Etude du gradient spatial du mouvement du sol pour la détection et caractérisation sismique

Contexte :

Dans le cadre de ses missions le CEA/DAM Ile de France poursuit depuis de nombreuses années des travaux de recherche sur le développement de méthodes de caractérisation du signal sismique permettant notamment d’en extraire une description de la source la plus fine possible. En collaboration avec le Laboratoire Souterrain Bas Bruit (LSBB), une antenne sismique large bande tridimensionnelle a été déployée en surface et aussi à l’intérieur des 3 km de galerie du site de Rustrel. Des études récentes (Sèbe et al 2017, R. Rusch 2020) ont montré que cette antenne sismique permet d’accéder à une mesure indirecte du gradient du champ d’ondes sismiques.

Objectif de la thèse :

L’objet de ce travail de thèse sera d’étudier l’apport de ce nouveau type de mesures simultanées du déplacement du sol et de son champ de gradient pour les missions du CEA/DIF de détection des événements sismiques et de caractérisation de leur mécanisme à la source.

Déroulement de la thèse :

Dans un premier temps, le(a) doctorant(e) participera à l’élaboration, à partir des enregistrements sur les différentes antennes déployées sur le site du LSBB, d’une base de signaux de gradient du mouvement du sol, incluant notamment les champs de rotation et de déformation du sol. Les capacités des différentes antennes à fournir une mesure des champs de rotation et de déformation de qualité, ainsi que la précision des signaux obtenus, seront évaluées que ce soit sur le bruit de fond ou sur le signal d’événements d’intérêt. Cette base sera ensuite analysée afin d’examiner l’apport de ce type de mesure pour la détection d’événements sismiques et la caractérisation du mécanisme à la source. En effet, en permettant d’accéder simultanément au champ de déplacement et à son gradient spatial, ce nouveau type de mesure sismique a montré sa capacité à fournir une information suffisante pour identifier la vitesse et la direction de propagation des ondes (Hadziioannou et al. 2012, Wasserman et al. 2016). L’objectif sera donc d’évaluer puis d’améliorer ces approches quant à leur pouvoir de détection et de localisation de source mais aussi d’identification des différentes composantes du signal sismique. Le(a) doctorant(e) comparera ses résultats avec ceux de méthodes plus classiques de formation de voies par traitement d’antenne du mouvement du sol.
Du point de vue de la source sismique, même si les travaux théoriques de S. Donner et al. 2017 semblent indiquer un gain de résolution important sur la profondeur et les composantes du tenseur des moments, à ce jour aucune application à des données réelles n’a permis de valider ces résultats. En s’appuyant sur ces développements théoriques, l’objectif sera d’intégrer ce nouveau type de données aux méthodes actuelles d’estimation du mécanisme au foyer, d’adapter et d’améliorer les algorithmes d’inversion associés, puis d’en évaluer l’apport en termes de résolution des paramètres de source sur des données réelles.

DIRECTEUR DE THESE

Stéphane GAFFET
stephane.gaffet@lsbb.eu

ECOLE DOCTORALE

ED 364
Ecole doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées (SFA)
Faculté des Sciences
Parc Valrose
06103 NICE Cedex 2

ENCADRANT

Olivier SEBE
olivier.sebe@cea.fr

CENTRE

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