Application de la fibre optique aux mesures géophysiques

Contexte :

La fibre optique, utilisée à des fins géophysiques ou de détection d’évènements sismiques, permet d’accéder à de nouvelles zones d’études. L’interférométrie laser permet de mesurer la déformation axiale de la fibre et d’obtenir ainsi un capteur continu de déformation de grande longueur. Cette technologie a déjà montré sa capacité à enregistrer de forts téléséismes, mais aussi des micro-séismes régionaux (magnitude Mw 1.9 dans le sud-est de la France). La fibre optique est également utilisable en prospection géophysique, de manière comparable aux mesures passives de bruit ambiant (de type AVA) : mesure des courbes de dispersion en fonction de la fréquence inversées en profils de vitesse des ondes. Plusieurs applications concrètes ont déjà vu le jour, avec notamment la caractérisation du sous-sol proche d’une ligne de train en Californie, la source du bruit étant le passage répété des trains, ou encore sur le campus de Stanford en utilisant le bruit citadin.

Objectif de la thèse :

Cette thèse vise à explorer les capacités d’un capteur encore non exploité par le CEA.
Il s’agira d’évaluer la capacité de la fibre optique à fournir des mesures géophysiques de qualité dans le sous-sol, jusqu’à des profondeurs de l’ordre de 100 m. L’objectif est d’obtenir une imagerie des couches ainsi que des paramètres associés, dont la vitesse des ondes S, avec la meilleure résolution possible. Ces données sont primordiales pour l’évaluation des effets de site locaux et leur implémentation dans les calculs d’aléa sismique, ou encore pour la recherche de cavités.
Il s’agira également d’estimer la capacité de la fibre optique à caractériser une source sismique et le champ d’ondes élastiques associé.

Déroulement de la thèse :

Cette thèse se déroulera principalement sur le site du CEA avec des missions régulières (deux par an) auprès du directeur de thèse universitaire. La fréquence et la durée seront adaptées en fonction des besoins du projet.
En première année, le(a) doctorant(e) se formera au traitement des données fibre optique auprès du directeur de thèse à Nice (un mois) et à l’analyse de formes d’ondes issues de sismomètres classiques, au CEA. Le(a) doctorant(e) développera ensuite les outils de traitement nécessaires aux deux types d’applications envisagées :

– Le premier cas vise à caractériser le sous-sol, au nieau du réseau de failles des Cévennes responsable du séisme du Teil en 2019, ainsi que sur centre CEA, afin d’imager la géométrie des couches et failles présentes, puis inverser les profils de vitesse des ondes proches de la surface.
– Le second cas est en lien avec une expérience de sismologie active ayant eu lieu au LSBB (Laboratoire Souterrain Bas Bruit) en 2020 où une fibre optique et des capteurs sismiques classiques ont été colocalisés.

En deuxième année, le(a) doctorant(e) finalisera ses développements et études comparatives.
En troisième année, le(a) doctorant(e) valorisera ses résultats au travers de publications et de la rédaction du mémoire de thèse.

DIRECTEUR DE THESE

louis DE BARROS
debarros@geoazur.unice.fr

ECOLE DOCTORALE

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

ENCADRANT

Amaury VALLAGE
amaury.vallage@cea.fr

CENTRE

DAM – Île-de-France
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