[PDF] Imagerie sismique de haute résolution pour la prévention des

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OBSERVATOIREDEGRENOBLE

LABORATOIREDEGEOPHYSIQUEINTERNE

ETTECTONOPHYSIQUE

These soutenuepar

FlorentBRENGUIER

le25Janvier2006 envuedel'obtentiondutitrede

Docteurdel'UniversiteJosephFourier

specialite:Geophysique

Compositiondujury:

JeanVirieuxProfesseur,UNSAExaminateur

Resume

exionatravers leszonesdefaille. ondesguidees.

Abstract

fault.Weoperatedare faultsareas. waves.

Tabledesmatieres

1Introduction9

3.1.2Simulationd'ondesre

echies,apportsdutracederais(Norsar3D).40 5

6TABLEDESMATIERES

4Imageriesismiquedestructurescomplexes55

4.2Imagerieapartirdesondesdiractees,re

echies...............64

4.2.1Sismiquere

exion............................64

4.2.2Inversiondesondesre

echies.....................64

5Imageriesismiqued'unedicevolcanique71

5.2 5.2.3

TABLEDESMATIERES7

6.1.2Analysedesarriveesre

echies.....................155

8TABLEDESMATIERES

6.4

7Conclusions183

8Perspectives187

8.1.2Inversiondesondesre

echies.....................188

Chapitre1

Introduction

1.1Risquevolcanique

chaud,unmagma millionshabitentaupiedduVesuve. 9

10CHAPITRE1.INTRODUCTION

tionde uideset exiondelali-

Hutton(2004)].

volcaniques.

1.2.RISQUESISMIQUE11

Earth'sInterior.ScienticAmerican,1981.

1.2Risquesismique

generationduchampd'ondesismique.

12CHAPITRE1.INTRODUCTION

structuresupercielle. faille.

1.3LeprojetImageriedeHauteResolution

1.4.LESDEFISSCIENTIFIQUES13

CatastrophesNaturelles.

1.4Lesdesscientiques

refraction,re entrelamodelisationetl'experimentation.

14CHAPITRE1.INTRODUCTION

1.5Deroulementchronologiquedecetravail

desdonneeset,letraitementdesdonnees. donnees.

CollaborationavecR.Guiget.

Goules.

exionenTurquie.Ima- failleNord-Anatolienneproched'Izmit. lelongduPuydesGoules(imageriedusocle). dispositifd'acquisition.

1.6.ORGANISATIONDUMANUSCRIT15

20personnesparticipentsurleterrain.

nuscritdethese.

1.6Organisationdumanuscrit

demouvementdeterrain. echies.Nouspresentons d'ondesismiquecompleten2et3dimensions. diractees,re developpeesdurantmathese.

16CHAPITRE1.INTRODUCTION

ainsiqueleurinterpretation. spectraux. risquesvolcaniqueetsismique.

Chapitre2

LeprojetImageriedeHaute

Resolution(IHR)

exionnousamenera etdeglissementsdeterrain.

2.1OrigineduprojetIHR

avecuneresolutionhectometrique(gure2.2). exionatra- 17 echiessur encoreleTibet(INDEPTH). milliseconde. mentetdelarecherche).

2.1.ORIGINEDUPROJETIHR19

Fig.2.1{Campagnedesismiquere

2.2DescriptioninstrumentaledureseauIHR

^utessismiquesde12traceschacune, et1batterie. d'acquisitionsismologique. d'unvolcandelaCha^nedesPuys deGuadeloupe ancdud^ome.Lestravaux les anc(Ilyaenvi- etainsi,les anc,leproduiteruptif(de- bris ancsud chapitre4. loupe[Feuillet(2000)]. tesseinitiale(Coutant,2003). pourl'evaluationdurisquesismique del'aleasismique.

Lestechniquesdesismiquere

l'endommagementdeszonesdegouges. site co^uteuses.Lestechniquesdesismiquere exion2et3Dpuisqueil aecte.

2.5.1Imageriesismiqueactive

2.5.2Imageriesismiquepassive

de (Norsar,Oslo)(gure2.9).

Cliche,M.Dietrich.

Chapitre3

Modelisationdelapropagationdes

ondesenmilieucomplexe,theorie desraisetelementsspectraux [JereysandBullen(1940)]. 31
heterogene. kilometrique r 2p=1 c2(x)p:(3.1) p(x;t)=P(x)exp[i!(tT(x))]:(3.2) souscetteformedansl'equation3.1,onecrit, (rT)2=1=c2(3.4)

3.1.THEORIEDESRAISETAPPLICATIONS33

propageestappeleraisismique.

3.1.1Estimationdestempsdepremierearrivee

t i=h

2(si+s0);(3.5)

s destemps(@t @xet@t@y)endierencesniespar, @t @x=12h(t0+t2t1t3)(3.6) et @t @y=12h(t0+t1t2t3)(3.7) @t @x+@t@y=s2(x;y):(3.8) t

3=t0+q

2(hs)2(t2t1)2(3.9)

t0t2t3 t1 h xy d'ondeplan.

3.1.THEORIEDESRAISETAPPLICATIONS35

s'ecritalors, t

3=t0+hsp

2:(3.10)

nies, t

3=t1+q

(hs)2(t1t0)2:(3.11) C), t

3=t1+hs0:(3.12)

longd'unsegmentderai,(dr v),

T(z)=2Z

z 0dr v;(3.13) t0t3 t1 h xy ss" (A) (B)(C) refractelelongdel'interface1-3. z

Onpeutrecrirel'equation3.13souslaforme,

T(p)=2Z

zbas 0v 2 pv2p2dzavecp=sin(i)v;(3.14) (v(z)=v0+kz)conduitauresultat,

T(p)=2

klog0 @pv0

1+q1p2v201

A(3.15)

avec,1 p=vbas=sv20+k2l24et;(3.16) z bas=q v20+k2l24v0 k:(3.17)

3.1.THEORIEDESRAISETAPPLICATIONS37

delaprofondeur. v T

1(x)=x

v1:(3.18) milieuxal'incidencecritiques'ecrit, T

2(x)=x

v2+2hq v22v21 v1v2:(3.19) aucasouT1(x)=T2(x).Ontrouveainsi, D=2hq v22v21 v2v1:(3.20)

3.1.THEORIEDESRAISETAPPLICATIONS39

3.1.2Simulationd'ondesre

echies,apportsdutracederais(Nor- sar3D)

L'etudedesondesre

echiesadesinterfacesenprofondeur. echiesenmilieu ecteurssub-verticaux).Les modelisationdecesondesre re butdemodeliserdesondesre p ipi=1=v2(x)avecpi=@=@xi:(3.21)

Soitlafonction,H(x;pi)deniepar,

H(x;pi)=pipiv2(x):(3.22)

3.1.THEORIEDESRAISETAPPLICATIONS41

s'ecrit, dx i d=v2pietdpid=v1dvdxi;(3.23) x i(+d)=xi()+v d i+ v ;jdjdi1 2v;i ;(3.24) parl'attenuationgeometrique. devientfortementdivergent(gure3.6). Lare re echiespourl'imageriedestruc- raisre quigenerentlemaximumderaisre etre maximumdephasesre d'incidenceduraire danslebutd'amplierlesignalre devitesseuniforme(Norsar3D).

3.1.THEORIEDESRAISETAPPLICATIONS43

Fig.3.7{Raisre

Fig.3.8{Cartesderepartitiondesondesre

echies.Pourcedispositif,lessourceset generesparchaquesource,re echissurl'objetcylindrique verticalettransmisacecapteur.

3.2.SIMULATIONDUCHAMPD'ONDECOMPLET45

methodedesElementsSpectraux complet.

3.2.1LamethodedesElementsSpectraux

aide. dt0:4Lel

4max(v)

L surfacere

3.2.SIMULATIONDUCHAMPD'ONDECOMPLET47

Fig.3.9{Tracessismiquessynthetiques.

echiesurbordsdu modele.

3.3.1Limitesdelatheoriedesrais

desrais. (2004)]. vrai.

Chapitre4

Imageriesismiquedestructures

complexes al'echellesub-kilometrique. echieset 55
rivees,arriveesre atraversl'anomalieaimager. dufrontd'onde[Hungetal.(2001)].

4.1.INVERSIONTOMOGRAPHIQUE57

tagesetlimitationsdecetteapproche suivant.

4.1.1InversiondetypeHerglotz-Wiechert

uneintegrale,lelongdurai,

X(p)=2Z

Z(p)

0tan(i)dz=2Z

Z(p) 0p q (c(z))2p2dz;(4.1)

Z(c)=1

Z c1 c 1

0X(p)pp2c2dp;(4.2)

trouvealors,

Z(c)=1

Z X(c1)

0cosh1(pc)dX:(4.3)

4.1.2Methodesd'inversionmatricielle

T(src;capt)=Z

L(src;capt)

0S(x)dl;(4.4)

l'equation4.4s'ecritsouslaforme, T calc(src;capt)=T0(src;capt)+Z

L0(src;capt)

0S(x)dl0;(4.5)

formematricielle, r=TmesTcalc=TmesTcalc

0+LS=TLS;(4.6)

4.1.INVERSIONTOMOGRAPHIQUE59

r.Enconsiderantr=0,onpeutalorsecrire,

S=(LTL)1LTT:(4.7)

desresidus,restminimum.

4.1.3Methodesdereconstructionalgebrique

S(q+1)

quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46

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