Sismicité volcanique, Système hydrothermal, Sismicité périodique, M-SSA, Forçages externes, Cycle hydrologique, Aquifère, Déformation poroélastique

Alors que les éruptions magmatiques sont souvent associées à des précurseurs sismiques, les éruptions phréatiques sont plus difficiles à prévoir. Résultant d'interactions entre magma et eau à faible profondeur, ces explosions violentes sont précédées d'une faible activité sismique, souvent difficile à interpréter. Mieux comprendre la sismicité superficielle associée aux systèmes hydrothermaux est crucial pour anticiper ces éruptions. Notre étude s'intéresse au volcan de la Soufrière de Guadeloupe, qui, avec un système hydrothermal actif depuis plus de 30 ans et un réseau de surveillance multi-paramètres, constitue un cas d'étude pour analyser le lien entre forçages et sismicité. La Soufrière présente une activité microsismique superficielle sous forme d'essaims de séismes répéteurs. Les deux familles principales, détectées depuis au moins 2014, représentent 90% des détections. La sommation des formes d'ondes sismiques enregistrées par un réseau temporaire dense et l'ajustement du modèle de vitesse dans le dôme, offrent une nouvelle vue de l'activité sismique hydrothermale, localisée dans un conduit sub-vertical sous le gouffre Tarissan. Après le séisme d'avril 2018(Mlv 4.1), induisant un endommagement dynamique du dôme, la fréquence et l'amplitude des essaims ont fortement augmenté. Une nouvelle famille de répéteurs, représentant près de 10% des détections, est apparue trois mois plus tard, probablement liée à une augmentation de la pression de fluide. Cependant, après un nouveau séisme Mlv 6.0 en décembre 2023, cette nouvelle famille a cessé d'être détectée. À l'aide d'un modèle hydrogéologique, nous augmentons la résolution temporelle des variations du niveau du lac Tarissan, en intégrant la pluviométrie triangulée autour de la Soufrière. L'analyse de la déformation régionale à partir des séries temporelles GNSS montre des composantes à long terme et périodiques, maximales près du gouffre Tarissan. Des analyses statistiques révèlent des périodicités saisonnières dans la microsismicité, avec un pic majeur d'activité en octobre-novembre, dont la réponse au forçage périodique a augmenté après le séisme d'avril 2018. Le système est aussi caractérisé par de fortes variations saisonnières du niveau du lac Tarissan et de la déformation verticale en surface. Nous explorons le lien possible entre hydrologie, déformation et sismicité à travers deux modèles physiques : (1) la réponse d'un milieu élastique aux fluctuations de la charge hydrologique en surface et (2) la réponse d'un aquifère poroélastique associée aux fluctuations de la pression de l'eau en profondeur. La comparaison des déformations modélisées et observées, ainsi que l'ordre de grandeur des variations de contraintes de Coulomb sur le conduit où se localise la microsismicité, suggèrent qu'au premier ordre, la microsismicité est modulée par les variations de pression interstitielle dans l'aquifère. À l'avenir, la compréhension du système hydrothermal sera complétée par l'étude du forçage interne au volcan (dégazage, variations de température, etc.) à partir de séries temporelles plus longues. Ces dernières révèlent des dynamiques complexes, influencées par des facteurs environnementaux et des hétérogénéités structurales. Ces travaux de thèse soulignent l'importance de la surveillance multi-paramètres des systèmes volcaniques pour caractériser l'état des systèmes hydrothermaux, modulés par des forçages internes et externes complexes, et anticiper les éruptions phréatiques.