Academic literature on the topic 'Géophysique – Inversion (géophysique)'

Lithoprobe (1984–2005), Canada’s national, collaborative, multidisciplinary, Earth Science research project, investigated the structure and evolution of the Canadian landmass and its margins. It was a highly successful project that redefined the nature of Earth science research in Canada. One of many contributions deriving from the project was the demonstration by example that Earth scientists from geophysics and geology, including all applicable sub-disciplines within these general study areas, must work together to achieve thorough and comprehensive interpretations of all available data sets. In Part 1, this statement was exemplified through studies involving lithospheric structures. In Part 2, it is exemplified by summarizing interpretations from six exploration-related studies derived from journal publications. In the first example, subsurface structures associated with the Guichon Creek batholith in south-central British Columbia, which hosts porphyry copper and molybdenum deposits, are better defined and related to different geological phases of the batholith. Reprocessed seismic reflection data and 2.5-D and 3-D inversions of magnetic and gravity data are combined with detailed geological mapping and drillhole information to generate the revised and improved subsurface interpretation. Research around the Bell Allard volcanogenic massive sulphide deposit in the Matagami region of northern Quebec provides the second example. A seismic reflection line over the deposit shortly after it was discovered by drilling, aided by core and geophysical logs, was acquired to test whether the deposit could be imaged. Direct detection of the ore body from the seismic section would be difficult if its location were not already known; however, structural characteristics that can be tied to lithologies from boreholes and logs were well identified. Nickel deposits and associated structures in the Thompson belt at the western limit of the Superior Province in northern Manitoba were the focus of seismic and electromagnetic (EM) studies combined with geology and physical property measurements. The combined seismic/EM image indicates that the rocks of the prospective Ospwagan Group, which have low resistivity, extend southeastward beneath the Archean gneiss and that structural culminations control the subsurface geometry of the Ospwagan Group. The Sudbury structure in Ontario is famous for its nickel deposits, the largest in the world, which formed as the result of a catastrophic meteorite impact. To help reconcile some of the enigmas and apparent contradictions surrounding studies of the structure and to develop more effective geophysical techniques to locate new deposits, Lithoprobe partnered with industry to carry out geophysical surveys combined with the extensive geological information available. A revised structural model for the Sudbury structure was generated and a 3-D seismic reflection survey identified a nickel deposit, known from drilling results, prior to any mine development. The Athabasca Basin of northwestern Saskatchewan and northeastern Alberta is one of the world’s most prolific producers of uranium from its characteristically high-grade unconformity-type deposits and is the only current uranium producer in Canada. An extensive database of geology, drillhole data and physical properties exists. Working with industry collaborators, Lithoprobe demonstrated the value of high-resolution seismic for imaging the unconformity and faults associated with the deposits. The final example involves a unique seismic reflection experiment to image the diamondiferous Snap Lake kimberlite dyke in the Slave Province of the Northwest Territories. The opportunity to study geological samples of the kimberlite dyke and surrounding rocks and to ground-truth the seismic results with drillhole data made available by the two industry collaborators enabled a case history study that was highly successful.RÉSUMÉLithoprobe (1984-2005), ce projet de recherche pancanadien, multidisciplinaire et concerté en sciences de la Terre, a étudié la structure et l'évolution de la croûte continentale canadienne et de ses marges. Ça a été un projet très réussi et qui a redéfini la nature de la recherche en sciences de la Terre au Canada. L'une des nombreuses retombées de ce projet a démontré par l'exemple que les spécialistes des sciences de la Terre en géophysique et en géologie, y compris toutes les sous-disciplines applicables dans ces domaines d'étude généraux, doivent travailler de concert afin de parvenir à une interprétation exhaustive de tous les ensembles de données disponibles. Dans la partie 1, cette approche s'est concrétisée par des études portant sur les structures lithosphériques. Dans la partie 2, elle a produit un résumé des interprétations tirées de six études liées à l'exploration à partir de publications dans des revues scientifiques. Dans le premier exemple, les structures souterraines associées au batholite du ruisseau Guichon, dans le centre-sud de la Colombie-Britannique, et qui renferme des gisements porphyriques de cuivre et de molybdène, sont maintenant mieux définies et mieux reliées aux différentes phases géologiques du batholite. Un retraitement des données de sismique réflexion, et d’inversion magnétique et gravimétrique 2,5-D et 3-D combiné à une cartographie géologique détaillée et à des données de forage ont permis une interprétation révisée et améliorée du de subsurface. La recherche autour du gisement de sulfures massifs volcanogéniques de Bell Allard de la région de Matagami, dans le nord du Québec, est un deuxième exemple. Un levé de sismique réflexion réalisé au-dessus du gisement, peu après sa découverte par forage, couplé avec des diagraphies géophysiques et de carottes, a été réalisé pour vérifier si l'ensemble pouvait donner une image du gisement. La détection directe du gisement de minerai à partir de la coupe sismique serait difficile si son emplacement n'était pas déjà connu; cependant, les caractéristiques structurales qui peuvent être liées aux lithologies déduites des forages et des diagraphies ont été bien définies. Les gisements de nickel et les structures qui y sont reliées dans la bande de Thompson, à la limite ouest de la province du Supérieur, dans le nord du Manitoba, ont fait l'objet d'études sismiques et électromagnétiques (EM), combinés à des mesures de caractéristiques géologiques et physiques. L'image sismique/EM combinée indique que les roches du groupe d’intérêt d’Ospwagan, lesquelles ont une résistivité faible, s'étendent vers le sud-est sous le gneiss archéen et, les culminations structurales contrôlent la géométrie souterraine du groupe d’Ospwagan. La structure de Sudbury, en Ontario, est réputée pour ses gisements de nickel, les plus importants au monde, lesquels se sont formés à la suite d'un impact météoritique catastrophique. Pour aider à comprendre certaines des énigmes et résoudre d’apparentes contradictions entourant les études de la structure, et pour développer des techniques géophysiques plus efficaces afin de localiser de nouveaux gisements, Lithoprobe s'est associé à l'entreprise privée pour réaliser des levés géophysiques, et les comparer aux très nombreuses informations géologiques disponibles. Une révision du modèle structural du gisement de Sudbury, ajouté à un levé sismique réflexion tridimensionnelle, ont permis de circonscrire un gisement de nickel, avant tout autre travail de développement minier. Le bassin de l'Athabasca, dans le nord-ouest de la Saskatchewan et le nord-est de l'Alberta, est l'un des producteurs d'uranium les plus prolifiques au monde provenant de gisements à haute teneur de type discordant, et est le seul producteur d'uranium au Canada. Une volumineuse base de données sur la géologie, les forages et les propriétés physiques est disponible. En collaboration avec des entreprises privées, Lithoprobe a démontré la valeur de la sismique à haute résolution pour l'imagerie de la discordance et des failles associées aux gisements. Le dernier exemple est celui d'une expérience de sismique réflexion unique visant à représenter le dyke de kimberlite diamantifère du lac Snap dans la province des Esclaves, dans les Territoires du Nord-Ouest. L'occasion d'étudier des échantillons géologiques du dyke de kimberlite, et des roches environnantes, et de valider les résultats sismiques à l'aide des données de forage mises à disposition par les deux partenaires privés, a permis une étude de cas très fructueuse.

Le trace de rais sismiques est un outil rapide pour modeliser la propagation des ondes dans le sous-sol. C'est aussi un instrument puissant pour analyser les donnees sismiques grace a la facilite d'interpretation des quantites calculees. Cependant, le temps de calcul des rais sur machine sequentielle reste prohibitif en inversion non-lineaire des temps d'arrivee. Or, l'independance des rais permet de distribuer leur calcul sur des processeurs concurrents. Ces processeurs pouvant etre des stations de travail en reseau ou bien les nuds d'une machine massivement parallele. Le trace de rais sismiques propose s'appuie sur la librairie de communication pvm (parallel virtual machine), et s'execute en parallele dans un reseau de stations de travail, sur connection machine cm-5, ou sur cray t3d. L'acceleration obtenue rend le trace de rais performant en inversion non-lineaire de donnees sismiques. L'inversion est ramenee a l'optimisation d'une fonction cout definie dans l'espace des donnees. Cette fonction mesure l'ecart entre des donnees calculees dans une instance du modele et les donnees observees. Elle ne necessite pas de pointe des temps d'arrivee. On cherche le modele, c'est a dire la position des interfaces, qui minimise la fonction cout. A cause de la non-linearite de la relation entre les temps d'arrivee des ondes reflechies et les contrastes d'impedance, la fonction cout comporte de nombreux minima secondaires. A moins de connaitre un bon modele a priori, la formulation linearisee echoue dans un minimum secondaire, elle n'est donc pas pertinente dans le cas d'un milieu mal connu. Dans ce cas, un schema d'optimisation semi-global tel que le recuit simule se revele adapte pour echantillonner la fonction cout et echapper aux minima secondaires. Une premiere application illustre l'utilisation de la methode du simplex combinee avec le recuit simule pour inverser des temps d'arrivee synthetiques en sismique reflexion. Le simplex est une technique d'optimisation de fonctions multi-parametres sans calcul de gradient qui autorise des variations continues des parametres. Le recuit simule permet d'eviter que le simplex ne soit piege dans un minimum secondaire de la fonction cout. Le modele final explique les arrivees multiples presentes dans les donnees d'entree. La seconde application synthetique montre l'utilisation de l'inversion par maximisation de la coherence sismique. La coherence mesure la similitude des traces sismiques observees le long des temps d'arrivee calcules. La coherence permet de s'affranchir du pointe des temps. La maximisation est controlee par recuit simule (vfsa : very fast simulated annealing) et converge rapidement vers de bons modeles. Enfin, l'inversion par coherence est utilisee pour le traitement de donnees de terrain acquises le long d'un profil sismique sur le volcan vesuve. Une premiere etape d'inversion basse resolution permet d'identifier 3 zones de reflecteurs au dessus de 10 km. Une seconde etape en augmentant le nombre de parametres fournit un ensemble de reflecteurs que l'on correle plus ou moins bien avec les informations geophysiques existantes. Certains de ces reflecteurs peuvent constituer de bons modeles de depart pour un algorithme d'inversion linearise.

On développe principalement les principes fondamentaux de l'endoscopie microgravimétrie (EMG) qui consiste à comparer directement les mesures brutes au champ de pesanteur dû à un modèle en faisant intervenir les anomalies de Bouguer et diverses techniques mathématiques d'inversion. On montre l'application de l'EMG à la mesure des masses volumiques dans les zones à fort relief et dans les ouvrages souterrains (pyramide de Kheops, tunnel hydroélectrique dans les Alpes et prospection à Bastia)

Le développement de l’énergie géothermique a conduit à l’exploitation de ressources établies dans des contextes géologiques et géodynamiques très variés. L’exploration géophysique de ces réservoirs complexes nécessite l’utilisation de plusieurs méthodes d’imagerie complémentaire. Ce travail de thèse porte sur l’exploration d’une ressource géothermique située en contexte de socle fracturé dans le Massif Central français par magnétotellurique, tomographie de bruit ambiant et gravimétrie.La magnétotellurique est une méthode d’imagerie 3D résolvante qui est sensible à la présence d’eau et aux argiles d’altération hydrothermale mais limitée par sa couverture spatiale. La tomographie de bruit sismique présente une bonne résolution verticale mais ne résout pas les variations horizontales de vitesse. Cette méthode est sensible aux variations des propriétés mécaniques des roches et donc aux milieux fracturés. Enfin la gravimétrie apporte une contrainte sur les variations lithologiques et possède une bonne résolution latérale mais une faible résolution verticale.Nous présentons une méthode d’inversion conjointe des données sismiques et gravimétriques sous contrainte d’un modèle de résistivité obtenu par inversion magnétotellurique indépendante. L’inversion conjointe nécessite de définir des couplages entre modèles. Par absence de connaissance a priori de relations pétrophysiques, nous avons couplé les modèles de densité, de résistivité et de vitesse avec une loi qui contraint les paramètres à être corrélés en moyenne. Cette stratégie vise à faire ressortir des relations caractéristiques des objets géologiques de la ressource géothermique.Cette méthodologie d’inversion conjointe a été testée sur des modèles synthétiques. L’application aux données réelles acquises dans le Massif Central a permis de définir une zone en profondeur de forte corrélation interprétée comme la transition ductile fragile. La partie intermédiaire des modèles, plus homogène, permet de distinguer différentes unités géologiques séparées par une zone de faille. Enfin la partie superficielle se distingue par une forte hétérogénéité des paramètres résultants probablement de processus d’altération de surface
The development of geothermal energy has led to the exploitation of resources established in varied geological and geodynamic contexts. Geophysical exploration of these complex reservoirs requires the use of several complementary imaging methods. This PhD thesis focuses on the exploration of a geothermal resource located within the fractured basement in the French Massif Central using magnetotelluric, ambient noise tomography and gravimetry. Magnetotelluric is a 3D imaging method with a good resolution power that is sensitive to the presence of water and hydrothermal weathering clays but is limited by its spatial coverage. Seismic noise tomography has a good vertical resolution but does not resolve well horizontal velocity variations. This method is sensitive to variations of the mechanical properties of rocks and thus to fractured media. Finally gravimetry brings constraint on the lithological variations and has a good lateral resolution but lacks vertical resolution.We present a method of joint inversion of seismic and gravimetric data under the constraint of a resistivity model obtained by independent magnetotelluric inversion. Joint inversion requires defining model couplings. By lack of prior knowledge of petrophysical relationships, we have coupled the density, resistivity and velocity models with a law that constraints the parameters to be correlated on average.This strategy aims to bring out the characteristic relationships of the geological objects of the geothermal resource. This joint inversion methodology has been tested on synthetic models. The application to the real data acquired in the Massif Central has made it possible to define a deep zone of high correlation interpreted as the fragile ductile transition. The intermediate part of the models, more homogeneous, allows to distinguish different geological units separated by a fault zone. Finally the superficial part is distinguished by strong heterogeneity of the parameters resulting probably from surface alteration process

Ce travail porte sur l'étude du comportement thermique d'un dispositif de friction pion-disque sous les deux angles de la modélisation et de l'expérimentation. Une solution analytique originale est développée pour déterminer la distribution 3D de la température. Un modèle inverse est également développé pour déterminer les températures et flux à l'interface pion-disque. La particularité du problème réside dans la présence de l'usure de matière, notamment du pion, qui se traduit par une variation de son épaisseur. Le modèle inverse tient compte lors de ce phénomène. Le dispositif expérimental mis au point est composé d'un disque en acier, monté sur le mandrin d'un tour, et d'un pion en bronze, monté sur le porte outil du tour. Les températures sont mesurées par des thermocouples montés sur le disque sont reliés au système d'acquisition par un transmetteur à mercure. Les résultats numériques et expérimentaux sont présentés et commentés
The aim of this work is the study of thermal behavior of a pin-disk frictional device under the two angles of the modelling and the experimentation. An original analytical solution is developed in order to determine the 3D temperature distribution. An inverse model is also developed in order to estimate the temperatures and the heat flux at the interface pin-disk. The particularity of this problem is the presence of the material wear, notably for the pin, which involves a variation of its thickness. The inverse model takes into account this phenomenon. The performed experimental device is composed of a rotating disk in steel, which is clamped in a lathe, and a fixed pin in bronze, which is pushed on the disk. The temperatures are measured by thermocouples, which are placed at different depths of the two bodies. The thermocouples placed in the disk are joined to the data collection system by using a mercury transmitter. The numerical and experimental results are presented and analysed

Étude effectuée à partir de données de sismique réflexion grand angle et réfraction, enregistrées à deux bateaux, fournies par l'IFP et la SNEA. Profils en mer de Norvège et dans le golfe de Gascogne. Comparaison de trois formulations de la méthode (tau-p) et inversion vitesse profondeur des données de mer de Norvège. Traitement par la méthode (tau-p) et interprétation des six profils à point commun central à la campagne "ecors-gascogne".

Nous proposons un nouveau processus d'inversion conjointe qui prend en compte trois paramètres différents et qui mène à l'obtention d'un modèle lithosphérique tridimensionnel. Notre méthode utilise trois types de données gravimétriques et sismologiques qui présentent une bonne complémentarité : les fonctions récepteur P, les délais de temps d'arrivées P des téléséismes et les anomalies gravimétriques. Nous avons opté pour l'algorithme de voisinage qui présente l'avantage de concentrer sa recherche dans les régions qui minimisent l'écart aux données sans toutefois abandonner les autres régions afin de limiter les risques de convergence vers un minimum local. Nous avons réalisé plusieurs tests synthétiques afin d'évaluer le comportement de notre méthode. Ils ont permis de montrer que les variations du Moho ainsi que les anomalies de vitesse et densité sont bien retrouvées. Ils ont également montré l'importance de la prise en compte de ces trois types de données dans un même schéma d'inversion. Enfin, la méthode a été appliquée à une région continentale en phase de rifting où les processus de déformation sont complexes et mal connus. Notre nouvelle méthode a apporté davantage de contraintes sur les paramètres inversés et a permis d'obtenir un modèle correctement résolu de la croûte et du manteau supérieur sous le dôme de Hangai (Mongolie Centrale). Une anomalie asthénosphérique sous le dôme est souvent invoquée pour expliquer sa topographie élevée mais c'est une anomalie crustale qui s'exprime dans nos modèles. Ses effets sur la topographie et son origine sont encore débattus et nécessiteraient des études plus poussées.

Pour mieux comprendre les résultats géophysiques en termes de géologie, il est important d'utiliser différents types de données acquises par plusieurs méthodes. Une seule méthode géophysique n'a pas nécessairement la résolution suffisante pour expliquer la géologie. Avec une seule méthode, il peut être difficile de donner un sens géologique aux anomalies observées dans les modèles. L'inversion conjointe, en revanche, est une approche permettant de combiner des données de différentes natures. L'inversion conjointe peut être réalisée de deux façons : structurale ou pétrophysique. On peut subdiviser les inversions conjointes en deux groupes : l'inversion conjointe de méthodes sensibles au même paramètre physique comme les sondages électriques DC-DC et AC-DC, et l'inversion conjointe de méthodes sensibles aux paramètres de natures différentes, comme la gravimétrie et la sismique ou la sismique et la magnétotellurique (MT).Dans ce travail de thèse, je présente la solution de l'inversion conjointe de données MT et gravimétriques. La bonne résolution verticale mais la faible couverture spatiale des données MT peuvent être complémentaire des données gravimétriques qui possèdent une excellente couverture spatiale mais une faible résolution verticale.Le problème qui se pose dans l'inversion conjointe de données de différentes natures, est comment relier les différents paramètres. Des formules analytiques entre les vitesses sismiques et les densités ou entre les résistivités électriques et les densités sont destinées à des études spécifiques. En général, il n'est pas évident de relier les paramètres par des relations pétrophysiques. Par conséquent, il est nécessaire de développer des algorithmes qui n'imposent pas de relation spécifique entre les paramètres. L'approche d'inversion conjointe présentée ici est assez générale. Je pose une fonction de condition géométrique (GCF) sous laquelle les paramètres varient dans le même domaine pour imager les mêmes milieux.La méthodologie développée durant cette thèse est testée et validée sur des modèles synthétiques. Une application est réalisée sur les données réelles acquises dans la région de Turkana, Nord Kenya, une branche du Rift Est Africain. Les résultats obtenus ont permis de confirmer certaines conclusions apportées par les résultats de la sismique réflexion et d'apporter de nouvelles informations. L'étude a permis, en effet, de mettre en évidence deux Bassins en forme de demi-graben et de déterminer l'épaisseur des basaltes, jusque là inconnus. Une stratigraphie est proposée pour les bassins de Turkana et de Kachoda. Concernant l'étude de la lithosphère, nos résultats montrent une croûte très hétérogène et un manteau supérieur homogène. Deux anomalies (conductrices et moins denses) ont été mises en évidence entre la croûte inférieure.Ces anomalies peuvent être des zones de fusion partielle à priori sont déconnectées du manteau supérieur ou s'est initié la fusion.

Cette thèse est l'extension à des données multicomposantes d'une méthode d'inversion stratigraphique de données sismiques monocomposantes avant sommation, l'objectif étant d'améliorer la détermination des paramètres élastiques du réservoir. En complément des ondes de compression PP, les ondes converties PS ont prouvé leur intérêt pour l'imagerie sous des zones saturées en gaz et leur potentiel est très important pour la caractérisation de la lithologie, des fluides, de la fracturation. . . Néanmoins traiter simultanément les données PP et PS reste problématique car elles sont disponibles à des échelles de temps différentes. Pour utiliser conjointement les données PP et PS, nous proposons une méthode en trois étapes : inversions stratigraphiques monocomposantes des données PP puis PS ; détermination de la loi de correspondance des temps PP et PS ; inversion stratigraphique multicomposante. La méthode de détermination de la loi de correspondance PP-PS est basée sur la minimisation de l'écart entre les impédances S obtenues par les inversions stratigraphiques monocomposantes PP et PS. L'inversion stratigraphique monocomposante avant sommation a été adaptée au cas de données multicomposantes en laissant chaque type de données dans sa propre échelle de temps afin d'éviter de déformer l'ondelette sismique. Les résultats obtenus sur un jeu de données synthétiques PP-PS réalistes montrent d'une part que la détermination de la loi de conversion PP-PS suivant la méthode proposée est réalisable, et d'autre part que l'inversion jointe des données PP et PS avec la loi de conversion PP-PS obtenue améliore les résultats du modèle de sous-sol par rapport aux inversions monocomposantes
This thesis present the extension of monocomponent seismic prestack data stratigraphic inversion method to multicomponent data, with the objective of improving the determination of reservoir elastic parameters. In addiction to the PP pressure waves, the PS converted waves proved their interest for imaging under gas clouds ; and their potential is highly significant for the characterization of lithologies, fluids, fracturations. . . Nevertheless the simultaneous use of PP and PS data remains problematic because of their different the time scales. To jointly use the information contained in PP and PS data, we propose a method in three steps: first, monocomponent stratigraphic inversions of PP then PS data; second, estimation of the PP to PS time conversion law; third, multicomponent stratigraphic inversion. For the second point, the estimation of the PP to PS conversion law is based on minimizing the difference between the S impedances obtained from PP and PS monocomponent stratigraphic inversion. The prestack monocomponent stratigraphic inversions was adapted to the case of multicomponent data by leaving each type of data in its own time scale in order to avoid the distortion of the seismic wavelet. The results obtained on a realistic synthetic PP-PS case show on one hand that determining PP to PS conversion law (from the monocomponent inversion results) is feasible, and on the other hand that the joint inversion of PP and PS data with this conversion law improves the results compared to the monocomponent inversion ones. Although this is presented within the framework of the PP and PS multicomponent data, the developed methodology adapts directly to PP-SS data for example

La mission spatiale GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) de l'European Space Agency (ESA) a cartographié avec une précision jamais atteinte à l'échelle globale le champ de pesanteur terrestre. De plus, GOCE fournit pour la lé' fois les mesures des composantes du tenseur de gravité à l'échelle globale. Du fait de l'atténuation du signal gradiométrique, ce nouveau jeu de donnée est plus sensible aux sources superficielles que les anomalies gravimétriques classiques. L'information directionnelle contenue dans ces données permet aussi une meilleure caractérisation de la géométrie des sources qui les engendrent. La comparaison de modèles de champs construits à l'issue des dix-huit premiers mois de la mission et de modèles préexistants montre des différences principalement localisées au niveau de l'Himalaya et sur l'Afrique. Le continent africain est une des zones du monde les moins bien comprises tant d'un point de vue géologique que géodynamique. Ceci est lié au peu de jeux de données géophysiques disponibles sur l'ensemble du continent et à la diversité de la géologie africaine. Nous présentons dans ce travail une étude multi-échelle de la plaque africaine basée sur la complémentarité des deux types de données fournies par la mission GOCE et sur l'utilisation conjointe des modèles 3D en densité principalement issues de la sismologie : CRUST2. 0 et The Global Digital Map of Sediment Thickness. Dans un premier temps, nous avons isolé la réponse gravimétrique du manteau africain en comparant le modèle de champ de pesanteur GOCE avec l'effet gravimétrique engendré par un modèle 3D en densité de ‘a croûte africaine à l'échelle continentale. Dans un deuxième temps, sur une zone plus restreinte, nous avons étudié la contribution des données gradiométriques pour l'amélioration de la caractérisation régionale de grands domaines géologiques. Pour cela, nous avons calculé les réponses gravimétriques et gradiométriques engendrées par un modèle 3D en densité d'une partie de l'Afrique centrée sur le Congo et montrons par inversion des données gravimétriques et/ou gradiométriques que la profondeur du bassin du Congo est sur-estimée dans notre modèle 3D initial. Les différents calculs d'inversion réalisés témoignent de la complémentarité des données gravimétriques et gadiométriques et attestent du gain d'information qu'apporte leur utilisation conjointe
The GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) satellite mission, of the European Space Agency (ESA) is mapping the global Earth' s gravity field with unprecedented detail. Furthermore, for the l' time, GOCE provides the measurements of the gravity tensor components at the global scale. Due to the attenuation of the gradiometric signal, this new type of data should be more sensitive to shallow structures than usual gravity anomaly data. And because of their directionality, gravity gradients shall provide better constraints on the geometry of the sources. First comparison between a gravity field model derived from eighteen months of GOCE data and previous models displays significant differences, particularly in Africa and the Himalayas. The african continent is one of the less understood areas of the Earth at the regional scale as in geological and geodynamical term. This is due to the paucity of geophysical datasets on the continent as well as to the complexity of the African geology. We present a multi-scale study of the african plate based on the complementarity of the two kinds of GOCE data and the join used of two 3D density model mainly based on sieismology: CRUST 2. 0 and The Global Digital Map of Sediment thickness. In the first part, we isolate the gravity response of the african mantle by comparing the GOCE gravity field model and the gravity effect of a 3D density model of the african crust at continental scale. In the second part, on a doser scale, we investigate the contribution of the gravity tensor components for the knowledge and the characterization of regional geological domains For that, we computec the forward gravity and gradiometric responses caused by a 3D density crustal model of a part of africa centered on the Congo and shown by inversion of the gravity field and/or gravity tensor components that the depth of the Congo basin is over-estimated in our initial 3D model. All the inversion calculations performed demonstrate the complementarity of gravity and gradiometric data and attest to the information gain brought by their joint use

Les méthodes de gradient ont suscité beaucoup d'intérêt pour la résolution du problème d'inversion sismique. Mais, du fait de la non-linéarité de ce type de problèmes, l'estimation du champ de vitesse est très dépendante du choix du modèle initial. En effet, ces méthodes itératives ne garantissent qu'une convergence vers le minimum local le plus proche. Le minimum global ne peut être atteint que si le modèle initial contient déjà une approximation de ses composantes de plus grandes longueurs d'onde. Afin de traiter toutes les longueurs d'onde du champ de vitesse de manière identique, nous proposons de résoudre le problème d'inversion sismique en combinant les méthodes de multi grille et de gradient (méthode de quasi-Newton). Cela nous permet de contourner les minima locaux, et d'accélérer la convergence vers le minimum global en réduisant la quantité de calculs. Cette nouvelle approche a été testée avec succès sur les données synthétiques