VIBRIS - Thèse en cours

Tomographie sismique de l'Ouest de la France par corrélation du bruit sismique environnemental, par Ianis Gaudot


contact : ianis.gaudot@univ-nantes.fr (page personnelle)
Encadrants : Antoine Mocquet, Éric Beucler, Mathieu Lefeuvre.
Soutenance prévue fin 2015.

La tomographie sismique est un outil permettant d'explorer l'intérieur de la Terre.
Mon projet de thèse consiste à imager les structures géologiques situées entre 0 et 100 km de profondeur sous le Massif Armoricain et le Golfe de Gascogne. L'interprétation de ces images permettra une meilleure compréhension de l'évolution géodynamique de l'Ouest de la France.
La technique utilisée est la tomographie en ondes de surface par corrélation de bruit sismique. Les données sont donc obtenues en utilisant le bruit sismique généré au niveau des océans et enregistré en continu par un réseau de stations sismologiques (voir Fig. 1).
La corrélation du bruit sismique enregistré à deux stations permet, sous des conditions favorables, l'émergence d'un signal cohérent dont les caractéristiques sont reliées aux propriétés du milieu situé entre les deux stations (voir Fig. 2). La compilation de l'ensemble des mesures obtenues entre chaque paire de station aboutit, après un processus d'inversion, à un modèle de vitesse sismique de la région étudiée interprétable en terme de structures géologiques.

Axes de recherche

  • émergence des fonctions de corrélations de bruit
  • caractérisation des sources de bruit à partir des fonctions de corrélation de bruit (voir Fig. 3)

  • techniques d'inversion pour la tomographie

Figure 1 : Réseau régional de stations large bandes déployé sur le Massif Armoricain. Les flèches rouges indiquent les paires de stations utilisées pour calculer les fonctions de corrélation de bruit représentées Fig. 2. La direction des flèches indique la direction moyenne de l'énergie qui contribue à l'émergence d'un signal dans les temps positifs des fonctions de corrélations de bruit représentées Fig. 2.


Figure 2 : Exemple de fonctions de corrélation de bruit représentées en fonction de la distance interstation. Les paires de stations utilisées sont indiquées Fig. 1. Toutes les corrélations de bruit ont été obtenues en utilisant 50 jours d'enregistrement continu (automne 2012) sur la composante verticale. Les données ont été préalablement filtrées entre 1 et 10 secondes. Aucune opération de blanchiment n'a été effectuée. La ligne droite indique la présence d'une onde qui se propage à une vitesse de l'ordre de 2.9 km./s, en cohérence avec une vitesse de groupe continentale typique pour une onde de surface au-dessous de 10s de période. L'émergence de ce signal cohérent est seulement observée dans les temps négatifs, ce qui montre une répartition inhomogène des sources de bruit à cette saison, majoritairement concentrées au Nord-Ouest des stations.


Figure 3 : Symmétrie des corrélations de bruit représentée dans le plan temps-fréquence. La symmétrie est estimée par la différence entre le rapport signal sur bruit calculé sur la partie du signal correspondant aux temps négatifs de la corrélation de bruit et celui calculé pour les temps positifs (voir Fig. 2). Les calculs ont été effectué sur les composantes verticales pour la paire PY41-PY48 (voir Fig. 1). Une valeur égale à 0 correspond à une symmetrie parfaite. Les flèches indiquent des changements rapides de symmetrie localisés en temps ( ~1 jour) et en fréquence (entre 0.25 et 0.1Hz) qui ont eu lieu le 28 octobre et le 1er novembre 2012. Ces observations montrent que la direction dominante du flux d'énergie de bruit (voir Fig. 2) peut être temporairement perturbée par un flux d'énergie de bruit provenant d'une direction opposée.
Mis à jour le 23 mars 2015.
https://osuna.ppksup.univ-nantes.fr/recherche/projets-de-recherche/vibris-these-en-cours