Apport de l’analyse en antenne multidimensionnelle à la caractérisation du champ d’ondes sismiques

Contexte :

Dans le cadre du Traité d’Interdiction Complète des Essais nucléaires (TICE), les réseaux de faibles ouvertures (antennes) ont une importance primordiale grâce à leur haut niveau de détection. Depuis de nombreuses années le CEA DAM poursuit des travaux de recherche sur le développement de traitement d’antenne pour caractériser au mieux le signal sismique. Ce sujet se place dans la continuité de ces travaux effectués en collaboration avec le LSBB (Laboratoire Souterrain Bas Bruit) et l’IPGP (Institut Physique du Globe de Paris), portant sur l’aspect multi-sources (Schissele 2002) ou multi-composantes (Labonne 2017, Metaxian et al 2019) du traitement d’antenne. L’IPGP bénéficie d’une expertise sur l’aspect tridimensionnel par le biais des travaux de thèse d’Aldolfo Inza (2013) tandis que le LSBB offre un jeu de données unique par le biais de son antenne sismique large-bande multi-composantes (3C), multidimensionnelle (3D).

Objectif de la thèse :

Cette thèse a pour but de développer des outils d’analyse permettant l’exploitation multi-composantes et tridimensionnelle d’une antenne sismique. Récemment, plusieurs études ont étendu les méthodes de traitement d’antenne classique à l’utilisation des composantes horizontales (Gibbons et al 2011, Gal et al 2016, Labonne et al 2020). Cependant, ces méthodes bidimensionnelles composées de stations situées dans un même plan ne permettent d’accéder qu’aux paramètres de propagation apparents des ondes. Ainsi, à défaut d’estimation locale de la vitesse de l’onde observée, il n’est pas possible de déterminer son angle d’incidence, information importante pour identifier l’origine et la nature de l’onde. L’enjeu de la thèse sera de développer une nouvelle approche tridimensionnelle en utilisant l’information de polarisation. Les perspectives de ce travail de recherche sont multiples allant de la caractérisation de la source à la propagation des ondes en passant par des études d’anisotropie. Il permettra par ailleurs une comparaison des systèmes d’enregistrement en antenne avec des mesures locales 6 composantes (3 directions de translations et 3 axes de rotations). Cette thèse permettra aux différents partenaires du projet de se positionner sur les nouvelles orientations de l’instrumentation en sismologie notamment le déploiement d’antennes 3C-3D que ce soit pour l’étude de la source sismique et sa discrimination, qu’elle soit d’origine tectonique, anthropique ou même volcanique, mais aussi pour l’analyse de la houle océanique ou de glaciers.

Déroulement de la thèse :

En parallèle d’une étude bibliographique, l’étudiant(e) reprendra l’ensemble des programmes disponibles au sein du CEA (PMCC, analyse de polarisation) et de l’IPGP (3C-MUSIC). Ce travail constituera une base permettant par la suite le développement de nouveaux outils d’identification et de détection des événements sismiques. Le travail de thèse s’appuiera sur des données synthétiques et sur les données réelles provenant de l’antenne du LSBB. L’étudiant(e) partagera son temps entre l’IPGP et le CEA.

DIRECTEUR DE THESE

Jean-Philippe METAXIAN
metaxian@ipgp.fr

ECOLE DOCTORALE

ED 560
Science de la Terre et de l’Environnement et Physique de l’Univers Paris (STEPUP)
IPGP – Bureau P31
1 rue Jussieu
75228 paris Cedex 05

ENCADRANT

Claire LABONNE
claire.labonne@cea.fr

CENTRE

DAM – Île-de-France
Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon
Tél. : 01-69-26-40-00