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Dissertations / Theses on the topic 'Geophysics and Environmental Physics'
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Biddulph, Dana L. "Development and applications of the NSF-Arizona AMS iodine-129 program." Diss., The University of Arizona, 2004. http://hdl.handle.net/10150/290106.
Full textAbstract:
The use of the long-lived radioisotope ¹²⁹I as an environmental tracer is increasing in popularity. An application of nuclear physics that is known as Accelerator Mass Spectrometry (AMS) can be used to measure ¹²⁹I in various sample matrices at a level of a few parts in 10¹⁴. The system employs a 3 MV electrostatic accelerator as one component of a mass spectrometer. As accelerated ions have kinetic energies of several million electron volts, nuclear physics techniques can be used to remove interferences from the ions of interest. Techniques for the extraction of iodine from a variety of samples including calcium carbonate, seawater, plants and animals have been developed. Results from many of these samples have been submitted as part of a laboratory inter-comparison exercise. As an application of oceanographic tracer studies, ¹²⁹I has been measured in a banded coral that lived in the southern Pacific Ocean for more than 50 years. The results of this study confirm that iodine is fixed within the coral skeleton upon deposition, and that these measurements record the history of iodine levels in the surface waters of the ocean over time. ¹²⁹I may also be a good indicator of past changes in the galactic cosmic ray flux and the magnitude and orientation of Earth's magnetic field. A 40 kyr iodine record extracted from a stalagmite in the Bahama Islands shows varying ¹²⁹I concentrations that may be linked to such changes. This record is in agreement with other published records of ¹⁰Be and ³⁶Cl. As ¹²⁹I has a much longer half-life than other cosmogenically produced isotopes, there is a potential for extending these records much further back in time.
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Via, Michelle Frances. "Atmospheric Effects on Radar/Ladar Detection of Seismic Activity." Wright State University / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1440979742.
Full text
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Yoshioka, Hiroki 1967. "Applications of transport theory in optical remote sensing of land surfaces." Diss., The University of Arizona, 1999. http://hdl.handle.net/10150/284824.
Full textAbstract:
A particle/radiative transport theory widely used in nuclear engineering was applied to investigate photon transport in layers of land surfaces which consist of vegetation and soil for application to optical remote sensing. A numerical simulation code has been developed for three dimensional vegetation canopies to compute reflected radiation by the canopy-soil systems. The code solves a discretized form of the linear Boltzmann transport equation using an Adaptive Weighted Diamond-Differencing and source iteration method. Sample problems demonstrate variations of reflectance spectra of vegetation canopies as a function of soil brightness and leaf area index, and also indicate a pattern of spectral variations induced by the soil brightness changes. Special attention has been paid to the variation patterns of canopy reflectances, known as vegetation isolines. Mathematical expressions of vegetation isolines, called vegetation isoline equations, are derived in terms of canopy optical properties and two parameters that characterize soil optical properties called soil line parameters. Behavior of vegetation isolines is analyzed using the derived equations as a function of leaf area index and fractional area covered by green-vegetation. The analyses show certain trends of the behavior of vegetation isolines. The vegetation isoline equations are then applied to investigate the performance of two-band vegetation indices and to estimate the effects of the soil line parameters. It is concluded that the vegetation isoline equations are useful for investigating patterns of canopy reflectance variations and the effects of these patterns on vegetation indices.
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De, Michele Marcello. "Observations seismo-tectoniques par télédétection satellitaire." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00656931.
Full textAbstract:
Pendant les 20 dernières années, notre connaissance de la déformation de la Terre a été complètement bouleversée par l'introduction de deux techniques de Géodésie spatiale. D'une part, ce que l'on appelle positionnement satellitaire ('point positioning') pas seulement à partir du système GPS (Global Positioning System) mais également à partir du système DORIS (Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated from Space). D'autre part, ont été développées des techniques d'imagerie satellitaire de corrélation d'images et d'interférométrie SAR (Synthetic Aperture Radar) ainsi que les méthodes de mesures de décalages sur des images panchromatiques à haute résolution spatiale. Ces nouvelles techniques, complémentaires de techniques plus classiques, ont permis une série d'avancées scientifiques notamment la confirmation et l'amélioration de la théorie de la tectonique de plaques, la cartographie fine de déplacements sismiques et asismiques, la cartographie de la distribution de la déformation en marges de plaques, l'amélioration de la compréhension des phénomènes de relaxation post sismiques, la détection de séismes lents et 'silencieux', la détection de signaux précurseurs de séismes ou d'éruptions volcaniques. Actuellement des nombreuses questions clés restent ouvertes. Notamment : - l'importance relative de la déformation accommodée sismiquement en bords de plaques par rapport à la déformation totale et à la contrainte tectonique ; - la contribution des séismes à la déformation par rapport au déplacement asismique sur les discontinuités (failles) ; - la possibilité de proposer des modèles pour les précurseurs des séismes et leur pertinence. Le but de la présente Thèse de Doctorat, est d'étudier le potentiel, les limitations et la complémentarité des données issues de l'Observation de la Terre pour prendre en compte et essayer de répondre à certains aspects des questions exposées ci-dessus. Nous avons concentré notre travail sur un nombre limité de zones telles que Bam (Iran), Parkfield (USA), et le Longmen Shan (China). Les travaux présentés se basent sur le Radar à Synthèse d'Ouverture (RSO), les techniques de corrélation d'image radar d'amplitude ainsi que les images panchromatiques à haute résolution du type SPOT-5 ou Quickbird. Dans notre recherche, nous avons essayé de développer des approches techniques originales (comme la corrélation d'images aériennes et Quickbird), nous avons étudié en particulier la modélisation et la suppression de la composante topographique (non désirée) des correlogrammes issus de l'imagerie optiques et radar et nous nous sommes également concentrés sur la contribution de la ionosphère au signal radar interférométrique en bande L. Pour résumer, notre travail s'est focalisé sur deux axes ; d'une part, on s'intéresse aux approches techniques originales; de l'autre, nous concentrons nos efforts de recherche sur la compréhension des processus néotectoniques, notamment le champ de déplacement cosismique, la répartition de la déformation pendant la phase intersismique et cosismique du cycle sismique sur failles majeures en bord de plaques (p. e. la faille de San Andreas) ou intra plaque (p. e. le Longmen Shan). Je suis inscrit à l'Ecole Doctorale de l'Université Pierre et Marie Curie de Paris depuis janvier 2009, mais je considère ce manuscrit de Thèse comme le résultat d'un chemin de travail qui a commencé bien avant. Dans ce manuscrit, je vous présente une synthèse des principaux résultats des recherches que j'ai menées depuis 2003. Chaque chapitre de ce manuscrit représente une étude dédiée et ciblée. Chaque étude a fait l'objet d'une publication scientifique ou a été présentée lors d'un congrès international.
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Maggi, Alessia. "Du sismogramme complexe à l'information pertinente : exemples dans le domaine des sources et des structures." Habilitation à diriger des recherches, Université de Strasbourg, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00782642.
Full textAbstract:
Les sujets de recherche que j'ai choisi de traiter ces dix dernières années sont relativement éclectiques, couvrant des aspects relatifs tant aux sources sismiques qu'à la structure de la Terre. Un thème fédérateur qui émerge cependant est mon intérêt pour les nombreuses méthodes utilisées en sismologie pour extraire l'information pertinente des sismogrammes. Dans cette thèse d'habilitation, je parcours le fil conducteur des idées qui ont contribué à former ma pensée sur ce thème, décrivant avec plus de détails deux méthodes que j'ai développées et qui ont abouti récemment: FLEXWIN, qui permet d'identifier automatiquement dans un sismogramme complexe les fenêtres temporelles de mesure les plus appropriées dans un certain contexte, et WaveLoc, qui détecte et localise automatiquement les phénomènes sismiques à partir de formes d'ondes continues en exploitant la cohérence de l'information sur un réseau de stations sismologiques. De tels outils, basés au départ sur l'intégration du savoir-faire "artisanal" et son automatisation, permettent en fait d'aller plus loin dans l'exploitation des sismogrammes, et sont devenus indispensables au sismologue pour faire face au volume de données gigantesque produit par les réseaux sismologiques modernes.
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Hustedt, Bernhard. "Propagation des ondes : approches espace et ondelette." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653799.
Full textAbstract:
Dans le domaine de la sismologie, la modélisation numérique de la propagation des ondes est un outil essentiel pour, par exemple, la quantification du risque sismique ou l'imagerie du sous-sol par inversion de données sismiques. Ces applications géophysiques nécessitent le développement de méthodes numériques sophistiquées de modélisation des ondes dans des milieux de propagation 3D hétérogènes. Parmi les approches possibles,les méthodes directes fondées sur la représentation du milieu sur des grilles numériques permettent la prise en compte de toute la complexité du champ d'onde dans des milieux fortement hétérogènes. Dans ce contexte, la représentation optimale du milieu de propagation et du champ d'onde propagé sur des grilles numériques irrégulières est actuellement. un axe de recherche fortement développé car elle permet d'atteindre le meilleur compromis entre la précision et la rapidité d'exécution des simulations dans des grilles numériques de taille considérable. Dans cette thèse, je propose une nouvelle méthode de modélisation de la propagation des ondes acoustiques par différences finies dans le domaine des fréquences . Le problème numérique associé est la résolution d'un système matriciel. L'approche développée propose une discrétisation spatiale optimisée de l'équation d'onde rendant possible des modélisations en 3D. Premièrement, je compare des modélisations acoustiques en milieu hétérogène calculées avec des schémas aux différences finies en quinconce et. des schémas optimisés, discrétisés suivant deux systèmes d'axe tournés de 45 degrés (schémas tournés). Pour des modélisations 2D, la seconde approche montre des performances supérieures en terme de temps calcul et de stockage mémoire. J 'en conclus que la discrétisation suivant des grilles tournées doit être utilisée pour des simulations 2D. Dans le cas 3D, les schémas utilisant les deux types de discrétisation contiennent 19 coefficients dans le cas des grilles en quinconce et 27 coefficients dans le cas des schémas tournés. Je suggère que les performances, en termes de précision numérique et de stockage mémoire, des deux types de discrétisation doivent être examinées dans le futur. Deuxièmement, je propose une approche mixte multi-échelles combinant une méthode directe et itérative de résolution du système matriciel qui permet d'effectuer des modélisations réalistes dans des milieux 3D. Dans un premier temps, le champ d'onde exact est calculée via la factorisation LU de la matrice sur une grille de résolution grossière. Deuxièmement, ce champ d'onde approché est interpolé sur une grille numérique de résolution fine pour être injecté comme estimé initial dans l'algorithme de résolution itérative. J 'ai exploré deux approches multi-échelles fondées respectivement sur une" nested iteration ", appellée méthode "Direct-Iterative-Space Solver" (DISS), et une décomposition multigrilles en ondelettes, appellée méthode" Direct-lterative- Wavelet Solver" (DIWS) . Les performances respectives, en termes de temps-CPU et de stockage mémoire, de ces deux méthodes de modélisation des ondes en milieu 2D et 3D sont comparées. L'algorithme de la méthode DISS permet la construction rapide du système matriciel. La convergence de l'algorithme itératif dépend fortement de sa capacité à éliminer des artefacts numériques associés à des phénomènes déphasage. L'importance de ces artefacts dépend fortement de la précision de la solution initiale et de la discrétisation numérique du champ modélisé dans l'algorithme itératif. Un nombre important d'itérations ou l'utilisation de cycles en V et W sont nécessaires pour supprimer ces phénomènes. Dans la méthode DIWS, une représentation multirésolution du système matriciel est développée par projection sur une base d'ondelettes. Malgré le coût induit pour transformer le système dans le domaine spectral, la représentation multirésolution a fourni un outil numérique de préconditonnement permettant de stabiliser et d'accélérer significativement l'algorithme itératif. L'accélération de la convergence est attribuée à la représentation du système sur plusieurs grilles numériques de résolution différente dont les interactions sont prises en compte au cours des itérations. Par ailleurs, la formulation en ondelettes ouvre des perspectives d'optimisation sous forme d'adaptation spatial du maillage en fonction des propriétés locales du milieu et du champ propagé. Plusieurs exemples de simulation d'ondes dans des milieux 2D et 3D de complexité variable sont présentés pour illustrer les performances respectives des méthodes DISS et DIWS. La taille des applications 3D présentées a été limitée par l'utilisation de programmes séquentiels. Finalement, des stratégies de parallélisation en mémoire distribuéedes codes sont proposées.
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Voisin, Christophe. "Les tremblements de terre : de l'initiation à l'arrêt de la rupture." Phd thesis, Grenoble 1, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00709781.
Full textAbstract:
Les observations sismologiques montrent l'existence d'une phase d'initiation qui précède l'arrivée des ondes P associées à la rupture.Par ailleurs de nombreux travaux expériementaux ont permis ont permis de préciser la phénoménologie du frottement sec et décrivent également une phase de nucléation précédant l'instabilité dynamique. Nous étudions les implications du formalisme en glissement tant sur l'initiation que sur le déclenchement des séismes. La méthode proposée est fondée sur une analyse aux valeurs propres couplée à la modélisation des processus en différences finies et éléments finis. Elle permet la prise en compte des échelles de temps caractéristiques de la nucléation et de la propagation de la rupture (0.01 à 100 s). De plus cette méthode est valide pour les failles homogènes comme pour les failles hétérogènes. Nous présentons lci principaux résultats observationnels et expérimentaux, ainsi que les possibles modélisations de la nucléation. L'analyse aux valeurs propres met en lumière un domaine de stabilité de la faille finie , limité par la première valeur propre statique &0. La mécanique propre de la faille finie est contrôlée par le facteur & = a x a', où a est la demi longueur de la faille et a' l'affaiblissement de la loi de frottement. Lorsque & < &0 la faille est stable lorsque &>=&0 la faille est instable. La méthode utilisée permet de relier le taux de croissance de l'instabilité y à& lorsque la faille est instable. Nous montrons que la durée de la phase d 'initiation Tc peut être extrêmement longue lorsque & tend vers &0. La faille est un objet géologique à replacer dans son contexte géologique. La mécanique intrinsèque de la faille est alors confrontée aux différents termes de forçage. Nous nous intéressons à l' interaction entre failles, composée d 'une partie statique et d 'une partie dynamique. Nous montrons que le terme dynamique, actuellement peu étudié, peut déclencher la rupture . L'application au cas réel du séisme d'Irpinia permet de préciser les valeurs des paramètres du frottement, et de préciser les influences respectives de la dynamique et du statique sur le déclenchement. Nous étudions ensuite la faille finie hétérogène. Dans un premier temps, nous montrons l'équivalence spectrale entre un système de failles et une faille homogène équivalente associée à un affaiblissement moindre. Nous montrons l'existence d'un domaine de confiance sur lequel il est possible de mesurer l'affaiblissement effectif du système hétérogène. Cette mesure sert à contraindre le temps d'occurence du prochain événement. La modélisation en différences finies permet de définir une loi de frottement effective non linéaire qui correspond à l'homogénéisation du système hétérogène. L'introduction de l'hétérogénéité pose la question de la résistance de la faille et de l'arrêt de la rupture. Nous présentons une définition possible de la résistance fondée sur les expériences de frottement et de rupture des matériaux. La loi constitutive présente une partie durcissante avant l'affaiblissement. L'introduction du durcissement supprime les singularités de contrainte qui apparaîssent avec les barrières rigides. L'arrêt de la rupture se fait sur une zone qui correspond à l'endommagement de la barrière en durcissement. Ce modèle d 'arrêt de la rupture est à même d 'expliquer la croissance des failles au travers de la répétition des séismes .
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Grislin-Mouëzy, Agnès. "Caractérisation de l'endommagement de parois de galeries par tomographie électrique : application en laboratoire souterrain." Phd thesis, Université Rennes 1, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653449.
Full textAbstract:
La tomographie électrique est une méthode d'imagerie non destructive qui permet de définir un milieu en terme de résistivité électrique à partir de mesures du potentiel. La caractérisation de l'endommagement de paroi par cette technique géophysique s'inscrit dans une étude pluridisciplinaire de faisabilité d'un stockage de déchets radioactifs à vie longue en formation argileuse profonde, projet mené en partenariat par l'Agence Nationale de gestion des Déchets Radioactifs (ANDRA) et le CNRS dans le cadre du GdR ForPro (dir. J. Lancelot). Lors de l'excavation d'une galerie, plusieurs phénomènes physico-chimiques se produisent dans les premières dizaines de centimètres, voire quelques mètres, de la paroi induisant une fissuration et/ou une fracturation des argiles. Une grande partie du réseau de failles superficielles est connecté avec la surface et est donc remplie d'air ce qui a pour effet d'augmenter notablement la résistivité moyenne du milieu (l'air étant un isolant électrique) permettant ainsi à la tomographie électrique de caractériser cette zone endommagée. Ce projet a nécessité le développement d'un programme informatique de modélisation en coordonnées cylindriques 2.5D, géométrie la mieux adaptée au cas d'une galerie souterraine. Cette modélisation ou résolution du problème direct cylindrique par méthode multigrille présente dans des cas simples des pourcentages de différence de l'ordre de 2 à 4% par comparaison avec la solution analytique. Les différentes étapes de développement et de validation sont largement abordées dans la première partie de cette thèse. A partir du mois de Juillet 2004, nous avons pu suivre de manière spatio-temporelle le creusement d'une galerie dans le laboratoire souterrain du Mont Terri, analogue géologique suisse du site de Bure (laboratoire expérimental français en phase de creusement). Plusieurs acquisitions de mesures électriques ont ainsi été menées sur quelques mois, fournissant un grand nombre de données dont les premiers résultats présentés sous forme de pseudo-sections dans la deuxième partie de ce mémoire ont pu être corrélés avec les observations géologiques et les connaissances concernant le champ de contrainte in situ. Afin de rendre les résultats obtenus au Mont Terri directement compréhensibles, les mesures de potentiel électrique devront être inversées de manière à remonter au modèle de résistivité électrique réelle de la formation argileuse. Au préalable, un programme informatique d'inversion par recuit simulé a pu être développé en s'appuyant sur la modélisation en coordonnées cylindriques et dont les paramètres ont été réglés pour un modèle de conductivité 1D concentrique. La dernière partie de cette thèse nous permet de tester les paramètres influants sur le recuit en inversant des données synthétiques auxquelles on a pu ajouter du bruit, toujours avec l'objectif d'optimiser le temps de calcul.
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Romdhane, Anouar. "Apport de l'inversion des formes d'onde sismique - approximation 2D élastique - à la caractérisation des milieux de la proche surface : cavités souterraines, glissements de terrain." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653236.
Full textAbstract:
L'inversion des formes d'onde sismique a démontré toute sa pertinence dans le cas acoustique pour imager des structures kilométriques. Contrairement aux méthodes de tomographie des premiers temps d'arrivée, cette technique d'imagerie à l'avantage d'exploiter l'ensemble du signal sismique pour produire une image haute résolution du milieu. Dans le contexte de la proche surface, l'approximation élastique devient nécessaire afin de prendre en compte les ondes de surface, qui prédominent le signal sismique avec les gammes de déports utilisées. Dans notre approche, le problème direct est résolu numériquement dans le domaine fréquentiel afin de prendre en charge efficacement des acquisitions multisources et multi-récepteurs. Devant les complications générées par une approche en différences finies pour traiter les topographies complexes, une formulation en éléments finis Galerkin discontinus est finalement utilisée. Le problème inverse nécessite un modèle initial pour les paramètres inversés et permet de minimiser la fonction objectif de façon itérative. Cette méthode est appliquée dans un premier lieu à des modèles numériques simples afin de contrôler le rôle des différents paramètres de l'inversion. Un modèle synthétique du glissement de Super-Sauze, caractérisé par de forts contrastes et une topographie complexe, est par la suite utilisé pour évaluer les performances du code. Cette étude met en évidence l'importance de la méthode d'optimisation utilisée, du dispositif d'acquisition, de la qualité du modèle initial et de l'apport des stratégies de pré-conditionnement utilisées dans le processus d'inversion. La méthode est ensuite appliquée à deux jeux de données réelles, acquis respectivement au-dessus d'une cavité maçonnée à Jarjeau (45), et sur le glissement de terrain de Super-Sauze (04). Les difficultés relatives aux conditions réelles nécessitent un prétraitement important des données. L'estimation de la source constitue aussi un problème majeur qui impacte directement la convergence de l'inversion. Dans le premier cas, la méthode proposée permet de produire une image plus ou moins fidèle des distributions des vitesses du milieu, la qualité finale de ces images variant suivant les efforts mis en oeuvre pour contraindre l'inversion. Le deuxième cas illustre quant à lui toutes les difficultés relatives aux milieux complexes : les données montrent un faible rapport signal sur bruit, la topographie très découpée génère un fort taux de diffraction des ondes de surface, la signature de la source admet de fortes variations d'un tir à l'autre. Malgré la complexité du contexte, les résultats de l'inversion des formes d'onde sont en bon accord avec la connaissance géotechnique du site.
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Garcia, Yannick. "Variation de l'intensité du champ magnétique en France durant les deux derniers millénaires." Phd thesis, Université Rennes 1, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00648642.
Full textAbstract:
Cette étude cherche à répondre aux besoins des géomagnéticiens: connaissance de la variation séculaire du champ, et des archéomètres: amélioration de la fiabilité des datations archéomagnétiques. Les variations directionnelles du champ magnétique sont bien connues pour les deux demiers millénaires en France, mais les données de paléointensité sont trop sporadiques ou peu fiables pour permettre l'établissement d'une courbe de référence. Nous avons donc cherché à acquérir de nouvelles données par l'étude de l'aimantation thermorémanente (ATR) des terres cuites archéologiques, en utilisant la méthode de Thellier. Nous nous sommes penchés sur les effets de l'atmosphère de chauffe, de l'anisotropie de l'ATR et des différences de vitesses de refroidissement. Vingt trois sites de 11 à 12 échantillons ont été analysés, deux ont été rejetés. Une précision de l'ordre de 5 à 1 0% de l'intensité estimée est atteinte et les résultats obtenus pour des âges proches sont cohérents. Nous avons regroupé ces données avec celles pUbliées pour l'Europe de l'Ouest. Différents modes de traitements ont été appliqués pour préciser l'allure des variations d'intensité durant ces vingt derniers siècles. Durant l'Antiquité l'intensité du champ magnétique terrestre, 1.3 fois plus élevée qu'à l'actuel, aurait faiblement varié, atteignant un maximum vers 200 à 300 ap. J.C.; depuis la fin du Moyen-Age, elle aurait décru assez régulièrement, avec des valeurs variant de 65 à 501JT. L'amplitude de ces variations, bien que faible comparée à la précision des estimations, montre que la connaissance de la paléointensité enregistrée par les terres cuites pourrait permettre de préciser la datation archéomagnétique de celles-ci.
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Thomas, Jean-Charles. "Cinématique tertiaire et rotations de blocs dans l'ouest de l'Asie Centrale (Tien Shan Kirghiz et dépression Tadjik). Etude structurale et paléomagnétique." Phd thesis, Université Rennes 1, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00728249.
Full textAbstract:
Depuis 45 Ma, le continent asiatique se déforme sous l'effet de la collision continentale de l'Inde. L'épaississement crustal et l'extrusion de blocs le long de grands décrochements sont considérés comme les deux principaux mécanismes accommodant la déformation. Par ailleurs, des observations structurales suggèrent la présence de rotations de blocs autour d'axes verticaux au niveau des syntaxes Est et Ouest himalayennes et dans une zone allant de l'Afghanistan au Baïkal. L'étude des relations entre épaississement, décrochement et rotations de blocs qui constitue l'objet de ce travail, est un des points importants pour la compréhension de la cinématique Tertiaire de l'Asie. Les mécanismes de déformation et la cinématique T ertiaires de l'Ouest de l'Asie Centrale ont été abordés par le biais du paléomagnétisme et de la géologie structurale. La présente étude a été réalisée dans la dépression Tadjik et le Tien Shan Kirghiz, situés respectivement au nord-ouest et au nord de la syntaxe Ouest- Himalayenne et du Pamir. L'étude paléomagnétique permet de mettre en évidence deux domaines distincts de rotations de part et d'autre de la faille décrochante dextre de Talass-Fergana qui traverse le Tien Shan de part en part. A l'Est de cette faille, les bassins Cénozoïques du Tien Shan présentent une rotation faible ou nulle par rapport à l'Asie stable. A l'inverse, à l'Ouest, les rotations antihoraires sont significatives, de 1'0rdre de 20° dans le bassin de Fergana, de 15 à 50° dans la dépression Tadjik. L'étude structurale montre que le contexte cinématiq ue régional . combine chevauchement et décrochement sénestre. La déformation et la rotation des bassins de type compressifs est principalement localisée dans la couverture sédimentaire, à l'opposé des zones faillées d'échelle crustale qui les limitent. La cinématique Tertiaire du Tien Shan et de la dépression Tadjik apparaît fortement associée au poinçonnement vers le Nord du Pamir par rapport à l'Asie. La faille de Talass-Fergana est une discontinuité majeure à l'Ouest de laquelle la déformation est accommodée par de l'épaississement, du décrochement et des rotations de blocs.
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Komatitsch, Dimitri. "Méthodes spectrales et éléments spectraux pour l'équation de l'élastodynamique 2D et 3D en milieu hétérogène." Phd thesis, Institut de physique du globe de paris - IPGP, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007568.
Full textAbstract:
Le but de la thèse est avant tout d'ordre méthodologique : il s'agit de présenter et de valider une méthode de modélisation numérique pour l'équation des ondes élastiques (2D et 3D) dans des milieux réels. De tels milieux peuvent notamment présenter une forte topographie, ainsi que des couches de forme quelconque avec de forts contrastes de propriétés élastiques et de densité. Nous cherchons à modéliser l'ensemble du champ d'onde, c'est-à-dire tant les ondes de volume (compression et cisaillement) que les ondes de surface et d'interface. Dans l'introduction générale, nous définissons les différents types de modèles géophysiques que nous souhaitons étudier, et rappelons l'intérêt qu'il peut y avoir à être capable de calculer le comportement des ondes sismiques dans de telles structures. Nous passons brièvement en revue les différentes techniques de modélisation numérique ordinairement utilisées pour résoudre les problèmes de propagation d'ondes dans de tels milieux, et rappelons sommairement leurs principales caractéristiques ainsi que leurs principales limitations. Les avantages potentiels de l'approche que nous introduisons dans cette thèse sont déduits de ce rapide tour d'horizon.
Dans une première partie, nous rappelons brièvement les lois essentielles de la mécanique des milieux continus et de l'élastodynamique. Nous mentionnons les principaux types d'ondes pouvant exister dans un milieu élastique. Les propriétés particulières des ondes de surface et d'interface dans de tels modèles sont également mentionnées.
Dans une deuxième partie, nous introduisons et validons une méthode pseudo-spectrale globale fondée sur la formulation différentielle tensorielle des équations de l'élastodynamique, adaptée au traitement de géométries déformées et de surfaces non planes. Nous montrons son application à quelques cas simples, nous mettons en évidence des effets intéressants liés à la topographie, mais soulignons aussi ses limitations intrinsèques. Nous en déduisons la nécessité d'utiliser une méthode plus souple que la formulation différentielle classique (différences finies, méthodes spectrales ou pseudo-spectrales) pour le traitement de cas réalistes (typiquement, une méthode variationnelle avec décomposition de domaine).
Dans une troisième partie, constituant le cœur de ce travail de thèse, nous introduisons et développons tant à 2D qu'à 3D une formulation variationnelle d'ordre élevé des équations de l'élastodynamique, dite " méthode des éléments spectraux ", et nous mettons en évidence ses propriétés sur différents problèmes classiques de complexité croissante (problème de Lamb, problème de Garvin, onde de Rayleigh sur une surface courbe...). Puis nous présentons l'application de cette méthode à des modèles 2D et 3D plus complexes, pour lesquels de forts effets liés notamment à la topographie sont mis en évidence. Nous obtenons en particulier de fortes amplifications locales du champ d'accélération et de déplacement dans de tels modèles (effets de site). Dans le cas d'un modèle tridimensionnel, nous montrons que ces effets dépendent fortement de la polarisation du champ incident. L'efficacité de la méthode sur un calculateur parallèle est également discutée et illustrée.
Dans une quatrième partie, nous avons regroupé deux petites études que nous avons menées au cours de nos recherches pour résoudre l'équation des ondes à 1D (ondelettes et volumes finis).
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Lecampion, Brice. "Sur l'identification des paramètres des lois de comportement des roches argileuses." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2002. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002114.
Full textAbstract:
Ce travail a pour but de mettre au point des méthodes d'identification des paramètres constitutifs des roches argileuses. Dans le cadre du projet de laboratoire de recherche souterrain de l'ANDRA, il est nécessaire de développer ce type de méthodes en vue de l'interprétation des nombreuses mesures qui seront pratiquées sur site. On s'est focalisé sur deux aspects rhéologiques majeurs du comportement de ce type de roche: le comportement poroélastique d'une part et le comportement élasto-viscoplastique d'autre part. La première partie se focalise sur l'identification des paramètresporoélastiques. Le chapitre 2 rappelle le problème direct et discute un certain nombre de points importants concernant le problème inverse d'identification. Le troisième chapitre est dédié à la formulation des techniques de calcul de gradient pour le cas poroélastique linéaire. La résolution numérique par éléments finis est discutée. Les méthodes de Différentiation directe et de l'état adjoint sont validées sur un exemple numérique bidimensionnel à l'aide du code de calcul par éléments finis Cast3M. Uidentificationdes coefficients poroélastiques des roches argileuses de Meuse Haute-Marne à partir d'essais de laboratoire est discutée en détail dans le chapitre 4. L'utilisation de solutions semi-explicites approchées des problèmes directs permet d'obtenir une méthode d'identification rapide. La deuxième partie du mémoire porte sur l'identification des paramètres élasto-viscoplastiques. Les traits ducomportementviscoplastiques des roches argileuses de Meuse Haute-Marne sont discutés dans le chapitre 5 sur la base des résultats expérimentaux. La modélisation de ce comportement est envisagée. On propose notamment un modèle viscoplastique avececrouissage isotrope non linéaire permettant de reproduire les essais. Les paramètres de cette loi de comportement sont identifiés sur un essai de fluage unîdîmensionnelen conditions drainées. Les déformations différées proviennent alors du comportement poroélastique et viscoplastique de la roche. On montre qu'il est possible de séparer ces deux phénomènes. Tous les paramètres poro-elastoviscoplastiques sont identifiés,une solution semi-explicite de l'essai de fluage est utilisée. Le chapitre 6 présente une méthode d'identification des paramètres élasto-viscoplastiques dans le cas général. Comme déjà présenté au cours du présent chapitre, l'identification se ramène à la minimisation d'une fonctionnelle coût. Le gradient de la fonctionnelle est calculé par Différentiation Directe. La méthode de Différentiation directe est développée dans Cast3M pour la loi élasto-visco-plastique de Norton-Hoff. L'identification des paramètres de cette loi sur des configurations unidimensionelleset bidimensionnelles d'ouvrages souterrains revêtus ou non est ensuite présentée. Les mesures sont simulées par un premier calcul direct puis éventuellement perturbées. L'unicité et la stabilité de ce problèmed'identification sont discutées. La méthode est ensuite appliquée dans le chapitre 7 à un cas réel : le tunnel de la Chamoise. Des modélisations unidimensionnelles et bidimensionnelles en déformation plane sont utilisées pour résoudre le problème direct. Les hypothèses de modélisation sont justifiées. Les paramètres obtenus permettent de reproduire convenablement les données. L'étude de ce cas réel permet également d'émettre un certain nombre de recommandations sur les dispositifs de mesure in situ en vue de l'identification des paramètres des lois de comportement.
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Schmittbuhl, Jean. "Failles et séismes : quelques approches statistiques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00819860.
Full textAbstract:
Cette thèse propose différentes approches statistiques permettant de caractériser la géométrie des failles et la dynamique des tremblements de terre. La formation des failles est considérée comme le résultat d'une localisation spatiale de la déformation fragile de la lithosphère et la sismicité comme sa localisation temporelle. La partie i est consacrée à l'étude de la géométrie des failles. Au cours du chapitre i.1, nous montrons qu'au premier ordre, la surface de la faille est auto affine avec un exposant de 0.8. Nous examinons également des surfaces de fracture à l'échelle du laboratoire et obtenons une propriété similaire d'auto-affinite. Nous supposerons dans la suite du travail que failles et surfaces de fracture sont identiques statistiquement. Dans le chapitre i.2, nous nous intéressons aux implications géophysiques de ces résultats, et en particulier à quelques propriétés lors d'une déformation quasi statique (i.e. Non sismique) de la faille. Le contact normal et élastique entre deux surfaces auto affines est estime à partir d'arguments d'échelle. Nous montrons que l'ouverture de la faille évolue de façon non triviale en fonction du cisaillement horizontal, impliquant l'exposant d'auto-affinite. Nous nous concentrons également sur les propriétés de transport (percolation de fluides a seuil) ainsi que leur évolution lors de mouvements lents de la faille (e.g. Evolutions de la perméabilité et du transfert de chaleur). La partie ii traite de la déformation sismique le long de la faille. Dans le chapitre ii.1, nous analysons la création de l'interface lors du processus de fracturation. Expérimentalement, nous suivons le développement de la rugosité à partir d'une initiation rectiligne jusqu'au régime permanent (i.e. Surface auto affine). Numériquement, nous étudions la formation de la rugosité d'un front de fracture en mode i, lors d'une propagation plane et quasi-statique, en utilisant une formulation perturbative (au premier ordre). Des coefficients dynamiques sont estimes. Le chapitre ii.2 fournit un panorama bibliographique des propriétés de frottements statique et dynamique de la faille ainsi qu'une présentation des deux contributions que nous avons développe dans ce domaine. Au cours du dernier chapitre ii.3, nous montrons, d'une part, les résultats de l'influence sur le frottement, de la géométrie auto affine, en régime inertiel. D'autre part, nous étudions un modèle dynamique de patin ressort. Lors d'un chargement lent (i.e. Conditions lithosphériques), une approche thermodynamique permet une description déterministe du système. A chargement rapide, la dynamique du système change significativement: des ondes solitaires apparaissent. Nous proposons une caractérisation analytique de ces ondes. Pour finir, nous mettons en correspondance le frottement d'un massif élastique bidimensionnel avec le modèle de patin ressort grâce à un processus de normalisation.
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Radiguet, Mathilde. "Etude des séismes lents et du chargement intersismique dans la région de Guerrero au Mexique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00658355.
Full textAbstract:
Les observations récentes ont mis en évidence la diversité des régimes de glissement des failles, et particulièrement l'existence de glissements asismiques transitoires, les séismes lents. Ce travail a pour objectif la compréhension de l'impact de ces séismes lents sur le cycle sismique. La zone étudiée correspond à la zone de subduction du sud du Mexique, au niveau de la lacune sismique de Guerrero. A partir de mesures de déplacement de surface, principalement par GPS, le glissement sur l'interface de subduction est modélisé par des dislocations dans un milieu élastique. Cette analyse nous permet de contraindre l'évolution spatio-temporelle de deux épisodes de glissements lent (2006 et 2009-2010), ainsi que le couplage de l'interface de subduction. Nos résultats montrent une certaine variabilité dans l'évolution spatio-temporelle des deux glissements étudiés : le séisme lent de 2006 présente clairement une propagation du glissement, à une vitesse d'environ 1 km/jour ; le séisme lent de 2009-2010 présente deux sous-évènements, l'occurrence du deuxième sous-évènement étant liée au déclenchement par le séisme de Maule au Chili. Nos résultats mettent également en évidence les variations latérales dans le couplage intersismique de l'interface de subduction : le couplage dans la lacune sismique de Guerrero étant 4 fois plus faible que le couplage de part et d'autre de la lacune. Ainsi la majeure partie du glissement est accommodée par les séismes lents dans la lacune sismique de Guerrero.
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Eddounia, Fadoua. "La microphysique des cirrus a l'echelle du globe : Correlation avec les proprietes atmospheriques et meilleure representation dans les modeles de climat." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001049.
Full textAbstract:
Les nuages jouent un rôle capital dans la modulation des échanges énergétiques du système terre-atmosphère. En effet, ils réfléchissent une partie du rayonnement solaire contribuant ainsi au refroidissement de l'atmosphère, et ils piègent une partie du rayonnement infrarouge terrestre contribuant ainsi au réchauffement de la terre. La compétition entre ces deux effets opposés est gouvernée par les propriétés physiques et microphysiques des nuages. En général, les nuages bas avec leurs faibles altitudes et leurs fortes épaisseurs optiques réfléchissent davantage de rayonnement solaire et ont ainsi une tendance au refroidissement. Par contre, les cirrus, à cause de leurs faibles épaisseurs optiques, sont relativement transparents au rayonnement solaire et en même temps captent une partie du rayonnement tellurique infrarouge et le réémettent vers le sol contribuant ainsi au réchauffement de l'atmosphère et de la surface terrestre. L'étude du climat et de son évolution, par les modèles de climat, nécessite une bonne prise en compte des effets radiatifs des nuages. Pour le moment, la détermination de ces effets radiatifs a été identifiée par le IPCC « Panel Intergouvernemental sur le changement de climat » comme l'une des sources principale d'incertitude sur la prédiction du climat. L'impact radiatif des cirrus (nuages des hautes altitudes) est en particulier mal pris en compte dans certains modèles à cause de l'extrême variabilité des tailles et formes des cristaux de glace de ces nuages. En effet, dans certains modèles, la distribution de taille et de forme de ces cristaux est remplacée par un diamètre effectif en supposant les cristaux de forme sphérique. Des études de Kristjansson et al. (2000) sur la sensibilité de deux modèles de climat aux hypothèses sur les propriétés microphysiques des cirrus ont montré que l'incertitude résultante sur l'effet radiatif associé à un doublement de la concentration atmosphérique en dioxyde de carbone est de l'ordre de 50%. Les résultats de telles études expliquent la grande motivation de la communauté scientifique à approfondir nos connaissances sur la microphysique des nuages. Seule l'observation des propriétés des cirrus à différentes échelles permet de comprendre, et donc de mieux représenter, leur impact sur le climat. Les observations satellitaires offrent la possibilité d'étudier les propriétés des cirrus à une échelle globale et sur de longues périodes de temps. Les sondeurs TOVS (TIROS-N Operational Vertical Sounder) embarqués à bord des plate-formes de la NOAA ont déjà démontré leur capacité de restitution des propriétés physiques (altitude, température et émissivité) et microphysiques (taille des cristaux et épaisseur en glace) des cirrus grâce à leur bonne résolution spectrale dans le domaine thermique. Le travail de ma thèse s'est inscrit dans le cadre du projet Européen CIRAMOSA (CIrrus microphysical properties and their effect on RAdiation : survey and integration into climate MOdels from a combination of SAtellite observations), une collaboration entre le Laboratoire de Météorologie Dynamique, le MetOffice à Exeter en Grande Bretagne, l'Institut pour la recherche marine à Kiel en Allemagne et le Laboratoire d'Optique Atmosphérique à Lille. Ce projet avait pour objectif d'étudier les propriétés physiques et microphysiques des cirrus à partir d'observations de différents instruments satellitales ainsi que de mesures in-situ. Des corrélations entre les propriétés microphysiques des cirrus et l'état de l'atmosphère ont pu être démontrées à échelle globale, ce qui va contribuer à l'amélioration des paramétrisations des propriétés microphysiques des cirrus dans les modèles de climat pour une meilleure évaluation de leurs effets radiatifs. Le LMD a participé à ce projet par l'élaboration d'une base climatique des propriétés physiques et microphysiques des cirrus à partir des mesures des sondeurs verticaux TOVS. Cette climatologie est la première dans son genre. La première étape de mon travail de thèse (chapitre 2) est consacrée à l'évaluation de l'altitude des nuages de la base climatique TOVS Path-B, une variable très importante pour le calcul des flux radiatifs. Pour cette évaluation j'ai combiné des données TOVS Path-B avec les observations du lidar LITE proches en temps et en espace. Cette analyse a démontré qu'en général l'altitude de nuage de TOVS Path-B correspond bien au milieu de nuage. L'accord est meilleur pour les nuages bas que pour les nuages hauts. Ces derniers sont d'une part souvent plus hétérogènes et d'autre part, dans le cas d'un nuage sous-jacent, la structure verticale du nuage haut semble différente (avec un maximum du signal de rétro-diffusion plus haut). Dans le dernier cas, en moyenne, l'altitude de nuage de TOVS Path-B est sous-estimée d'environ 700m. Dans une seconde étape (chapitre 3), je me suis intéressée à l'étude des corrélations entre les propriétés microphysiques des cirrus et l'état de l'atmosphère. Les échelles spatio-temporelles mises en jeu par les processus physiques de formation des nuages se caractérisent par un large spectre de variabilité. Or, la résolution spatiale et temporelle des modèles de climat est réduite et ne permet pas de prendre en compte une telle variabilité. C'est pourquoi il est nécessaire d'établir des paramétrisations permettant la représentation de ces propriétés microphysiques dans les modèles de climat. La conception et le développement de ces paramétrisations nécessitent une bonne compréhension des liens entre la composition microphysique des nuages et les processus de génération de ces nuages. Jusqu'à présent les corrélations entre les propriétés microphysiques des nuages et l'état de l'atmosphère ont été étudiées lors de campagnes de mesures in-situ et donc dans des zones et pour des périodes limitées. La base de données TOVS Path-B des propriétés microphysiques des cirrus, avec sa couverture globale et une durée de quatre années, nous a permis d'étudier à l'échelle du globe la cohérence de ces corrélations identifiées lors des campagnes régionales. Dans un certain nombre de modèles de climat, la taille effective des cristaux de glace ou l'épaisseur en glace des cirrus sont paramétrisées en fonction de la température de nuage. Nos analyses avec les données TOVS Path-B ont démontré que cette corrélation n'existe pas à échelle globale. Pour aller plus loin, j'ai cherché à étudier l'effet de la dynamique et la thermodynamique de l'atmosphère sur les propriétés microphysiques des cirrus. Pour cette étude, j'ai combiné les propriétés des cirrus de TOVS Path-B avec les paramètres atmosphériques des ré-analyses du ECMWF. Nos études ont démontré le rôle important que jouent les vents (horizontaux et verticaux) et l'humidité de l'air dans la modulation des propriétés microphysiques des cirrus. En général, dans les situations de forts vents verticaux et horizontaux, les cirrus ont une taille effective de cristaux de glace plutôt faible. De même, l'épaisseur en glace des cirrus baignant dans une atmosphère humide contenant de forts courants ascendants est plutôt grande. La dernière partie de ma thèse (chapitre 4) est dédiée à l'étude de la cohérence des paramétrisations des propriétés de diffusion des cristaux de glace entre le domaine thermique et le domaine solaire. Ces propriétés de diffusion dépendent de la taille effective des cristaux de glace, de la forme de ces cristaux et de la longueur d'ondes. La non-régularité des formes de cristaux de glace des cirrus fait que le traitement de la diffusion et de l'absorption du rayonnement par ces cristaux ne peut se faire que par des méthodes approchées. Nous avons déterminé les flux radiatifs au sommet de l'atmosphère en présence de cirrus à partir du modèle de transfert radiatif utilisé dans le modèle de climat britannique du MetOffice. Les propriétés physiques des cirrus provenant de TOVS Path-B, ainsi que les propriétés microphysiques établies à partir des mesures dans le domaine thermique, ont été utilisées pour calculer les albédos, qui ensuite ont été comparés aux albédos observés de ces cirrus. Ces derniers ont été déterminés par le radiomètre ScaRaB. Trois paramétrisations des propriétés de diffusion des cristaux de glace ont été testées. Ces paramétrisations ont été développées à partir de principes physiques différents ainsi que de différentes hypothèses sur la forme des cristaux de glace. En supposant des cristaux en forme de colonnes hexagonales (Fu, 1998) les observations ne sont en accord avec les calculs que pour des cirrus de faible épaisseur en glace. Les albédos calculés à partir de la paramétrisation de Baran (2003) pour des cristaux en forme d'agrégats sont bien plus en accord avec les albédos observés pour autant que le diamètre effectif des cristaux augmente avec l'épaisseur en glace des cirrus.
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Calo', Marco. "Tomographie des zones en subduction en utilisant les séismes locaux: développements méthodologiques et applications pratiques à la plaque Ionienne." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00438598.
Full textAbstract:
La sismicité sous la mer Tyrrhénienne méridionale et le sud de l'Italie est essentiellement attribuée à la subduction de la lithosphère océanique Ionienne qui s'enfonce dans le manteau Tyrrhénien jusqu'à 500 km de profondeur. Les tomographies proposées à ce jour n'ont pas une résolution suffisante pour distinguer les différentes structures géologiques à grande profondeur, laissant donc encore de nombreuses questions ouvertes concernant la géodynamique régionale. Dans ce travail on a en développé des aspects méthodologiques qui mettent en œuvre une nouvelle technique de post-processing appelée WAM (Weighted Average Model). Cette méthode nous a permis d' obtenir des modèles de vitesse à haute résolution de la région sud Tyrrhénienne en réalisant une tomographie sismique 3D des ondes P et S. Avec WAM on a ainsi pu reconstruire la géométrie 3D du slab Ionien et proposer un nouveau scenario géodynamique pour la région basé sur de considérations pétrologiques.
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Lussou, Philippe. "Calcul du mouvement sismique associé à un séisme de référence pour un site donné avec prise en compte de l'effet site : méthode empirique linéaire et modélisation de l'effet de site non-linéaire." Phd thesis, Grenoble 1, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00685419.
Full textAbstract:
Deux approches sont mises en oeuvre pour calculer le mouvement sismique associé à un séisme de référence en considérant les conditions locales du site étudié : " loi empirique " et " site spécifique". Dans la première partie de la thèse (approche " loi empirique"), de nouvelles lois d'atténuation sont déterminées à l'aide des données du réseau japonais K-NET. La classification de site se fait à l'aide de VS 30 (célérité moyenne des ondes de cisaillement sur 30 mètres de profondeur) mesuré in situ et/ou de Fo (fréquence prédominante du site déterminée à l'aide d'enregistrements de séismes). A l'aide de ces deux paramètres, de nouveaux systèmes de classification de site sont proposés et appliqués au spectre de réponse en accélération, ainsi qu'à d'autres paramètres de description du mouvement sismique (durée, intensité, etc). Dans la deuxième partie de la thèse le site étudié est décrit par un milieu stratifié horizontal composé de couches homogènes dont le comportement est modélisé par simulation numérique. Trois codes de calcul sont utilisés pour évaluer l'effet de site non linéaire : SHAKE (linéaire équivalent), NOAH et CYBEROUAKE (non linéaires). Les tests réalisés dans cette partie ont mis en évidence les faiblesses du modèle linéaire-équivalent par rapport aux modèles non linéaires pour les fréquences supérieures à 5 Hz. Par ailleurs, des calculs effectués à partir d'enregistrements obtenus à Port Island et Kushiro Port (Japon) ont montré l'intérêt d'utiliser des enregistrements obtenus en profondeur pour réaliser des calculs non linéaires. A la suite de ces tests, le site du Synchrotron (Grenoble) est étudié afin d'évaluer l'influence du comportement mécanique des couches superficielles de sol sur le mouvement sismique. Il ressort de cette étude que le mouvement sismique prévisible sur le site étudié dépend davantage de l'effet de site global dû à la géométrie tri-dimensionnelle de la cuvette grenobloise que de l'effet de site local (sols superficiels).
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Pessel, Marc. "Tomographie électrique: Développements Méthodologiques et Applications." Phd thesis, Université Rennes 1, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675125.
Full textAbstract:
La tomographie électrique est une méthode géophysique permettant d'obtenir la répartition de la conductivité des roches à partir de mesures de potentiel électrique. Une large partie de cette thèse est constituée d'un développement méthodologique concernant l'interprétation des données électriques. ~interprétation des données se décompose en deux problèmes : le problème direct et le problème inverse. Le problème direct permet d'obtenir le champ de potentiel électrique en fonction de la distribution de conductivité. Il permet donc de tester les modèles de conductivité fournis par le problème inverse qui explorent l'espace des solutions afin de converger vers le meilleur modèle. Le problème direct est résolu numériquement via une méthode mu Itigrille qui permet de résoudre rapidement de larges systèmes linéaires. Une paramétrisation multi-échelle et adaptative est utilisée pour la résolution du problème inverse. Cette paramétrisation évolue pendant le processus d'inversion afin d'aboutir à une paramétrisation optimale. Ceci rend le problème fortement non-linéair e et donc seules des méthodes inverses pleinement non-linéaires comme le reouit simulé sont envisageables. Le couplage du recuit simulé et de la descente du simplexe permet d'obtenir une méthode inverse hybride. Les tests synthétiques ont permis de montrer l'intérêt d'une paramétrisation multi-échelle adaptative. Effectivement lorsque cette paramétrisation devient optimale pour le modèle considéré, la décroissance de la fonction coût est relativement brutale, l'inversion converge alors rapidement vers le meilleur modèle. L'interprétation de données électriques réelles a été réalisée sur un terrain relativement simple et bien documenté. La distribution de résistivité obtenue a été comparée avec les résultats d'une analyse en ondelettes continue et des données de carottage. On a alors abouti à une bonne cohérence entre les différentes sources d'informations, permettant de valider la méthode inverse.
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Bruneton, Marianne. "Etude de la structure lithosphérique 3D du bouclier balte par l'analyse des ondes de Rayleigh." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719966.
Full textAbstract:
La tomographie sismologique à l'échelle régionale peut donner des informations sur la structure profonde des continents anciens. Nous développons une méthode de tomographie en ondes de surface, puis nous l'appliquons aux ondes de Rayleigh du projet SVEKALAPKO (bouclier Balte). Cette méthode est basée sur le tracé de rais 2D, elle tient compte de la courbure des fronts d'onde incidents. Le profil moyen en vitesse des ondes S obtenu est de 4% plus rapide que des modèles de Terre standards et ne présente pas de zone à moindre vitesse. La comparaison avec des données issues de xénolithes implique une stratification chimique de la lithosphère. Le modèle 3D présente des variations latérales de +/-3% attribuées à des différences de composition des roches. La limite Archéen-Protérozoïque n'a pas de signature nette peut-être à cause d'une modification du manteau à grande échelle au cours du Protérozoïque et/ou de la structure complexe du domaine Protérozoïque, héritée de sa formation.
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Chaljub, Emmanuel. "Modélisation numérique de la propagation d'ondes sismiques en géométrie sphérique : application à la sismologie globale." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00716486.
Full textAbstract:
Ce travail est consacre au développement d'un outil numérique capable de modéliser la propagation 3D d'ondes sismiques à l'échelle du globe pour des distributions réalistes de vitesse et de densité. On considère les équations de l 'élastodynamique en milieu élastique isotrope et on inclut les effets de la gravité dans l'approximation de Cowling pour un état initial d'équilibre hydrostaotique. On présente d'abord une approximation aux différences finies pour modéliser la propagation des ondes S H longue période (~ 30 s) dans un manteau terrestre axisymétrique en négligeant la gravité. Dans cette description, on étudie l'effet de variations de topographie et de vitesse sur les ondes réfléchies sous les discontinuités du manteau. On développe ensuite une méthode d'éléments spectraux permettant la modélisation 3D du champ d'ondes complet en géométrie sphérique. On utilise un maillage hexaédrique non-conforme de la sphère qui s'adapte à la variation des paramètres élastiques du milieu. L'espace des multiplicateurs de Lagrange associés aux contraintes de continuité sur les interfaces non-conformes est discrétisé par une méthode de joints qui devient conforme en géométrie sphérique. La prise en compte de régions fluides est basée sur la construction d'un opérateur Dirichlet to Neumann qui couple la méthode des éléments spectraux à une méthode de sommation de modes. La méthoge est validée dans des milieux homogènes par couches puis pour des modèles de Terre moyens, en comparant les sismogrammes obtenus avec ceux calculés par une méthode de modes propres. L'implémentation parallèle et le coût de calcul de la méthode sont présentés et les perspectives sont discutées. La potentialité de la méthode permet d'envisager pour la première fois de modéliser la propagation du champ d'ondes complet dans des modèles de Terre 3D pour des périodes inférieures à 50 secondes.
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Tournerie, Benoît. "Imagerie de Réflecteurs Electromagnétiques en Régime Diffusif : Méthode et Applications en Géophysique." Phd thesis, Université Rennes 1, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675894.
Full textAbstract:
L'imagerie électromagnétique basses fréquences développée actuellement essaie de reconstruire, à partir de données de terrain, la loi de conductivité s(r) de la zone étudiée. On montre que cette approche est similaire à l'imagerie des vitesses sismiques. Ces méthodes n'offrent généralement pas la possibilité de cartographier précisément les limites des objets étudiés. L'objet de cette étude a été de développer une méthode d'imagerie permettant de visualiser des interfaces séparant deux milieux de conductivité différente. Afin de benéficier des connaissances du domaine sismique, nous avons abordé le problème par l'étude de la transformation d'un champ diffusif en un dual propagatif. Ce lien est réalisé via une équation intégrale de Fredholm de première espèce que l'on doit inverser. Deux approches ont été suivies. La première consiste à trouver une solution à cette équation par décomposition en fonctions et valeurs propres de l'opérateur d'intégration. Celle-ci nous ci permis de rendre compte du caractère mal posé de l'inversion face à des données bruitées et/ou incomplètes,et ainsi, de préciser l'importance d'introduire des informations a priori sur le modele pour régulariser le problème inverse. Dans la seconde approche, nous avons développé une inversion numérique de l'équation intégrale. Nous avons utilisé un algorithme de recuit simulé couplé avec la méthode de descente du simplexe. La réunion de ces deux méthodes nous permet d'explorer le domaine continu des solutions. Des données synthétiques 10 et 20 ont été traitées (l'inversion 20 se fait par juxtaposition d'inversions 10). Les résultats de ces inversions montrent que la position des réflecteurs est résolue correctement (tout du moins pour les premiers d'entre eux). Ceci est très important pour le développement futur d'une migration des images obtenues. La loi de conductivité s(r) peut être estimée approximativement à partir des amplitudes des réflecteurs. Une application de cette méthode d'imagerie a été réalisée sur des données enregistrées au Canada (données Coprod2 fournies par A. Jones (Geological Survey of Canada)). L'inversion séparée des données des deux modes de polarisations TE et TM nous montre la présence d'un premier réflecteur s'interprétant comme la limite entre le Paléozoïque supérieur et inférieur, et d'un second, plus profond, représentant le sommet d'un bloc conducteur sans doute à l'origine de l'anomalie de conductivité NACP (North American Central Plain) préalablement identifiée par des données GDS (Geomagnetic Oeep Sounding). Une seconde application traite des données que nous avons recueillies sur le terrain le long d'un profil de sismique réflexion en Bretagne (France). Les résultats préliminaires de l'analyse des résistivités apparentes et des phases de la partie nord du profil met en évidence deux zones situées de part et d'autre du contact de la Baie de la Fresnaye avec des contrastes en conductivité opposés: Résistant sur Conducteur (R/C) au nord du contact et Conducteur sur Résistant (C/R) au sud.
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Pfeffer, Julia. "Étude du cycle de l'eau en Afrique sahélienne : Approche multidisciplinaire et apport de la gravimétrie terrestre et spatiale." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00665117.
Full textAbstract:
Au regard de la variabilité climatique et des activités humaines, un intérêt croissant a été porté au cours des dernières décennies à l'observation des ressources en eau, leur évolution et leur quantification. Les méthodes géodésiques examinent la forme de la Terre et son champ de gravité. Elles sont sensibles à la redistribution des masses d'eau à la surface terrestre, à des échelles spatiales variant de la parcelle au continent et s'avèrent de ce fait être des outils de choix pour suivre la variabilité des ressources en eau. Dans le cadre des projets AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) et GHYRAF (Gravité et Hydrologie en Afrique), une série d'actions en gravimétrie, géodésie, géophysique, et hydrologie a été orchestrée sur un site pilote situé au sud-ouest du Niger, à 70 km de sa capitale Niamey. L'influence de la mousson ouest africaine sur le champ de pesanteur est étudiée à l'échelle locale par des mesures in - situ et, à l'échelle continentale, par des mesures satellitaires. Le signal gravimétrique observé est interprété en terme de variabilité hydrologique, afin d'accéder aux paramètres hydrogéologiques locaux comme la porosité de drainage de l'aquifère. Les incertitudes liées à la présence d'eau dans les premiers mètres de sol sont évaluées à l'aide de mesures d'humidité in-situ. Les valeurs de porosité estimées par gravimétrie sont comparées aux valeurs estimées par résonance magnétique protonique, illustrant la cohérence de ces deux méthodes géophysiques de sensibilités différentes (résolution spatiale et temporelle, objet imagé). L'hétérogénéité spatiale des stocks d'eau est appréhendée, à l'échelle du bassin versant (~2.5 km2), par une saison de mesures intensives de microgravimétrie. Des variations dynamiques de la gravité de faible à moyenne amplitude (≤ 220 nm s-2) sont détectées et analysées avec minutie afin de mieux évaluer la variabilité intrasaisonnière des différents réservoirs hydriques en présence. L'hétérogénéité de stockage dans la zone vadose apparaît comme la source principale de variabilité spatiale du signal gravimétrique à l'échelle locale (< 1 km).
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Khattach, Driss. "Paléomagnétisme de formations paléozoiques du Maroc." Phd thesis, Université Rennes 1, 1989. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653524.
Full textAbstract:
Les travaux décrits dans ce mémoire entrent dans le cadre de l'étude d es relations paléogéographiques entre l'Europe et l'Afrique au cours des temps Paléozoique modèles évolutifs ont été proposés sur la base d'études paléomagnétiques ou biostrat Ils présentent certaines similitudes mais aussi des différences. Pour pouvoir valider c schémas, nous avons entrepris des études paléomagnétiques sur le Paléozoique du M 600 échantillons ont été prélevés dans la Meseta et dans l'Anti-Atlas, sur des formatio s. Plusieurs igraphiques. es différents aroc. Ainsi, ns diverses, dont l'âge varie du Précambrien terminal au Dévonien. Les composantes d'aimantation isolées ont permis de calculer des pôles paléomag nétiques qui ont ét~ comparés à une courbe de dérive pour l'Afrique pour la période 650-290Ma. A possible de dater au Permien les réaimantations qui ont affecté partiellement ou tot roches des deux domaines étudiés. Dans le cas de l'Anti-Atlas, les pôles calculés composantes d'aimantation interprétées primaires sont en très bon accord avec 1 référence. Par contre les données de la Meseta ne concordent pas avec les pôles supposés de même âge. La différence en paléolatitude au Cambrien entre l'Afrique côtière est de l'ordre de 45° (,;:;5000km), Le fit de Bullard pour le Permien montre Nord de la côte Est de l'Amérique du Nord était la plus proche de la Meseta au sein d Après comparaison entre les paléolatitudes du craton Nord Américain et de la Meseta qu'il y a compatibilité parfaite à 520Ma. Etant donné l'indétermination sur la 10 données paléomagnétiques ne permettent pas de déduire l'appartenance de la Meseta Marocaine au craton Nord Américain. Il faudrait pour cela disposer non pas d'un pôle unique mais d'une trajectoire de pôle suffisamment discriminante ou bien faire appel à d'autres méthodes paléogéographiques (biostratigraphie ... ). Les réaimantations permiennes observées sur l'ensemble des échantillons, masquent totalement tout signal magnétique antérieur dans les calcaires silurodévoniens, ce qui empêche de contraindre les modèles paléogéographiques très discutés pour cette période.
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Pinel, Virginie. "Transport et stockage de magma: suivi par interférométrie radar satellitaire et modélisation." Habilitation à diriger des recherches, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00840823.
Full textAbstract:
Dans une perspective de gestion de l'aléa volcanique, il est essentiel d'être capable de détecter, suffisamment tôt, un apport superficiel de magma et sa migration éventuelle vers la surface. Il est ensuite important de pouvoir prévoir la localisation de l'éruption à venir, son amplitude et le risque de déstabilisation de l'édifice volcanique associé. Dans ce manuscrit, je mets en perspective mes travaux de recherche qui concernent, à la fois, le suivi spatio-temporel de la migration du magma par mesure radar satellitaire et le développement de modèles mécaniques dynamiques prenant en compte le couplage entre un fluide, le magma, et un solide, le milieu encaissant. Ces modèles ont pour objectif de permettre l'interprétation conjointe de différents observables, dont les mesures de déformation, en vue d'obtenir une information prédictive sur la progression du magma en profondeur.
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Lacombe, Céline. "Propagation des ondes élastiques dans la lithosphère hétérogène : modélisations et applications." Phd thesis, Grenoble 1, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00759982.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour but d'évaluer l'hétérogénéité crustale et de comprendre son effet sur la propagation des ondes sismiques. Nous étudions l'énergie de la coda de sismograrnrnes courte période. Pour cela, nous simulons la propagation des ondes en milieu hétérogène en résolvant l'équation de transfert radiatif (ETR) par des méthodes Monte Carlo, La première partie de cette thèse est effectuée dans l'approximation acoustique. Nous résolvons l'ETR dans un milieu composé d'un guide d'ondes hétérogène (la croûte) et d'un demi espace transparent (le manteau). Ces simulations sont comparées aux observations de la coda de séismes régionaux français, Cette étude nous permet de définir un modèle simple pouvant expliquer l'atténuation des ondes Lg directes et de leur coda en temps et en distance. Nous montrons qu 'en France l'atténuation produite par les diffracteurs est de l'ordre de l'absorption anélastique, Dans un deuxième temps, nous étudions la possibilité d'imager un contraste latéral d 'hétérogénéité dans les volcans, Avec des simulations numériques, des analyses de données et des expériences en laboratoire, nous montrons qu'un contraste latéral d'hétérogénéité influence fortement la répartition spatio-temporelle de l'énergie de la coda. La seconde partie est consacrée à la diffusion multiple des ondes élastiques dans un milieu stratifié composé d'un guide d'onde hétérogène d'épaisseur H (croûte) et d'un demi espace homogène (manteau).Une étude de coda-Q montre que la fuite vers le manteau est gouvernée par le libre parcours moyen de transport. L , et cela même si L > > H . Nous montrons également que les valeurs de coda-Q obtenues sont, pour un L donné, identiques à celles mesurées en acoustique. Enfin, nous étudions le phénomène d'équipartition (stabilisation du rapport entre l'énergie des ondes S et P) . Nous montrons que la valeur de stabllisation du rapport dépend de l'anisotropie de scattering et de L.
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Champenois, Johann. "Caractérisation des déformations tectoniques inter-sismiques de l'île de Taiwan par interférométrie radar." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00702283.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur la détection et la mesure des déformations tectoniques inter-sismiques de surface sur l'île de Taiwan, dont la formation résulte de la collision active entre les plaques tectoniques Eurasienne et Philippines (avec une vitesse de convergence de 8,2 cm/an). Nous utilisons pour cela la méthode interférométrique des réflecteurs persistants (aussi appelée PS). Cette méthode est basée sur l'analyse d'une série d'images radar acquises à différentes dates sur une même zone. Son intérêt majeur est de pouvoir effectuer un suivi spatio-temporel des faibles déformations avec une densité de points de mesure nettement plus élevée que celle offerte par les réseaux de mesure géodésiques. Nous utilisons par ailleurs des données PALSAR du satellite japonais ALOS opérant en bande L (avec une longueur d'onde de 23,6 cm), qui permettent d'améliorer grandement les résultats interférométriques sur les zones à fort couvert végétal. Nous montrons que l'utilisation combinée de la technique PS et des données ALOS fournit de nouveaux éléments notoires dans le cadre du suivi des déformations inter-sismiques de Taiwan. Nous calculons sur différentes zones de l'île des cartes des déplacements moyens de la surface terrestre, ainsi que les séries temporelles de das déplacements associées (avec une mesure de déplacement pour chaque date d'acquisition radar). Trois zones majeures de la collision actuelle ont été sélectionnées et les résultats obtenus sont sans précédent. La Vallée Longitudinale, située à l'Est de l'île entre la Chaîne Centrale et la Chaîne Côtière, absorbe envionr 1/3 de la convergence totale; le raccourcissement horizontal mesuré au travers de la vallée est d'environ 3 cm/an. La déformation se localise principalement sur la faille de la Vallée Longitudinale, pour l'essentielle de manière asismique. La carte des déplacements moyens calculée sur la période 2007-2010 nous permet de localiser cette faille inverse avec une grande précision (entre 50 et 100 mètres), améliorant ainsi grandement les précédentes cartes. Nous estimons également le taux de glissement inter-sismique de la faille (variant entre 1 et 3,2 cm/an), et analysons ses variations spatio-temporelles. Ces résultats sont en accord avec les données de mesure par GPS continu. La péninsule de Hengchun, au Sud de l'île, permet d'étudier les déformations les plus récentes observables à Taiwan. Cette péninsule est située au sommet du prisme d'accrétion actuel, et la structure tectonique majeure est la faille inverse de Hengchun. Sur cette zone, la trace au sol de la faille est mise en évidence et cartographiée. Le taux de glissement inter-sismique y est estimé à environ 1 cm/an. Enfin, nous menons une étude des déformations lentes affectant la Plaine Côtière, au Sud-Ouest de l'île. Plusieurs types de déformation y sont observés entre 1995 et 2010: le soulèvement de l'anticlinal de Tainan, la subsidence de la plaine de Pingtung, l'activité de la faille de Fengshan et la subsidence autour de la rivière Choshui.
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Brito, Daniel. "Approches experimentales et theoriques de la dynamique du noyau terrestre : tourbillon geostrophique de gallium liquide dans un champ magnetique, anisotropie et rotation de la graine, chemins d'inversion." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00683525.
Full textAbstract:
J'ai étudié durant ma thèse quatre problèmes physiques et magnétohydrodynamiques intervenant dans le noyau terrestre. Chaque étude fait l'objet d'une partie indépendante de ce mémoire. Les deux premières parties s'appuient sur des expériences en laboratoire et les deux dernières reposent sur des calculs théoriques et numériques. La première partie traite de l'étude expérimentale d'un tourbillon vertical de métal liquide (gallium) soumis à un champ magnétique transverse. Nous avons étudié l'effet simultané des forces de Coriolis (dues à la rotation) et des forces de Lorentz (dues au champ magnétique) sur une structure dynamique analogue à celles qui pourraient* être présentes dans le noyau liquide (colonnes convectives geostrophiques). Les mesures expérimentales (vitesse du fluide, champ magnétique induit, différences de potentiels électriques, température) sont interprétées à l'aide d'un modèle rendant compte de la dynamique du tourbillon et de la distribution des courants électriques en son sein . Les forces de Coriolis rigidifient l'écoulement selon l'axe de rotation alors que l'effet principal du champ magnétique est d'une part, de freiner le fluide, et d'autre part, d'agrandir la partie centrale du tourbillon; cet élargissement concorde avec la présence de colonnes géostrophiques de grand diamètre dans le noyau liquide. Les mesures expérimentales de dissipation ohmique (effet Joule) ont permis de montrer quant à elles que le champ magnétique toroïdal de grande échelle dans le noyau liquide ne peut excéder 25 mT si la convection s'y déroule sous la forme de colonnes géostrophiques. La deuxième partie traite de cristallisation expérimentale de gallium . L'objectif est cette fois de comprendre l'origine de l'anisotropie élastique de la graine terrestre. Nous avons suivi expérimentalement les vitesses de cristallisation et analysé la texture des cristaux de gallium. L'anisotropie élastique mesurée au sein des polycristaux de gallium (méthode ultrasonore) montre que l'orientation des axes cristallins n'est pas déterminée par la direction du flux de chaleur, mais plutôt guidée par l'orientation de germes initiaux. Nous avons de plus montré que la texture des cristaux de gallium est indépendante des conditions de solidification tels la vigueur de l'écoulement ou le champ magnétique imposé. Il est conclu que l'anisotropie de la graine pourrait être causée par une orientation préférentielle du réseau cristallin de fer, cette orientation étant déterminée par les germes initiaux présents au centre de la graine. La troisième partie traite d'un problème de couplage électromagnétique entre le noyau liquide et la graine solide; ce travail est motivé par de récentes études sismologiques s'attachant à mesurer une rotation différentielle de la graine par rapport au manteau terrestre. Nos simulations numériques montrent que le couplage électromagnétique est extrêmement efficace entre la graine et le noyau: le couple synchronise la vitesse de rotation de la graine solide à la vitesse du fluide avoisinant dans le noyau liquide. Dans le cadre de nos hypothèses, une relation est établie entre le champ magnétique toroïdal présent dans le noyau liquide et la superrotation de la graine; cette relation suggère qu 'une détermination précise de la rotation différentielle de la graine pourrait donner accès à l'intensité du champ magnétique toroïdal présent dans les profondeurs du noyau. La quatrième partie traite d'un problème de couplage électromagnétique entre le noyau liquide et le manteau solide; nous avons étudié l'influence d'une couche D" hétérogène (en conductivité électrique) présente à la base du manteau sur les chemins d'inversion d'un dipôle magnétique. Le couplage électromagnétique hétérogène résulte en une rotation différentielle entre le noyau et le manteau; cette rotat ion est très lente (à l'échelle de temps des inversions) et ne peut expliquer l'existence éventuelle d'un confinement longitudinal des Pôles Géomagnétiques Virtuels (PGV) pendant les inversions du champ magnétique.
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Mialle, Pierrick. "Contribution d'un modèle 3D de tracé de rayons dans un milieu complexe pour la localisation de sources infrasonores." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653258.
Full textAbstract:
La localisation des sources infrasonores est un exercice difficile, de par les grandes distances de propagation en jeu et en raison de la complexité du milieu atmosphérique. La compréhension de la propagation des ondes, le rôle et l'influence de l'atmosphère et de ses variations spatiales et temporelles, la connaissance des sources et des différents paramètres de détection, mais aussi la configuration et la répartition des stations du réseau de surveillance sont autant d'informations essentielles pour appréhender cet exercice. Dans l'optique de de l'obtention de localisations précises des évènements infrasonores, deux méthodes de construction de tables de propagations dépendant des stations, de la date et de l'heure sont introduites. Ces tables se basent sur des simulations par tracé de rayons par WASP-3D Sph (Windy Atmospheric Sonic Propagation), outil intégrant l'estimation de l'amplitude à l'aide de rais paraxiaux et la prise en compte des champs de vents horizontaux, en espace et en temps, le longs des trajectoires des rais. Les deux méthodes sont ensuite discutées et leurs performances comparées. Les tables sont centrées sur le récepteur, elles décrivent les variations spatiales des principaux observables infrasonores. Celles-ci offrent alors un instantané de la propagation atmosphérique dépendant de la distance entre la source et le récepteur, pour tout type de phases simulées. Pour chaque trajectoire de rai, les paramètres de propagation tels que la célérité, la déviation d'azimut, l'atténuation et l'altitude de retour sont prédits et permettent la construction des tables. Ces dernières aident à identifier les phases détectées et sont intégrées dans une démarche précise de localisation de source. La procédure de localisation est ensuite testées sur plusieurs cas d'études, tels que l'explosion d'une conduite de gaz à Ghislenghien, Belgique, le 30 juillet 2004, l'explosion d'une usine militaire à Novaky, Slovaquie, le 2 mars 2007 ou encore l'explosion du dépôt de carburant de Buncefield, Angleterre, le 11 décembre 2005. Les spécificités de chacun des évènements, les paramètres de propagations et les configurations utilisées pour les trois cas sont également introduites. L'accent est mis sur la précision de la localisation et son optimisation. Une étude de validation des tables de propagation est enfin abordée en considérant des stations du Système de Surveillance Internationale (SSI) situées le long d'un méridien - I18DK (Groenland, Danemark), I51UK (Bermudes, Angleterre), I25FR (Guyane, France), I08BO (La Paz, Bolivie), I01AR (Paso Flores, Argentine), I02AR (Ushuaia, Argentine), I54US (Antarctique, États-Unis). Ces tables permettent d'évaluer les variabilités spatiales, saisonnières et quotidiennes obtenues pour différents modèles atmosphériques empiriques HWM-93/MSISE-90 et réalistes ECMWF.
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Lee, Hee-Il. "Trace de rais à 3 dimensions dans un milieu stratifié irrégulier et tomographie sismique entre puits." Phd thesis, Grenoble 1, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00720015.
Full textAbstract:
Un des buts essentiels en sismologie est de déduire des données enregistrées, certains connaissance sur la structure géologique ainsi que sur les caractéristiques physiques de l'intérieur de la Terre. L'interprétation de ces données en termes géologiques définit le problème inverse, problème étroitement lié au problème direct qui permet de simuler la réponse sismique d'un modèle décrit par un nombre fini de paramètres physlques. Dans la première partie, nous présentons une approche pour le problème direct : Celle-ci consiste (a) à décrire un milieu stratifié tri-dimensionnel par une méthode d'interpolation des fonctions splines bi-cubiques, (b) à générer automatiquement des codes de rai pour réflexions multiples, (c) à construire le sismogramme synthétique par une méthode tridimensionnelle, fondée sur la théorie des rais asymptotiques. La deuxième partie contribue à l'étude théorique et numérique de la tomographie sismique entre puits. Celle-ci permet d'estimer la vitesse des ondes sismiques à partir des durées de propagation mesurées dans un dispositif de sismique puits-à-puits. Jusqu'à présent la plupart des études concernant la tomographie sismique ont été effectuées sous l'hypothèse que les trajets de rais entre sources et récepteurs étaient rectilignes. Une telle hypothèse n'est valable que dans le cas où les hétérogénéités du milieu sont faibles. Nous avons donc développé une nouvelle méthode de tracé de rais par perturbations, que nous avons adapté à l'inversion tomographique itérative. Cette méthode est testée aussi bien avec un ensemble de données synthétiques qu 'avec des données réelles. Les résultats obtenus montrent que la résolution spatiale d'un tomogramme ainsi reconstruit est considérablement améliorée, surtout lorsque l'on applique un lissage par filtre médian au cours du processus itératif. Nous discutons également quelques unes des limitations intrinsèques de la tomographie sismique entre puits.
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Yamini, Fard Farzam. "Sismotectonique et structure lithosphérique de deux zones de transition dans le Zagros (Iran) : la zone de Minab et la zone de Qatar-Kazerun." Phd thesis, Grenoble 1, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00707751.
Full textAbstract:
Les failles importantes en coulissage orientées NS comme la faille du Zendan-Minab-Palami (ZMP) et la faille de Borazjan-Kazerun-Dena séparent des styles différents de déformation au sud de l'Iran. Le ZMP sépare la zone de collision du Zagros à la zone de subduction du Makran. Nous utilisons des données microsismiques et téléséismiques enregistrées par un réseau temporaire de 50 stations qui a fonctionné en novembre et décembre 1999. La microsismicité observée dans cette région montre une activité diffuse entre la faille de Zendan-Minab-Palami et la faille de Jiroft, limitée par la dépression du Jaz-Murian. La distribution de la sismicité en profondeur montre que nos données sont localisées entre 15-35 km, plus profond que dans le Zagros et avec une augmentation des profondeurs vers le NE. L'analyse des mécanismes au foyer montre des mécanismes en coulissage dextre et des mécanismes en chevauchement de pendage faible distribués en profondeur. L'inversion des résidus des séismes locaux montre une anomalie de vitesse plongeant vers le N associée aux séismes. La tomographie téléséismique confirme une variation importante de la structure au passage de la faille zone de Zendan-Minab-Palami, rapide sous le Zagros, lente à proximité du ZMP, qui affecte toute la croûte et le manteau supérieur. L'analyse des fonctions récepteurs montre une structure complexe sous la zone de faille de Zendan-Minab-Palami avec des conversions dans la croûte supérieure à 15 km . En revanche l'interface observée pour la région du Makran se situe à 35 km profondeur. Un réseau temporaire de 29 stations sismologiques a fonctionné en avril et juin 2002 dans la région de Borujen située dans le Zagros nord , au nord du système Qatar-Kazerun. La distribution de la sismicité dans cette région est diffuse et suit approximativement la direction des structures tectoniques, la faille de Dena, d'Ardal (MRF) et le HZF. En revanche le MZT (Main Zagros Thrust) n'est pas sismiquement actif. La sismicité est localisée entre 2-16 km de profondeur et montre des alignements verticaux à proximité de la faille d'Ardal et la faille de Dena. L'analyse des mécanismes au foyer montre des mécanismes en décrochement et des mécanismes en chevauchement. L'étude de la structure de la croûte en utilisant la méthode des fonctions récepteurs montre une conversion claire à 60 km de profondeur sans aucune variation importante au passage de la faille de Dena.
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Salis, Jean-Sébastien. "Variation séculaire du champ magnétique terrestre. Direction et Paléointensité sur la période 7.000 - 70.000 BP dans les chaînes des Puys." Phd thesis, Université Rennes 1, 1986. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675476.
Full textAbstract:
L'étude de l'aimantation de 40 unités volcaniques datées, issues de la Chaine des Puys (France), a permis une description de la variation séculaire du champ magnétique terrestre sur la période récente. L'intervalle couvert par les datations s'étend depuis 7.000 BP jusqu'à 70.000 BP . La direction paléoma~nétique du champ a été étudiée sur l'ensemble des unité s . La recherche de la paléointensité s'est effectuée, en utilisant la méthode des doubles chauffes de Thellier, sur 15 unités volcaniques parmi les plus récentes (de 7.000 à 40 . 000 BP) . Les échantillons ont été sélectionnés afin que les porteurs ma~nétiques soient, autant que possible, des mono- ou pseudo-monodomaines. Le choix s'est tout d'abord porté sur les échantillons à température de Curie élevée, MDF fort et avec un comportement the rmoma~nétique à saturation réversible. Certains sites se caractérisent par des échantillons tr~s fortement oxydés (scories) qui ont autorisé la recherche de la paléointensité en opérant à l'air libre . Cependant la plupart des sites ont été étudiés sous un vide de 10-2 torr . Bien que le choix se soit effectué parmi les échantillons les plus oxydés, ~a détermination de la paléointensité se heurte souvent aux évolutions minéralo~iques des speClmens chauffés, évolutions parfois marqu~es par la création " d'aimantation rémanente chimique . Le comportement thermoma~nétique des échantillons de la coulée de Saint Saturnin ne présenté pas les caractéristiques d'une forte oxydation, il apparait irréversible et indique la présence d'une phase magnétique riche en titane. Une valeur de paléointensité a toutefois été obtenue, en recherchant, par une étude thermomagnétique détaillée, un intervalle de température dans lequel le comportement des minéraux reste stable. Les paléointensités obtenues présentent deux caractéristiques. D'une part les coulées récentes fournissent des intensités qui souli~nent la variation s inusoidale obtenue par les résultats archéomagnétiques en Europe . Cette variation est principalement notée ici par la valeur forte (64 microteslas) fournie par la coulée de Saint Saturnin, datée à 8 . 500 BP. C'est à cette époque que se place le ~roupe de données européennes qui .s'écarte sensiblement de l'ensemble des résultats mondiaux situés autour de l'intensité actuelle. D'autre part, sur la période pré-Holoc~ne (12.000-40.000 BP), les résultats obtenus indiquent une faible intensité du champ sur tout l'intervalle étudié . Les valeurs s'échelonnent entre 20 et 40 microteslas, sans jamais atteindre l'intensité actuelle du champ, intensité qui par ailleurs constitue la moyenne mondiale sur la période Holoc~ne. La tendance sinusoidale de la variation disparait é~alement . La direction moyenne pour toutes les coulées définit un pole ~éomagnétique virtuel (PGV) situé de l'autre coté du pole ~éo~raphique par rapport au site d'échantillonna~e, cependant son intervalle de confiance à 95% contient ce pole. La faiblesse de l'intensité du champ, associée à une direction moyenne principalement dipolaire, indique une baisse notable du moment dipolaire, peut- etre accompa~née d'une baisse du moment non dipolaire . La période 35.000-45.000 BP est marquée par la présence de ce r taines directions intermédiaires liées à l'épisode inverse du Laschamp, daté à environ 40.000 BP. La présence de l'épisode du La s champ dans cette période, caractérisé par une intensité trés faible (8 microteslas), et également l'existence àe directions intermédiaires ; suggérent que les caractéristiques non dipolaires dominent le dipole à certains moments.
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Montelli, Raffaella. "Tomographie des temps d'arrivée au-delà de la théorie des rayons." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653725.
Full textAbstract:
La théorie de la diffraction prévoit que les temps de trajet des ondes avec une fréquence dominante finie sont affectés seulement par des hétérogénéités dans un volume autour du rayon obtenu par la théorie asymptotique fréquence infinie. Ce volume s'appelle la zone de Fresnel. A cause de la diffraction qui assure la continuité du front d'onde au travers des hétérogénéités, les hétérogénéités de taille inférieure à celle de la zone de Fresnel n'ont qu'un effet réduit sur le temps de trajet de l'onde arrivant à une station. Dahlen et al (2000) montrent qu'il est possible decorriger des effets de cette diffraction par une méthode de tomographie volumique qui introduit de nouveau la notion de contenu fréquentiel dans l'estimation des temps de trajet et donc dans la reconstruction du milieu. Dans cette thèse, j'étudie l'influence de cette technique d'imagerie à fréquence finie en tomographie globale sismologique des temps d'arrivée. Pour réduire les effets du à la distribution des rayons dans la Terre,distribution qui n'est pas uniformej j'introduis un maillage non-structuré pour représenter les vitesses dans la Terre. Pour définir l'influence des phénomènes de diffraction dans les résultats tomographiques, j'utilise un nombre limité de données à longue période de très haute qualité obtenues par Guy Masters (Scripps). Je fais l'inversion en utilisant l'approche classique de tomographie des temps se fondant sur la théorie des rayons et l'approche nouvelle de tomographie des temps en se fondant sur l'approche à fréquence finie. La comparaison des deux tomographies montre que les anomalies de vitesse sont sous-estimées par la théorie des rayons d'un facteur 30-60% en fonction de la profondeur. C'est bien le signe que la théorie des rayons est une approximation trop grossière pour les données à basse fréquence que l'on utilise. Pour augmenter la résolution de mon modèle tomographique, j'inverse conjointement les données à longue période déjà mentionnées avec des données haute fréquence retraitées par Bob Engdahl (Boulder). L'analyse de la compatibilité des deux bases de données est nécessaire avant de procéder à l'inversion conjointe. L'étude des temps eux-même (en fait, des écarts dans un modèle de référence) et les inversions des deux jeux de données independament montrent un très bon niveau de compatibilité. Tous les modèles obtenus montrent une très forte corrélation entre les anomalies de basse vitesse ct la position d'un très grand nombre de points chauds déjà connus. Pour estimer la validité de ces anomalies, des tests de résolution ont été réalisés de façon à identifier la profondeur des panaches. A la suite de ces tests, on peut conclure positivement que des panaches profonds se trouvent au-dessous des structures suivantes: Ascension, Açores, Canaries, Easter, Hawai, Samoa et Tahiti. Pour d'autres, l'origine profonde n'est pas confirmée et une origine plus superficielle est probable autour de 660 km comme la zone islandaise. D'autres n'ont jamais été vus avant comme au Seychelles et dans l'Ocean Indien. Enfin, dans la zone de la Mer de Coral et au Sud de Java, la tomographie a détecté des panaches montant de la frontière entre le noyau ct le manteau mais qui n'arrivent pas encore à la surface.
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Heggy, Essam. "Etude et modélisation des performances des radars sondeurs basse fréquence pour la recherche de l'eau dans le sous-sol de Mars." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011598.
Full textAbstract:
Les performances des systèmes de sondage radar sont liées à leur capacité de pénétration dans les matériaux géologiques qui constituent les sites observés. Notre thématique de recherche consiste à étudier expérimentalement les propriétés géo-électrique du sous-sol martien et à modéliser l'écho radar rétro-diffusé afin, de quantifier les capacités des futurs radars sondeurs basse fréquence (de 1 à 20 MHz) à détecter la présence de possibles réservoirs d'eau situés à quelques centaines de mètres de profondeur dans le sous-sol de Mars. Ce sont principalement les propriétés électromagnétiques des roches (permittivité électrique et perméabilité magnétique) qui contrôlent la profondeur de pénétration et l'identification de zones humides. Ainsi, la connaissance des propriétés géo-électriques et de la stratigraphie de la sub-surface de Mars est nécessaire pour modéliser et interpréter les données issues des futurs radars d'exploration martienne. Dans la première partie de notre travail nous avons effectué des mesures de permittivité électrique et de perméabilité magnétique des échantillons représentatifs des couches géologiques constituant le modèle général du sous-sol martien. Cette première étape nous a permis d'établir un profil diélectrique général de la sub-surface de Mars à 2 MHz, que nous avons ensuite utilisé pour évaluer les profondeurs de pénétration et les atténuations dans le signal radar rétro-diffusé. Dans la deuxième partie de notre travail, nous avons construit quatre modèles géologiques et géo-électriques correspondent à des contextes locaux représentant un intérêt particulier pour la recherche de lentilles d'eau dans la proche sub-surface de Mars. Ces sites pourrant constituer des cibles d'atterrissages potentiels pour les GPR de la mission Netlander. Enfin, nous avons utilisé un code FDTD pour simuler le signal radar rétro-diffusé à 2 MHz pour chacun de ces sites, en considérant les paramètres instrumentaux des GPR de la mission Netlander.
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Lignier, Vincent. "Les sédiments lacustres et l'enregistrement de la paléosismicité : étude comparative de différents cas dans le Quaternaire des Alpes Nord-Occidentales et du Tien-Shan Kyrghyze." Phd thesis, Chambéry, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00811857.
Full textAbstract:
Afin d'estimer les potentialités des sédiments lacustres à enregistrer la sismicité dans le temps et l'espace, différentes archives sont étudiées : remplissages endokarstiques, dépôts lacustres anciens exondés et récents en fond de lacs actuels. Ces recherches sont entreprises dans les cadres sismotectoniques des Alpes et du Tien-Shan. Différents types de perturbations synsédimentaires attribuables à des séismes, selon le type de sédiment et d'environnement de sédimentation, peuvent ainsi être distingués et corrélés, dans certains cas, à des séismes historiques. La Grotte " Sous les Sangle " (Ain, France) montre que I'endokarst peut être favorable à ce type d'étude, pour le Pléistocène notamment. Plusieurs petits lacs alpins d'altitude à proximité de l'épicentre du séisme historique (1905) d'Emosson (Alpes, Suisse) sont étudiés. lis montrent deux types de sédimentation, dont un semble favorable à l'enregistrement des phénomènes sismiques, mais aussi climatiques, majeurs. Dans le lac d'Anterne, sur deux siècles de sédimentation échantillonnée, les quatre plus gros séismes régionaux sont enregistrés sous forme de dépôts caractéristiques. Une corrélation entre l'épaisseur de ces dépôts, la magnitude macrosismique et la distance à l'épicentre est proposée, permettant d'entrevoir une méthode de localisation et d'estimation des paléo séismes antéhistoriques. Le bassin tectonique lacustre d'Issyk-Koul (Kirghizstan), étudié à l'affleurement, par sismique réflexions et carottages, présente des indices sédimentaires de paléo sismicité, à terre (séismites) et en fond de lac sous forme de dépôts de type homogénite L'un d'eux est reconstitué par un modèle numérique d'écoulement d'avalanche. Il apparait cependant que les plus forts séismes historiques régionaux ne sont pas tous enregistrés. Les relations entre sismicité et sédimentation lacustre sont ainsi précisées, permettant de définir les conditions propices aux études de paléo sismicité par les archives lacustres.
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Campillo, Michel. "Sismogrammes synthétiques dans les milieux élastiques hétérogènes : développement méthodologique et applications." Phd thesis, Grenoble 1, 1986. http://www.theses.fr/1986GRE10031.
Full textAbstract:
La technique de calcul de sismogrammes synthetiques par representation discrete des champs d'ondes a ete etendue aux cas de milieux comportant des couches d'epaisseur variant lateralement ou des corps diffractants. La methode employee repose sur une discretisation des frontieres et une linearisation des equations integrales traduisant les conditions aux limites en toute generalite. Le calcul de sismogrammes synthetiques a permis d'etudier les caracteristiques du rayonnement sismique produit par une source naturelle depuis la zone epicentrale jusqu'a plusieurs centaines de kilometres de distance. Il a ainsi ete examine les conditions d'emission des ondes par une fissure etendue. Les mecanisme de propagation et d'attenuation des phases sismiques regionales pg et lg ont ete etudies ainsi que les differents effets que produisent sur ces ondes les variations de profondeur et de mecanisme de la source. A partir d'enregistrements courte-periode, l'attenuation dans la croute du centre de la france a ete etudiee. Les resultats obtenus montrent une claire dependance frequentielle du facteur de qualite. La repartition geographique de ce dernier est tres correle avec les caracteristiques geologiques locales.
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Fleury, Simon. "Méthode magnétique appliquée à l'exploration multiéchelle du Bassin de Franceville." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00753300.
Full textAbstract:
Le but de ce travail de thèse est d'établir de nouveaux outils en méthode magnétique pour la caractérisation de cibles géologiques. Dans un premier temps, nous présentons des développements théoriques et numériques relatifs aux méthodes potentielles et en particulier magnétique, dans les domaines spatial et spectral. Nous généralisons l'opération de réduction au pôle afin de symétriser à l'aplomb d'une source magnétique quelconque les fonctions magnétiques caractéristiques. Ainsi, les superpotentiels sont introduits de manière originale en méthode magnétique. Nous définissons le tenseur de l'anomalie magnétique à partir des dérivées secondes du superpotentiel scalaire. Ces deux nouvelles fonctions présentent des propriétés intéressantes de symétrie permettant de faciliter l'interprétation d'une carte magnétique. Dans un second temps, nous appliquons ces résultats à l'étude du Bassin de Franceville au Gabon dans un contexte d'exploration minière. L'objectif est d'établir une nouvelle cartographie de cibles potentiellement uranifères à partir de données aéromagnétiques fournies par AREVA NC. L'étude du modèle métallogénique de l'uranium francevillien nous permet de relier la présence de pièges uranifères à l'existence d'anomalies magnétiques. Une étude multi-échelle est menée pour étudier aussi bien les couloirs de failles superficielles que le socle aimanté profond. Le tenseur de l'anomalie magnétique agissant comme un filtre directionnel se révèle particulièrement performant pour caractériser les structures 2D. Pour conclure, nos résultats sont rassemblés sur une carte structurale fournissant aux structuralistes de nouveaux indices d'intérêt économique.
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Martin, Christophe. "Géométrie et cinématique de la subduction égéenne : structure en vitesse et en atténuation sous le Péloponnèse." Phd thesis, Grenoble 1, 1988. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00709860.
Full textAbstract:
1 ° partie: Géométrie et cinématique de la subduction égéenne. Utilisant le fichier de séismes localisés parl'ISC, nous avons effectué un tri (fonction du nombre de lectures, de la couverture azimutale, des ondes pP etc ... ) concernant les séismes subcrustaux. Ce tri nous permet de définir une géométrie précise de la subduction, peu pentée sur environ 150 km, puis plongeant avec un angle de 45° jusqu'à 150 km de profondeur. Cette géométrie, qui n'est pas symétrique, est en accord avec le modèle cinématique de McKenzie . Les vecteurs glissements des mécanismes principaux, le long de l'arc, montre une grande dispersion pour les mécanismes crustaux, mais une direction moyenne similaire à celle du rapprochement Europe-Afrique pour les séismes intermédiaires. 2° partie: Structure en vitesse sous le Péloponnèse. L'inversion des temps d'arrivée de séismes locaux, enregistrés dans un réseau couvrant le Péloponnèse, montre une grande stabilité des résultats quelque soit le type d'onde considéré. Les anomalies de surface sont représentatives de la géologie de surface. Dans la croûte nous retrouvons la direction NW-SE, correspondant aux grandes unités structurales. Sous la croûte, une anomalie rapide peut être associée à la lithosphère plongeante. 3° partie: Structure en atténuation sous le Péloponnèse. Nous avons calculé le facteur Qc à partir de la décroissance de l'amplitude de la coda de séismes locaux enregistrés sous forme numérique dans le Péloponnèse. Une régionalisation du facteur Qc met en évidence une atténuation plus élevée sous le Péloponnèse que sous les bordures, ceci traduit probablement le passage d'une croûte amincie à une croûte épaisse. La variation de Qc avec la fréquence suit une loi de la forme Q, =73.5±34.5f.05±.11 similaire à ce qui est observé dans les régions à tectonique active.
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Vergnolle, Mathilde. "Rhéologie et déformation de la lithosphère continentale : apports de mesures GPS en Asie et de modèles numériques." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653541.
Full textAbstract:
Ce travail s intéresse à la cinématique et à la dynamique des déformations continentales Nous présentons le champ de vitesse 1994-2002 mesuré par GPS dans la région Mongolie-Baïkal (située au nord de l Asie) par rapport à l Eurasie Il montre que 15% de la convergence IN/EU est accommodé au nord du Tien Shan par du raccourcissement N-S et du cisaillement dextre dans l Altaï et par du déplacement vers l E-SE (3-6 mm/an) en Mongolie centrale et orientale Nos résultats suggèrent que le mouvement vers l est pourrait être contrôlé par d autres processus que la convergence IN/EU seule A partir des grands séismes de Mongolie au 20ème siècle et de l inversion des vitesses obtenues nous modélisons la déformation postsismique (relaxation viscoélastique actuelle <2 mm/an) et estimons la rhéologie de la lithosphère sous la Mongolie (manteau supérieur et croûte inférieure peu visqueux) Par une étude de redistribution des contraintes à la suite de séismes nous montrons le possible transfert de contrainte entre failles continentales séparées de centaines de kilomètres et sur des dizaines d années Enfin à partir de modèles dynamiques de la déformation en Asie validés par les données GPS en Chine Mongolie et Sibérie nous estimons la rhéologie moyenne de la lithosphère et quantifions les mécanismes de la déformation Nous montrons que bien que la collision IN/EU soit la contribution majeure à la déformation les forces de volume et la dynamique des zones de subduction sont d une importance équivalente dans les zones septentrionales et orientales de l Asie D après nos résultats l accommodation de la déformation actuelle se ferait essentiellement de manière continue mais ceci reste à confirmer.
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Chimed, Odonbaatar. "Caractérisation des effets de sites dans le bassin d'OulanBator." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00785708.
Full textAbstract:
Les principales failles actives près de la capitale de la Mongolie, Ulaanbaatar avec environ 1.2 M d'habitants, sont à moins de 20 km et pourraient produire des séismes avec des magnitudes jusqu'à 7.5. La ville est construite sur un bassin sédimentaire, d'une épaisseur jusqu'à 100 mètres, qui peut générer des effets de site. Pour quantifier leur impact sur l'amplitude et la durée du mouvement du sol, selon la fréquence, j'utilise des mesures de mouvements faibles, à 32sites, et de bruit de fond, à 104 sites. Pour cela, j'ai appliqué les rapports spectraux " horizontal sur vertical " (HV) et " site sédimentaire sur rocher " (SSR). L'analyse de la fiabilité des résultats montre que l'amplitude du rapport HV varie en fonction du niveau du bruit de fond et que lorsqu'on est en présence d'une source de bruit particulière la fréquence amplifiée se polarise perpendiculairement à la direction de cette source. Une structure de vitesse du bassin, évaluée à partir de 3 mesures en réseaux, et un modèle numérique 3D du bassin m'ont permis de produire des simulations 1D et 2D. La fréquence amplifiée (HV) est bien expliquée par la simulation 1D mais la forme du pic (SSR) se corrèle mieux avec la simulation 2D. L'extension de la durée de signal induite par le bassin a été étudiée à partir de méthodes basées sur l'Intensité d'Arias et l'analyse fréquence-temps. A certains sites du basin, la durée augmente entre 20 et 160%. L'augmentation principale de la durée du mouvement du sol est due à l'amplification 1D, une partie étant à relier à des effets 2D à 3D. Nous avons cependant besoin de mouvements plus forts pour observer et étudier des effets 2D ou 3D. Finalement, je propose une carte de la fréquence amplifiée qui est essentielle pour l'évaluation de l'aléa sismique d'Ulaanbaatar.
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De, Cacqueray Benoit. "Dispositifs Géophysiques en Laboratoire Ondes de surface, traitement d'antennes et haute densité spatiale." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00849183.
Full textAbstract:
En sismique pétrolière, les ondes de surface représentent encore un sujet d'investigation important, le plus souvent pour s'affranchir du fait qu'elles masquent les informations de la profondeur véhiculées par les ondes de volume. D'autre part, les expérimentations à l'échelle du laboratoire restent relativement peu usitées pour des études impliquant un grand nombre de points de mesure. Dans ce contexte, cette thèse a d'abord permis de valider un environnement de laboratoire automatisé, adapté à l'étude des ondes de surfaces, présentant en particulier un mélange " ondes de surface - ondes de volume " comparable à celui rencontré en sismique pétrolière. Dans un deuxième temps, ondes de surface et ondes de volume ont pu être séparées efficacement par traitement d'antennes. Après séparation, il devenait possible de suivre les variations de temps d'arrivées des ondes en présence de modification du milieu en surface et/ou en profondeur comme dans le cas d'une surveillance de réservoir d'hydrocarbure (4D). Une étude 4D complète a donc été réalisée, permettant de suivre non seulement les variations de temps d'arrivées mais également d'amplitude et de directions de départ et d'arrivées des ondes. Une méthode pour compenser les variations de vitesses parasites de la proche surface à été proposée. Cette étude de données laboratoire a été complétée par une étude utilisant des données terrains. En outre, l'adaptation d'algorithme haute résolution a permis de considérer les cas d'ondes se propageant avec des angles très voisins. Enfin, en tirant partie de la haute densité spatiale de points d'acquisitions permise par l'environnement mis en place, une étude comparée de deux dispositifs - l'un théoriquement idéal mais peu réaliste et l'autre économiquement viable sur le terrain mais moins efficace - a permis de s'attaquer au problème des ondes de surface réfléchies sur des diffractants qui perturbent beaucoup les acquisitions actuelles. Une nouvelle solution de filtrage a été proposée pour le deuxième cas.
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Boulard, Eglantine. "Stabilité de phases carbonatées en conditions mantelliques : implications pour le cycle géodynamique du carbone." Phd thesis, Institut de physique du globe de paris - IPGP, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669781.
Full textAbstract:
Le carbone est recyclé dans le manteau terrestre majoritairement sous forme de carbonates. La stabilité des carbonates lors de la subduction dans le manteau profond joue donc un rôle majeur sur le cycle géodynamique du carbone. Ce travail de thèse apporte de nouvelles contraintes expérimentales sur la stabilité des carbonates pour des conditions de pression et température pertinentes pour le manteau inférieur terrestre. Pour ce faire, les échantillons ont été synthétisés à haute-pression et hautetempérature en cellule à enclumes en diamants et analysés de manière in situ par diffraction de rayons X. Une fois ramenés à pression et température ambiante, les échantillons ont été préparés par faisceau d'ions focalisés (focused ion beam-FIB) afin d'être analysés ex situ par microscopie électronique à transmission et microscopie de rayons X en transmission. Cette étude a permis de montrer la grande stabilité des phases carbonatées par rapport à la décarbonatation et de mettre en évidence deux nouvelles phases de haute-pression des carbonates : (1) une phase obtenue dans le cas d'une composition de départ FeCO3 dès 40 GPa-1500 K (équivalent à ~1000 km de profondeur). (2) une deuxième phase décrite dans une solution solide (Fe,Mg)CO3 pour des conditions supérieures à 80 GPa-2000 K en accord avec certaines prédictions théoriques. Dans ces deux nouvelles phases de haute-pression, les études ex situ montrent la présence de carbone sous la forme de groupements tétraédriques CO4 et le fer sous la forme oxydée Fe(III). La présence de fer dans la composition des carbonates induit, en effet, des réactions d'oxydoréduction dans lesquelles le fer est oxydé et le carbone partiellement réduit. Il en résulte alors un assemblage à haute-pression de magnétite, diamant et de carbonate ou leurs polymorphes de haute-pression. Nos résultats montrent donc la possibilité pour le carbone d'être recyclé jusqu'à la base du manteau et prouvent que la coexistence de carbone oxydé et carbone réduit dans les conditions du manteau inférieur est possible. Ce résultat est essentiel pour de futures modélisations de l'état d'oxydoréduction et de la fusion du manteau profond.
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Latorre, Diana. "Imagerie sismique du milieu de propagation à partir des ondes directes et converties : application à la région d'Aigion (Golfe de Corinthe, Grèce)." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653801.
Full textAbstract:
Le Golfe de Corinthe (Grèce) est un rift continental caractérisé par un taux élevé d'extension et une microsismicité intense. Actuellement, la connaissance de sa structure crustale représente une étape nécessaire pour la construction de modèles géodynamiques réalistes. L'ojectif de ce travail de thèse est la définition d'une image sismique haute résolution de la région occidentale du Golfe de Corinthe à partir des enregistrements de la sismicité locale. La construction de cette image est effectuée par le biais d'une étude tomographique des temps de première arrivée et d'une migration cinématique en profondeur des ondes converties. La tomographie des premières arrivées nous a fourni des modèles de vitesse tridimensionnels des ondes P et S ainsi qu' une localisation précise de la microsismicité dans les 10 premiers kilomètres de la croûte. Les modèles de vitesse ainsi obtenus constituent les modèles de référence utilisés dans la migration en profondeur des ondes converties. A cet effet , nous avons adapté les techniques propres à la sismique d'exploration afin d'analyser les enregistrements de tremblements de terre avec une configuration d'acquisition irrégulière. Les résultats révèlent une image tridimensionnelle complexe de la zone sismogène du rift (7-10 km de profondeur) dans laquelle deux structures majeures sont identifiées par des importantes énergies transmises PS. Du point de vueméthodologique, ce travail montre la possibilité d 'exploiter les ondes converties à partir des enregistrements de séismes locaux pour définir une image haute fréquence du milieu de propagation à l'échelle de la croute terrestre.
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Filahi, Mustapha. "Contribution des méthodes géophysiques, en particulier du RADAR géologique, à la cartographie des cavités souterraines de la Médina de Béni-Mellal -MAROC." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00812038.
Full textAbstract:
Ce mémoire traite de la contribution des méthodes géophysiques à la détection et à la cartographie des cavités souterraines de la Médina de Béni-Mellal. Il s'inscrit dans un projet de réhabilitation de la Médina, à l'initiative de l'Agence Urbaine de Béni-Mellal et des autorités municipale, régionale et nationale. La méthodologie mise en œuvre est celle proposée dans le Guide technique élaboré par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées de Nantes (2004). Le premier chapitre pose le problème des cavités, dites "Khefs", en relation avec l'histoire et la géographie de la médina. Le second chapitre traite des phases d'étude préliminaires à l'application de la géophysique. Une étude critique des documents et rapports antérieurs et des visites d'affleurements géologiques et de cavités, ont modifié profondément les hypothèses sur l'origine et la nature des cavités. Contrairement à ce qui a souvent été dit et écrit, il n'y a aucune cavité d'origine naturelle liée à la karstification. Il s'agit de cavités creusées par l'homme dans des matériaux détritiques et lacustres pour en extraire les matériaux de construction de la médina elle-même, sous la forme d'exploitation classique de type "chambres et piliers". La dégradation des cavités est également liée à l'activité anthropique. Le troisième chapitre traite du choix des méthodes géophysiques mises en œuvre et présente les résultats de trois d'entre elles. La sismique réfraction n'est pas recommandée. La tomographie électrique et l'électromagnétisme en champ proche sont en revanche recommandés. Sept exemples de profils de tomographie 2D sont présentés, qui montrent clairement la présence d'anomalies résistantes attendues : leur toit est situé entre 0,50 m et 1, 50 m de profondeur ; leur extension latérale est inférieure à 5m. Cinq profils et 2 cartes électromagnétiques démontrent la capacité à cartographier les variations de la géologie superficielle et la sensibilité aux contacts verticaux entre les vides et les matériaux détritiques en place. Le quatrième chapitre présente les résultats obtenus avec le radar géologique sur une zone expérimentale de la médina. Des exemples spécifiques sont extraits des 270 profiles qui ont été enregistrés, avec une antenne de 400 MHz pour la totalité et une antenne de 200 MHz pour quelques uns. Les résultats ont été contrôlés par 17 forages. La confirmation est satisfaisante : 7 forages ont rencontré les vides tel que prévu, 2 les ont rencontrés à une profondeur supérieure à la profondeur d'investigation, 5 ont mis en évidence un réflecteur géologique comme prévu, 2 n'ont rencontré aucun réflecteur comme prévu et enfin pour 1 seul d'entre eux, le forage destructif n'a pas permis d'identifier le réflecteur attendu. Un début d'étude sur les traces et sur les spectres, en particulier les spectres glissants, semble ouvrir des voies prometteuses pour une interprétation des radargrammes, avec un nombre limité de forages ultérieurs. Le cinquième chapitre présente une synthèse des résultats et répond notamment aux questions posées par les directeurs du projet. Une carte de toutes les cavités détectées par l'ensemble des techniques est présentée. Il y en a près de 200. Aucune zone de la Médina n'est épargnée. En revanche, cette présence n'interdit pratiquement aucun projet d'aménagement ou d'urbanisme. A chaque usage d'un lieu, un traitement spécifique est proposé, dont le coût devrait rester faible par comparaison avec celui de la construction elle-même. Des propositions sont également faites concernant les réseaux, en bon accord avec des solutions de principe proposées précédemment par des bureaux d'étude compétents. En bref, les cavités passent du statut de danger inéluctable et imprévisible, à celui d'éléments apprivoisés de la vie de la médina.
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Bourova, Ekaterina. "Etude de la structure lithosphérique par l'analyse d'ondes de surface dans deux zones de convergence : la mer Egée et l'Iran." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00721460.
Full textAbstract:
La structure lithosphérique profonde a été étudiée dans deux zones de convergence : la zone de subduction de la mer Egée et la zone de collision en Iran. Pour obtenir des contraintes sur la structure lithosphérique, nous avons analysé des ondes de surface enregistrées sur des réseaux temporaires large-bande installés dans ces zones. Dans la mer Egée, les quatre coupes de vitesse des ondes S obtenues montrent une anomalie de vitesse rapide associée au slab subductant. Une anomalie de vitesse lente de 4% est observée dans la partie nord de la région, à 100-150 km de profondeur. La position de cette anomalie correspond à une zone de déformation rapide en surface, qui semble être liée à des processus profonds dans le manteau. Dans la deuxième zone d'étude, nous avons constaté des vitesses lentes et une lithosphère amincie sous l'Iran central. Ces résultats peuvent être expliqués par une remontée de l'asthénosphère et l'érosion thermique de la lithosphère dans cette région
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Virieux, Jean. "Séismes : rupture et onde." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 1986. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653208.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire s'intéresse à la quantification des processus physiques liés aux séismes de la rupture initiale à la propagation des ondes jusqu'à la zone cible où des stations d'enregistrement permettent de mieux contraindre le mouvement du sol. L'estimation quantitative a été réalisée grâce à une technique numérique de simulation que sont les différences finies. Un schéma en grille alternée permet de réduire fortement les instabilités associées aux ondes, d'optimiser le temps de calcul et la mémoire nécessaire aux problèmes dynamiques. Les processus physiques à la source sismique sont complexes car s'expriment comme un phénomène de frottement dans un milieu hétérogène. Cette thèse aborde des configurations bidimensionnelles et tridimensionnelles et montre qu'il existe une loi d'échelle numérique venant de la singularité des champs en pointe de faille. Dans le cas purement cassant, il n'existe pas d'échelle caractéristique conduisant à affirmer que la solution numérique ne converge pas vers la solution théorique avec les discrétisations associées à la méthode utilisées: la solution numérique ne peut exprimer avec assez de résolution la singularité. L'introduction d'une zone de faiblesse en pointe de faille permet d'introduire une échelle et de rendre le problème plus facile à résoudre. Il est ensuite abordé le problème de la propagation en milieux hétérogènes dans des configurations unidimensionnelles, bidimensionnelles sachant que le cas 3D peut l'être aussi mais réclame des moyens informatiques notables. On notera que le schéma hétérogène proposé sur une grille en quinconce permet de décrire les ondes d'une manière précise quand leur énergie devient notable. Cela est vrai à une interface liquide/solide par exemple où l'onde S est confinée dans le milieu solide sans provoquer d'instabilités dans le milieu liquide. La reconstruction du milieu est une étape importante en association avec la localisation des séismes. Des techniques d'optimisation nouvelles permettent d'envisager la reconstruction des propriétés du milieu via la forme d'onde et non plus uniquement via les temps d'arrivée. L'effort numérique est important et seulement le cas acoustique dans des configurations simples est introduit et permet de comprendre la non-linéarité du problème d'imagerie. Nous voyons ainsi dans cette thèse qu'il est possible de contraindre la physique à la source sismique et durant la propagation des ondes sismiques grâce à une modélisation précise des équations différentielles partielles et des conditions aux limites qui caractérisent cette physique. En l'associant aux observations des signaux sismiques aux stations, il sera possible dans le future de mieux expliquer les phénomènes sismiques observés.
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Schissele, Estelle. "Analyse et caractérisation des phases sismiques régionales enregistrées par les antennes de capteurs." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653222.
Full textAbstract:
La description détaillée des phases de la coda permet d'affiner la compréhension des processus de propagation des ondes sismiques, en milieu hétérogène. Ces phases sont importantes puisque l'énergie globale qui leur est associée peut représenter une quantité d'énergie supérieure à celle que véhicule le champ d'onde direct. En terme d'évaluation de l'effet de site, les phases secondaires ne peuvent donc pas être négligées et il est important de comprendre et d'identifier la nature des structures responsables de leur existence. En milieu hétérogène, les ondes incidentes émises lors d'un séisme subissent de nombreuses déformations au cours de leur propagation. Ces ondes sont alors diffractées et réfractées par les structures hétérogènes qu'elles rencontrent, avant d'être réémises notamment dans la direction de l'antenne. Il en résulte des sismogrammes présentant une coda complexe, caractérisée par la présence simultanée de nombreuses composantes ondulatoires. Les approches statistiques ont été les plus utilisées pour caractériser la coda des sismogrammes régionaux. La décroissance d'énergie de la coda permet en effet d'estimer le facteur de qualité, qui traduit le degré d'hétérogénéité moyen du milieu de propagation. Dans ce travail, un point de vue déterministe de la description de la coda a été adopté et nous avons lors décomposé les différents trains d'onde enregistrés par une antenne sismologique, en une somme d'ondes planes, chacune étant décrite par un temps d'arrivée, un contenu fréquentiel, une direction et une vitesse apparente de propagation. Devant la complexité que présente la coda des sismogrammes régionaux, les traitements classiques souffrent d'un manque de résolution et ne suffisent plus à caractériser la propagation de chaque phase cohérente qui se propage à travers une antenne. Des développements méthodologiques ont permis de mettre au point une technique de décomposition temps-fréquence-nombre d'onde haute résolution des sismogrammes enregistrés par une antenne. Cette décomposition permet une description détaillée de l'évolution temporelle des paramètres de propagation des différentes phases cohérentes du sismogramme. Nous avons notamment construit un critère original permettant l'estimation du nombre de phases de même contenu fréquentiel, qui se propagent simultanément à travers l'antenne. Ce critère est basé sur la reconstruction a posteriori des formes d'onde analysées, à partir des paramètres de propagation retrouvés par la décomposition temps-fréquence-nombre d'onde. La mise en pratique sur différents cas synthétiques simples (propagation d'une onde plane à travers l'antenne) a montré sa supériorité à caractériser les paramètres de propagation des champs d'ondes corrélées qui se propagent simultanément à travers l'antenne ainsi que l'efficacité du critère de reconstruction d'énergie, pour l'estimation du nombre de phases à une fréquence donnée, présentes dans la même fenêtre d'analyse temporelle. L'application de cette méthode de décomposition à l'analyse de signaux simulés numériquement nous a permis de tester son pouvoir de résolution dans la description des paramètres ssociés à la propagation d'un champ d'ondes en milieu hétérogène. La méthode de décomposition temps-fréquence-nombre d'onde développée ainsi que l'utilisation du critère du maximum d'énergie expliquée ont été validés. Les signaux réels auxquels nous nous sommes intéressés sont issus de l'expérience d'Annot, où les champs d'onde locaux ont été enregistrés par quatre antennes de faible ouverture (250 mètres). A partir des résultats obtenus de l'analyse des données, nous avons pu localiser les principales zones hétérogènes qui ont affecté la propagation des champs d'onde enregistrés par chaque antenne.
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Gaffet, Stéphane. "Simulation des mouvements du sol à distances locales et télésismiques en milieu hétérogène : méthode et applications." Phd thesis, Grenoble 1, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00785902.
Full textAbstract:
Une formulation détaillée de la méthode de représentation des champs d'ondes sismiques, est donnée dans les cas P, SV, et SH, pour des milieux 2D dont la stratification est formée de couches latéralement irrégulières. Cette représentation est basée sur l'échantillonnage de l'espace des nombres d'onde et sur la résolution des conditions aux limites des champs de contraintes et de déplacements aux différentes interfaces. Cette méthode est appliquée au calcul des mouvements du sol à des distances de quelques kilomètres de la source et, à l' aide du théorème de réciprocité, à la simulation de ces mouvements pour des distances télésismiques. L'influence des différentes structures géologiques (e .g. topographies irrégulières, bassins sédimentaires) est mise en évidence sur les amplifications ct les atténuations des déplacements du sol. Les effets produits sur les champs de déplacements sont analysés en fonction de la position de la source par rapport aux irrégularités du milieu de propagation. Les variations de ces effcets sont également étudiées lorsque l'on change la forme des hétérogénéités. Sont étudiés à distances régionales: un mécanisme de défocalisation de l'énergie sur une structure anticlinale, l'allongement de la durée des mouvements du sol par rétropropagation des champs d'ondes dans un bassin sédimentaire, l'influence de la raideur (Ides reliefs et de la profondeur de la source sur les champs d'ondes diffractés par une explosion. A distances télésismique, une étude est menée qui précise l'incidence des structures hétérogènes se trouvant dans la région de la source, sur l'estimation de la magnitude.
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Moreau, Frédérique. "Méthodes de traitement de données géophysiques par transformée en ondelettes." Phd thesis, Université Rennes 1, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00656040.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne le développement de nouvelles méthodes de traitement et d'interprétation de données de champs de potentiel. Dans un premier temps, nous avons élaboré un algorithme rapide de débruitage de données géophysiques par transformée en ondelettes orthogonales. La méthode proposée permet de tenir compte des non-stationnarités du rapport signal/bruit. Elle est basée sur quelques tests statistiques qui permettent de séparer les coefficients d'ondelettes dus au signal de ceux dus au bruit. Le signal est alors reconstruit par transformée inverse sur les coefficients conservés. L'idée directrice de la deuxième méthode est d'effectuer une imagerie structurale du soussol à partir d'un champ mesuré en surface. Nous avons d'abord intégré la théorie du potentiel dans la théorie des ondelettes, par l'intermédiaire de l'homogénéité des champs dus à des sources multipolaires. L'introduction d'ondelettes définies à partir du noyau de Poisson permet alors de déterminer précisément la localisation et le degré d'homogénéité des sources présentes. L'utilisation des lignes d'extréma de la transformée rend la méthode robuste vis-à-vis du bruit. Nous avons ensuite généralisé la méthode au cas des sources étendues, ce qui nous permet de localiser et de caractériser des bords d'objets. L'inclinaison des structures peut être déterminée par l'utilisation d'ondelettes complexes. En dernier lieu, cette formulation du problème inverse nous a permis de développer une méthode de filtrage par critères structuraux (type et profondeurs des sources). Nous donnons quelques exemples d'applications sur des données gravimétriques. Les possibilités de la méthode sont illustrées sur des zones de fractures ou de subduction.
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Monteiller, Vadim. "Tomographie à l'aide de décalages temporels d'ondes sismiques P : développements méthodologiques et applications." Phd thesis, Chambéry, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653731.
Full textAbstract:
Connaître mieux l'intérieur de la Terre nécessite d'améliorer les méthodes d'investigation géophysique. Cette thèse s'est interessée à une classe importante de ces méthodes : la tomographie sismique. La tomographie sismique classique utilise des temps d'arrivée d'ondes sismiques, dont la précision dépend du pas d'échantillonnage et du pointé de l'onde. Lorsque les trains d'onde sont similaires, c'est-à-dire lorsque les sources et/ ou les récepteurs sont proches, on peut calculer, avec une précision inférieure au pas d'échantillonnage, le décalage temporel entre les trains d'ondes. Cette thèse a eu pour objectif l'utilisation de telles données en tomographie sismique. Utiliser pleinement la précision de ces données a nécessité une revisite complète des algorithmes de tomographie, tant du point de vue du problème direct que du point de vue du problème inverse. Une solution robuste et précise a été trouvée au problème direct (calcul du temps de propagation des ondes dans un milieu hétérogène). Une attention particulière a été portée au problème inverse : une approche Tarantola-Valette a été utilisée, de façon à trouver le modèle de norme minimale qui ajuste les données. La minimisation de cette norme est obtenue par l'introduction d 'une fonction de corrélation des paramètres du modèle, dont la longueur et l'amplitude sont ajustées en suivant une procédure d'optimisation. De cette façon, toute fluctuation du modèle est contrainte par les données. L'algorithme mis au point a été utilisé avec des données provenant de séismes du volcan Kilauea (Hawaii) enregistrés par le réseau local USGS-HVO (50 stations). Il a permis de retrouver le modèle de vitesse à deux échelles : (1) une échelle régionale, où l'on retrouve le système magmatique profond, sous les calderas et les rifts du Mauna Loa et du Kilauea; le modèle trouvé permet d'expliquer les déformations mises en évidence dans la croûte océanique, la distribution confinée de la sismicité et les déformations intenses du flanc Sud du Kilauea; (2) une échelle locale, où l'on met en évidence un conduit magmatique sub-vertical sous la caldera et le rift Est du Kilauea, indétectable avec d'autres données. Cette méthode, précise, permet de choisir un modèle unique et stable à l'aide un critère d'optimisation objectif.