosité, poids du dôme de lave et bilan de masse), sur le comportement mécanique de l'édifice (estimation du module d'élasticité à grande échelle, localisation de zones présentant un risque d'instabilité), et sur les perturbations des sites clinométriques (effets de la température, de la pluie, et de la topographie locale). En parallèle de mon mémoire de thèse, j'ai écrit deux articles au Journal of Geophysical Research [Beauducel and Cornet, 1999; Beauducel et al., 2000], et présenté mes résultats à plusieurs congrès nationaux et internationaux.

En terme de surveillance, j'ai assuré la formation de plusieurs chercheurs, techniciens et étudiants indonésiens aux techniques GPS. Ceci permet maintenant à une équipe du VSI de mesurer, deux fois par an, le réseau GPS du Merapi ; ils traitent et interprètent également les données de façon autonome et ont donc intégré cette technique à leur travail routinier.

Mon travail de thèse a été soutenu par une bourse MENRT, par l'IPGP et la DRM pour les missions de terrain effectuées en Indonésie (6 missions d'un mois en moyenne). Notre laboratoire a également bénéficié d'une aide européenne (projet PRE-ERUPT).


Extraits des Rapports de Thèse (pré-soutenance)

Michel KASSER, Directeur de l'ESGT (CNAM)

« Le travail de thèse porte sur une étude complète des mesures de déformations effectuées depuis près de 10 ans sur le volcan Merapi, en Indonésie, ainsi que sur des essais de modélisation du comportement mécanique de l'édifice, grâce à la quantité remarquable de données géométriques acquises pendant ce temps, en grande partie au travers du travail du candidat.»

« En ce qui concerne la forme, la thèse est écrite dans un style très agréable, avec une langue soignée et facile à lire. Un effort significatif et louable pour trouver le mot juste, sans toujours employer un terme anglais plus ou moins bien compris, a été mené à bien [...] et je tiens à le saluer puisqu'il permet de faciliter la lecture à des personnes externes à notre champ de compétences.»

« Le travail est [...] poussé avec une logique très ferme, et fait preuve d'une excellente connaissance des aspects instrumentaux des capteurs. Ceci permet au candidat de traiter avec une véritable expertise de fond les innombrables problèmes liés à l'installation des capteurs, les sources de bruits, les effets parasites, et finalement les résultats géométriques acquis sont présentés avec une analyse d'erreur très complète: la modélisation peut alors commencer avec succès.»


Georges POUPINET, Directeur de Recherche CNRS (LGIT)

« Le travail présenté par François Beauducel a la particularité de couvrir un vaste domaine de compétences, qui va de l'installation (et de la conception) des capteurs au maniement d'un outil de modélisation élastostatique en milieu complexe, en passant par la mise au point d'algorithme de correction des mesures.»

« Ce travail ne peut être que celui d'un 'observateur' complet. La surveillance des volcans et des failles, le progrès dans la prévision des éruptions supposent une observation critique de paramètres ténus et bruités. François Beauducel a les rares qualités qui font un géophysicien d'observatoire: aptitude technique, rigueur dans la modélisation, continuité et patience dans l'effort. Les pièges de l'observation sont multiples et encombrent la littérature: son doute constructeur lui permet de débusquer les artéfacts dans les mesures. L'observation d'un milieu complexe comme un volcan conduit à une impasse si elle ne s'appuie pas sur la modélisation, et ceci en dépit de quelques épisodiques succès dans la prévision. Ce mémoire est le reflet de toutes les facettes relevant de registres différents et contribuera à sortir la volcanologie observationnelle de son empirisme.»


Publications

  1. Beauducel, F., Modèle de déformations d'un édifice volcanique : étude de la stabilité et du champ de contrainte initial dans le massif. Application au Merapi (Java), II Congrès de l’École Doctorale des Sciences de la Terre (Univ. Paris VII), Paris, mai 1995, |Résumé| & poster.

  2. Beauducel, F., and F.H. Cornet, Integrating satellite and ground deformation data as a new technique for monitoring magmatic activity, Merapi Decade Volcano International Workshop, UNESCO-VSI, Yogyakarta Oct 5-9, 1995, résumé & poster.

  3. Beauducel, F., Étude des déformations au volcan Merapi (Java) : mesures GPS et clinométriques et modélisation 3D élastique de l’effet du dôme 1993-1994, III Congrès de l’École Doctorale des Sciences de la Terre (Univ. Paris VII), Paris, 3-4 juin 1996, |Résumé| & présentation orale.

  4. Beauducel, F., P. Jousset, F.H. Cornet, and M. Diament, Déformations et variations de pesanteur associées à l'évolution du dôme du Merapi entre 1993 et 1996, Société Géologique de France - Les dômes de lave: construction et destruction, Paris, 13 mars 1997, abstract & oral presentation.

  5. Beauducel, F., Modélisation 3D élastique des déformations du volcan Merapi (Java, Indonésie) : synthèse de 4 années de mesures GPS et clinométriques, IV Congrès de l’École Doctorale des Sciences de la Terre (Univ. Paris VII), Paris, 10-12 juin 1997, |Résumé| & présentation orale.

  6. Beauducel, F., F.H. Cornet, E. Suhanto and Surono, Contraints on the plumbing system from displacements and tilt data at Merapi Volcano, 2nd Merapi Decade Volcano International Workshop, Yogyakarta December 5-9 1997, abstract & oral presentation.

  7. Beauducel, F., F.H. Cornet and W.S. Tjetjep, Constraints from GPS and tilt data on the magma flux at Merapi volcano, Java, EGS XXIII General Assembly, Nice 20-24 April 1998, abstract & oral presentation.

  8. Beauducel, F., F.H. Cornet, and W.S. Tjetjep, Constraints from GPS and tilt data on the magma flux at Merapi volcano, Java, « Volcanic Hazard Assessment, Monitoring and Risk Mitigation », DGXII - Univ. Açores, São Miguel, 7-14 June 1998, abstract & oral presentation.

  9. Beauducel, F., E. Suhanto, and F.H. Cornet, Constraints from displacement data on the magma flux at Merapi volcano, Java, Seminar on « Mouvements actuels de la surface terrestre et des massifs rocheux », École de Physique des Houches, 5-6 Oct. 1998, abstract & poster.

  10. Beauducel, F., E. Suhanto, and F.H. Cornet, Constraints from displacement data on the magma flux at Merapi volcano, Java, AGU Fall Meeting, Dec. 6-10, 1998, V04. |Abstract| |Interactive Poster| Download PDF (1.9 Mb).

  11. Beauducel, F., Études de déformation au Merapi: GPS, inclinométrie et extensométrie, 200 pp, 5 rapports de mission (en Français et Indonésien), Délégation aux Risques Majeurs - Institut de Physique du Globe de Paris - Volcanological Survey of Indonesia, 1994-1997.

  12. Beauducel, F., Structures et comportement mécanique du volcan Merapi (Java) : une approche méthodologique du champ de déformations, 260 pp, Thèse de Doctorat Univ. Denis Diderot Paris VII, 1998. |Abstract| |Abstrak| |Résumé| |Téléthèse| Download PDF thesis (9 Mb)

  13. Beauducel, F., and F.H. Cornet, Collection and three-dimensional modeling of GPS and tilt data at Merapi volcano, Java, J. Geophys. Res., 104 (B1), 725-736, 1999. |Abstract| Download PDF paper (750 Kb)

  14. Beauducel, F., F.H. Cornet, E. Suhanto, T. Duquesnoy, and M. Kasser, Constraints on magma flux from displacements data at Merapi volcano, Java, J. Geophys. Res., in press, 2000. |Abstract| Download PDF paper (1.2 Mb)

  15. Diament, M., P. Jousset, C. Deplus, T. Duquesnoy, F. Beauducel, and S. Dwipa, Microgravity and elevation studies at Merapi volcano, IUGG, July 3-4, 1995.

  16. Jousset, P., M. Diament, C. Deplus, S. Dwipa, and F. Beauducel, Microgravity studies on Merapi volcano (Central Java, Indonesia), EGS XIX, Grenoble, April 25-26, 1993.

  17. Jousset, P., M. Diament, T. Duquesnoy, F. Beauducel and S. Dwipa, Gravity, microgravity and GPS monitoring at Merapi volcano, Java, Indonesia, Merapi Decade Seminar VSI-UNESCO, Yogyakarta, Oct. 6-9, 1995.

  18. Jousset, P., M. Diament, T. Duquesnoy, F. Beauducel, and S. Dwipa, Microgravity and GPS monitoring at Merapi volcano, Java, Indonesia, Cahiers du Centre Européen de Géodynamique et de Séismologie, Walferdange, Luxembourg, Nov. 14-17, 1995.

  19. Jousset, P., M. Diament, F. Beauducel, and S. Dwipa, Microgravity and deformation at Merapi volcano during the 1993-1995 crisis: insight into volcano dynamics, Annual meeting of the Volcanological Society of Japan, November 1996, 2: A64, 1996.

  20. Jousset, P., S. Dwipa, F. Beauducel, T. Duquesnoy, and M. Diament, Temporal gravity at Merapi during the 1993-1995 crisis: An insight into the dynamical behavior of volcanoes, J. Volcano. Geotherm. Res., 1996, in press. |Abstract| Download PDF paper without figures (90 Kb)


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