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Instrumentation du Gouffre Tarissan (juillet 2006) logo français

par GIBERT Dominique - 9 août 2006

Cet article décrit la pose d’un câble équipé de capteurs destinés à mesurer la température, la pression et l’activité acoustique dans le lac d’acide situé au fond du gouffre Tarissan.

Cette opération a été menée sous les co-directions scientifiques de François Beauducel , Dominique Gibert et Jean Vandemeulebrouck et a bénéficié du concours de Mendy Bengoubou-Valérius, Alexis Bosson , Olivier Crispi, Jacques Grangeon, Thierry Kitou, Christian Lambert, Florence Nicollin , Pascal Rival, Marion Sainte-Luce, Ludovic Séverin et Jean-Louis Thirot.


Introduction

Le gouffre Tarissan, également appelé le cratère Tarissan, est le lieu d’une activité importante lors de chaque épisode éruptif de la Soufrière de Guadeloupe. Lors de la dernière crise de 1976-1977, c’est encore ce cratère qui a éjecté l’essentiel des matériaux dont on évalue le volume à 800 000 \; m^3. Depuis quelques années, le gouffre Tarissan montre une reprise d’activité qui se traduit par l’émission d’un panache de vapeurs acides de plus en plus important.

Il est évidemment intéressant de suivre plus précisément cette reprise d’activité et c’est pourquoi des prélèvements ont été effectués à partir novembre 2002 après que des sondages aient révélé la présence d’un lac d’acide en ébullition à environ 70 mètres de profondeur. La synthèse des analyses de ces prélèvements montre que l’acidité du liquide a augmenté lors de l’été 2005.

Davantage de mesures sont nécessaires pour modéliser le comportement chimique et hydraulique du gouffre et il a été décidé de mesurer plusieurs paramètres physico-chimiques dans le cratère. La partie la plus délicate est certainement la pose de capteurs dans l’acide dont les propriétés corrosives mettent à mal beaucoup de solutions techniques. Après différents tests, un câble en téflon muni d’une sonde de température, d’un capteur de pression et d’un hydrophone a été réalisé par Jacques Grandgeon et Jean Vandemeulebrouck du Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (LGIT) à Chambéry. Après que des calibrations aient été effectuées au laboratoire d’acoustique de Géosciences Rennes, le câble a été posé en juillet 2006 par François Beauducel et ses collègues de l’Observatoire Volcanologique et Sismologique de Guadeloupe (OVSG) et par Dominique Gibert de Géosciences Rennes .


Fabrication du câble

La réalisation du câble a nécessité beaucoup d’astuce et de soin de la part de Jacques. Il s’agissait d’intégrer trois capteurs dans une tête unique capable de résister aux acides forts et à une température relativement élevée. Il fallait également protéger les capteurs des chocs contre les parois et assurer un couplage mécanique entre la tête et l’âme du câble constituée de Kevlar.

tarissan_cable_structure Le câble est constitué d’une gaine de téflon protégeant trois câbles eux-mêmes protégés par une gaine en téflon. Une âme en kevlar assure la tenue mécanique du câble dont la masse est d’environ 45 kg. tarissan_cable_thermistance Le capteur de température est une thermistance du type CTP (coefficient de température positif) dont la résistance augmente lorsque la température augmente.
tarissan_cable_capteur_pression Vue du capteur de pression placé dans son étui de téflon. Ce capteur délivre un courant électrique proportionnel à la pression absolue s’exerçant sur sa membrane. Une fois le capteur introduit dans son étui, un opercule de téflon de 1/10^e de mm est placé sur la partie sensible du capteur afin d’assurer l’étanchéité de l’ensemble. Cet opercule a été fabriqué au tour par Jacques !
tarissan_cable_elements_bout Les trois capteurs sont regroupés dans un tête formée de nombreux éléments assurant la protection contre les frottements et la corrosion due à la très forte acidité du mileu. D’autres éléments assurent le lien mécanique avec l’âme de Kevlar du câble. L’hydrophone est visible au premier plan à gauche de l’image, il est constitué d’une aiguille de céramique piézo-électrique enrobée d’une résine de protection.
tarissan_cable_termine Jacques Grangeon montrant la tête du câble lors de la calibration de l’hydrophone dans le laboratoire d’acoustique de Géosciences Rennes .

Calibration du câble

L’hydrophone nécessite une calibration afin de corriger les mesures des distorsions produites par le capteur. Ces corrections sont importantes pour retrouver les sons réels, non atténués ou distordus par le capteur, afin de réaliser des traitements ultérieurs. Par exemple, l’analyse spectrale des signaux (c’est à dire l’étude de la fréquence des sons produits) permet de calculer la taille des bulles se formant dans la colonne d’acide.

mise câble dans cuve à eau La tête du câble est placée dans la cuve à eau de 5000 \; l. Les deux boules noires situées sur la gauche de la photo sont les sources acoustiques servant à la calibration. hydro câble mesure réponse La mesure de la réponse du capteur consiste à émettre des sons de différentes fréquences à l’aide des sources de calibration et à les enregistrer avec l’hydrophone à calibrer. Florence Nicollin et Jean-Louis Thirot ont écrit un programme spécifique pour cette expérience.

Déplacement de la station de mesure "Tarissan"

Lors de la pose d’un premier câble dans le gouffre Tarissan, la station dee mesure, constituée d’une coffre contenant l’électronique, d’une antenne de transmission et de deux panneaux solaires, avait été placée au sud du gouffre, en vue "radio" de l’observatoire. Cette position présentait le grand avantage de permettre une télétransmission directe, mais aussi le grand inconviénient d’être dans le panache en provenance du cratère sud. L’acidité de ce panache rendait le travail à la station très pénible et accélérait la dégradation des composants.

Il a donc été décidé de déménager la station avant de procéder à la pose du nouveau câble.

station tarissan : christian et olivier Christian et Olivier jouent de la pelle et de la barre à mine pour dégager les trous devant recevoir les poteaux de la station. station tarissan : alexis et olivier Alexis n’est pas en reste... et joue aussi de la pioche !
station tarissan : Thierry panneaux solaires Thierry effectue les connexions sur les deux panneaux solaires. station tarissan : essais antennes Olivier et Christian s’adonnent à une curieuse chorégraphie lors des essais d’antennes radio avec Thierry en spectateur attentif !

Pose du câble

La pose du câble a nécessité la réalisation d’une poulie spéciale permettant de positionner précisément le câble afin qu’il plonge verticalement dans le lac d’acide au fond du gouffre. Un solide berceau en bois, réalisé par l’ébéniste Ludovic Séverin de Trois-Rivières, permettra à la poulie de glisser le long d’une corde et d’assurer la stabilité du système même en cas de vents forts.

montée de la poulie Vendredi 29 juillet 2006 : Dominique monte le berceau de la poulie depuis le parking des Bains Jaunes. Ce jour-là, le vent a soufflé à plus de 120 km/h au sommet de la Soufrière, mais la poulie a parfaitement fonctionné pour sortir un vieux câble du gouffre Tarissan.
montée du câble Lundi 1 août 2006 : Olivier et Dominique montent le câble depuis le parking de la Savane à Mulets. Ce jour-là, les conditions météorologiques seront particulièrement bonnes, sans vent ni pluie. Un calme particulier règne avant l’arrivée annoncée, pour le lendemain, d’une tempête tropicale qui allait finalement épargner la Guadeloupe et devenir le cyclone Chris.
pose tyrolienne La tyrolienne supportant la poulie est tendue à travers le gouffre par Marion, Olivier et Dominique, le câble va bientôt pouvoir être mis en place sur la pouilie dont on aperçoit le berceau à gauche.
Pascal contrôle station Pascal contrôle les paramètres des capteurs afin de guider la manoeuvre de descente du câble et nous signaler l’immersion dans l’acide. Grâce à ces mesures, nous immergerons le câble à une profondeur de 15 mètres, la température indiquée est alors de 102.5°C. Thierry montage station Thierry a effectué les connexions du câble sur la station de mesure, il est ensuite allé à la station météorologique du Piton Sanner pour établir la liaison avec le relais radio permettant la télétransmission des données vers l’observatoire.
Sur les pentes du gouffre, François et Dominique ajustent le positionnent du câble et posent une gaine de protection afin d’éviter un endommagement de la gaine de téflon vulnérable aux frottements sur les rochers.