Dissertations / Theses: 'Seismická tomografie'

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Berglund, Karin. "Seismic tomography in the source region of the May 29th 2008 earthquake-aftershock-sequence in southwest Iceland." Thesis, Uppsala universitet, Geofysik, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-187589.

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Abstract:

On May 29th 2008 two earthquakes with moment magnitude of Mw ~6 occurred in the southwestern part of Iceland. The second earthquake struck within only seconds after the first, on a fault ~5 km west from the first fault. The aftershock sequence was recorded by 14 seismic stations during the subsequent 34 days. The recorded earthquakes were detected and located with a Coalesence Microseismic Mapping (CMM) technique. The output data from this program has been used as basis for the tomography algorithm PStomo_eq, which simultaneously inverts for both P- and S-wave velocities and relocates the events. Within the study area of 46×36 km the three-dimensional velocity structure has, successfully but not conclusively, been modeled to depths of ~10 km. The Vp/Vs ratio varies from 1.74 to 1.82 within the study area. The velocity increases with depth starting from 2 km where the P-wave velocity is 4.6 km/s and the S-wave velocity is 2.7 km/s, at a depth of 10 km the P-wave velocity is 6.9 km/s and S-wave velocity is 4.0 km/s. In the horizontal slices a high velocity area is seen in the northwestern part of model. This is interpreted to be caused by a magma body rising up from below and lithifying at high pressure. From cross-sections a large low velocity zone is seen in the western part of model area concentrated above the seismicity. The low velocity anomaly is found between depths of 2 km to 4 km, stretching from 21.5° to 21.2° W. It is interpreted to be caused by high porosity within the area. The depth to the brittle crust is increasing from the western part of the model towards the eastern part, right in the middle of the model it abruptly decreases again. The depth to the base of the brittle crust is increasing from 7 km in west to 9 km in the middle of model.
Den 29:e maj 2008 inträffade två jordbävningar med magnitud Mw ~6 på sydvästra Island. Den första jordbävningen följdes tätt av en andra jordbävning på en förkastning ~5 km väster om den första. Påföljande efterskalvssekvens registrerades av 14 seismiska stationer under 34 dagar efter huvudskalven. De registrerade skalven har detekterats och lokaliserats med en Coalesence Microseismic Mapping (CMM) teknik. Utdata från detta program har använts som grund för tomografin som genomförts med PStomo_eq, en algoritm som inverterar oberoende för både P- och S-vågs hastigheter och samtidigt omlokaliserar eventen. Inom det undersökta området på 46×36 km har en tredimensionell hastighetsmodell, om än inte slutgiltigt, modellerats för djup ned till 10 km. Vp/Vs kvoten varierar mellan 1.74 och 1.82 inom studieområdet. Hastigheterna ökar med ökande djup, på ett djup av 2 km är P-vågs hastigheten 4.6 km/s och S-vågs hastigheten 2.7 km/s och vid 10 km är P-vågs hastigheten 6.9 km/s och S-vågs hastigheten 4.0 km/s. I den nordvästra delen av modellen återfinns en höghastighetszon. Denna tolkas vara orsakad av en magma kropp som stigit och kristalliserat under högt tryck. De vertikala tvärsnitten visar en låghastighetsanomali i västra delen av modellen, koncentrerat ovan seismiciteten. Denna anomali sträcker sig från ett djup på 2 km ned till 4 km, från 21.5° till 21.2° V. Den tolkas vara orsakad av en hög grad av porositet. Djupet för den bräckliga jordskorpan ökar från väster till öster i modellen, för att i mitten abrupt minska igen. Basen av den bräckliga skorpan ökar från 7 km i väst till 9 km i mitten av modellen.

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Gras, Andreu Clàudia. "Inversion of multichannel seismic data by combination of travel-time and full-waveform tomography." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2019. http://hdl.handle.net/10803/668456.

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Abstract:

This thesis presents the implementation and application of a procedure combining different geophysical techniques to extract high-resolution information that helps characterizing the structure and properties (p-wave velocity, Vp) of the subsurface by using marine multichannel seismic (MCS) data alone. The challenge is overcoming the inherent non-linearity and non-uniqueness of inverse methods, in general, and of full-waveform inversion (FWI), in particular, which are especially critical for short-offset, band-limited seismic data. I have designed and applied a modelling sequence consisting of: (1) data re-datuming or downward continuation (DC) by back-propagation of the recorded seismograms to the seafloor; (2) travel-time tomography (TTT) using especially the first arrivals of the re-datumed shot gathers, and (3) FWI of the original shot gathers using the model obtained by TTT as initial reference. This workflow is first tested with synthetic data, and then applied to field data acquired in the Alboran Sea (SE Iberia). Due to the short source-receiver offset and the depth of the water column, refractions are hardly identified as first arrivals. To solve this problem, I changed the reference datum of the data set from the sea surface to the seafloor, by implementing a DC code that uses a solver of the acoustic wave equation developed at Barcelona-CSI [Dagnino et al., 2016]. By modifying the MCS records to simulate a seafloor-type acquisition it is possible to recover refracted phases, crucial in Vp modelling, as first arrivals. Then, I performed TTT using the travel times of the DC first arrivals to obtain a coarse, but kinematically correct, Vp model. This TTT Vp model has the correct low-wavenumber information because the waveforms simulated with the inverted model and the recorded ones are not cycle-skipped. To better constrain the result, particularly in the deep parts of the model, I have incorporated the seismic phases corresponding to a major reflecting interface (top of the basement, TOB) and performed a joint refraction and reflection TTT combining the original and the DC field data. Finally, finer structural details are progressively introduced in the initial model by applying iterative, multi-scale FWI to the original MCS data. The results confirm that the combination of data re-datuming and TTT provides reference models that are accurate enough to apply FWI to relatively short offset streamer data in deep-water settings as the ones used, even if records lack low frequencies (< 4 Hz). I also show that, when the initial model is not kinematically correct, the FWI falls into a local minimum. The application of the workflow to the Alboran field data reveals a number of geological structures in the FWI Vp model that cannot be appreciated in the TTT Vp model, nor easily interpreted based on MCS images alone. A sharp strong velocity contrast defines the geometry of an irregular TOB that includes high velocity volcano-like structures. The model clearly images steeply dipping Vp changes at the flanks of the basin that may correspond to faults. Moreover, it displays a 200–300 m thick high-velocity layer that could probably correspond to evaporites deposited during the Messinian crisis in the Mediterranean. The result is validated by comparing the two-way time-transformed Vp model and the time-migrated MCS image, showing that velocity changes coincide with major reflectivity contrasts. Overall, this study shows that by using an appropriate workflow, in our case including DC of MCS data to the seafloor, joint refraction and reflection TTT, and FWI, accurate, geologically meaningful Vp models can be obtained even for non-optimal data sets. In particular, our results provide information that improves the geological characterization and interpretation of the subsurface of the Alboran Basin. The main results have recently been published in Solid Earth [https://doi.org/10.5194/se-2019-46].
Aquesta tesi presenta el desenvolupament, implementació i aplicació d'un procediment que combina diferents tècniques d'inversió tomogràfica per extreure informació d'alta resolució que permeti caracteritzar l'estructura i propietats (velocitat d'ona p, Vp) del subsòl marí, utilitzant exclusivament dades de sísmica de reflexió multicanal (MCS). El repte principal és el de superar els problemes inherents de no-linealitat i no-unicitat dels mètodes d'inversió, en general, i de la inversió de forma d’ona completa (FWI), en particular, especialment crítics en registres sísmics que manquen de baixes freqüències (<4 Hz) i han estat adquirits amb un abast experimental relativament curt (~6 km). Per afrontar el problema, l’estudi proposa i segueix un flux de treball que primer es posa a prova amb dades sintètiques, i després s'aplica a dades de camp adquirides al mar d’Alboran. Primerament es va desenvolupar un codi que modifica les dades sísmiques retro-propagant-les a la superfície del fons marí, simulant així una adquisició virtual en aquesta superfície. Els registres resultants permeten identificar les refraccions com a primeres arribades, que aporten informació robusta i essencial per modelar la Vp. Posteriorment, amb els temps d'aquestes arribades es va dur a terme la tomografia de temps de trajecte (TTT). En l'aplicació amb dades de camp, es va afegir la reflexió del sostre del basament (TOB) per acotar millor el resultat. Els models obtinguts mostren la variació de Vp correcta del subsòl, ja que els sismogrames simulats amb aquests models i els que es pretenen reproduir no mostren desfasaments importants. Aquest fet possibilita la correcta aplicació de tècniques més complexes com la FWI utilitzant el model de TTT com a inicial. La FWI proporciona un model de Vp d’alta resolució del medi utilitzant tot el camp d'ones de les dades originals. Aquesta tesi és la primera aplicació pràctica de FWI amb dades de camp a nivell nacional, i s’han utilitzat essencialment codis desenvolupats al BCSI. Els resultats revelen diverses formes geològiques d'interès, la geometria irregular del TOB, causada per possibles estructures volcàniques, i falles; a més d'una capa d'alta Vp que pot correspondre a evaporites dipositades durant el Messinià. Els resultats principals s’han publicat recentment a Solid Earth [https://doi.org/10.5194/se-2019-46].

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Flecha, Lacalle Isaac. "Visualització sísmica mitjançant tècniques tomogràfiques." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2012. http://hdl.handle.net/10803/110411.

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Abstract:

El coneixement del subsòl sempre ha estat objecte d’interès per diversos motius. La disponibilitat de recursos naturals (minerals, aigua, hidrocarburs...), l’obra civil, el vulcanisme o la sismicitat són factors que condicionen i modifiquen el nostre ús del sòl i per tant és convenient conèixer-los. En aquest sentit, la tomografia sísmica representa una tècnica de prospecció indirecta i no destructiva molt adient per a gran quantitat d’estudis. Mitjançant aquesta metodologia es poden obtenir les velocitats que caracteritzen els materials presents a la zona d’estudi. Aquest fet ja permet, en molts casos, correlacionar aquest paràmetre (la velocitat) amb la composició del terreny. A més a més, els models de velocitats que s’obtenen són de molta utilitat per l’aplicació d’altres tècniques de processat de dades sísmiques com les correccions estàtiques o les migracions en fondària. En aquest treball s’ha aplicat la tomografia sísmica a diversos casos amb característiques molt diferenciades. Ja se sap que la tomografia sísmica és una metodologia resolutiva sempre i quan els contrastos de velocitats en el medi siguin importants. D’entre aquests contrastos, en virtut del principi de Fermat, les anomalies d’alta velocitat són les que es poden reproduir i caracteritzar amb més fiabilitat. En canvi, les anomalies negatives constitueixen en molts casos una limitació per a l’aplicació d’aquesta tècnica. En dos dels estudis que es presenten en aquest treball, s’ha utilitzat la tomografia sísmica per detectar i caracteritzar plutons granítics, i obtenir informació sobre les seves propietats a escala superficial (fins poc més de mil metres de fondària). Els resultats mostren una bona identificació dels cossos granítics, a més a més les variacions de velocitat en l’interior d’aquests cossos s´on atribuïbles a canvis de propietats de la roca. En altres dos estudis s’ha utilitzat la tomografia sísmica per intentar delimitar colades basàltiques (altes velocitats) situades entre sèries sedimentàries de velocitat inferior en una conca marina. La sedimentació posterior als episodis de vulcanisme es pot caracteritzar raonablement, així com el límit superior de la colada basàltica. No succeeix el mateix amb la base de la colada i molt menys amb els sediments subbasàltics. En aquest cas el millor model tomogràfic obtingut s’ha utilitzat per implementar una migració pre-stack en fondària, fet que ha millorat sensiblement la imatge obtinguda utilitzant un processat de sísmica de reflexió convencional. En el darrer estudi que es presenta, la tomografia sísmica ha proporcionat un model detallat de velocitats per generar dades sintètiques. Aquestes dades al comparar-les amb les dades reals, han permès inferir certes propietats de l’escorça inferior i de la discontinuïtat escorça-mantell. En alguns d’aquests treballs la sísmica de reflexió també ha tingut un paper important, com a pas previ a un estudi més detallat, o bé com a complement i aportació d’informació addicional sobre les estructures implicades en l’estudi. En la majoria dels casos estudiats s’han dut a terme simulacions sintètiques amb diferents propòsits: verificar software de processat, fer tests sobre la idoneïtat dels diferents dispositius experimentals o bé verificar hipòtesis sobre la naturalesa dels materials que formen el subsòl. Encara que la tomografia sísmica té certes limitacions, en general, s’ha mostrat com una tècnica robusta i resolutiva aplicada a diferents contextos geològics i a diferents escales.
The internal structure of the subsoil has been a topic of major interest for several reasons. The availability of natural resources (water, oil, minerals..), seismicity or volcanism condition the use of the soil, therefore knowing its properties is mandatory. Synthetic simulations and forward modelling have been intensively used in the present work to compare tomographic softwares, to test a new pre-stack depth migration code and to test several acquisition geometries. Synthetic data provide a fast (and cheap) way to study many hypothetical situations and experimental conditions and to predict results. Seismic tomography is an indirect and non-destructive prospection technique that can be used in many studies. By means of this methodology, velocities that feature materials of the study area can be obtained. In most of cases, this parameter (velocity) can be correlated with the subsurface composition. Furthermore, velocity models obtained are very useful for the application of other seismic reflection techniques such as static corrections or depth migrations. In this work, seismic tomography has been used for a wide range of situations. Theoretical considerations (Snell’s law) suggest that low-velocity anomalies are under-sampled while high-velocity zones were well resolved using this methodology. For the optimal case (positive anomalies), seismic tomography has been successful in detecting granitic plutons and basalt layers because of the contrast of acoustic properties between these bodies and the sorrounding rocks. The performance of seismic tomography has been tested in less favourable situations such as the presence of subterranean cavities (extreme low-velocity anomalies), fracturation zones or subbasalt sediments. In some of these cases, tomographic models are not conclusive and require the use of other methodologies in order to solve the problem. Despite these limitations, seismic tomography can be considered as a robust technique to obtain velocity models in different geological contexts and at different scales.

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Collaço, Bruno de Barros. "Tomografia de ruído ambiental na Bacia do Paraná." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14132/tde-04062018-171929/.

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Abstract:

A tomografia sísmica convencional apresenta baixa resolução em regiões de baixa sismicidade, como consequência, estudos prévios realizados na América do Sul não mapearam com clareza áreas menores do continente, como a região da bacia do Paraná. Para descrever a estrutura da crosta na região da bacia do Paraná, além de dados obtidos através da análise de terremotos andinos, foram utilizadas curvas de dispersão provenientes da correlação do ruído ambiental entre pares de estações sismográficas, técnica conhecida com Ambient Noise Tomography (ANT). Os mapas de velocidade de grupo obtidos correspondem bem com as principais províncias geológicas já conhecidas na América do Sul: baixas velocidades sob os Andes e bacias sedimentares e altas velocidades sob regiões cratônicas. As anomalias de alta velocidade encontradas para o manto superior, concordam com trabalhos prévios que confirmam a presença de um núcleo cratônico sob a bacia. Contudo, não é possível afirmar se tal núcleo está intacto ou não, principalmente devido resultados anteriores que mostram evidências da existência de um núcleo dividido por zonas de sutura. No entanto, a tomografia de ondas de superfície não possui resolução para confirmar este modelo. Como as etapas do processamento de dados são bem definidas e independentes, à medida que novas estações forem instaladas com o avanço do projeto BRASIS, novos caminhos serão adicionadas à base inicial, aumentando a resolução e confiabilidade dos resultados futuros.
Conventional seismic tomography is known to have poor resolution in regions of low seismicity, therefore, studies carried out in South America did not mapped clearly smaller areas of the continent, for example the region of the Parana basin. To describe the of the crustal structure of the Parana basin, in addition to data obtained by analysis of Andean earthquakes, we used dispersion curves from ambient noise correlation between pairs of seismographic stations, a technique known by Ambient Noise Tomography (ANT). The obtained group velocity maps correspond well with the main geological provinces already known in South America: low velocities under the Andes and sedimentary basins and high velocities in cratonic regions. The high velocity anomalies encountered in the upper mantle, agree with previous studies that confirm the presence of a nucleus in the cratonic basin. However, it is not possible to say whether such a nucleus is intact or not, mainly because previous results showing evidence of the existence of a nucleus divided by suture zones. Nevertheless, surface wave tomography has no resolution to confirm this model. The steps of data processing of this work are well defined and independent, thus, as new stations will being deployed with the advance of BRASIS Project, new paths will be added to the database, increasing the resolution and reliability of the future results.

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ALOFE, EMMANUEL. "Reflection Seismic Survey for Characterising Historical Tailings and Deep Targeting at the Blötberget Mine, Central Sweden." Thesis, Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-452482.

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Abstract:

Iron has been an essential element to human development and iron-oxide deposits are known to host minerals that are labelled as critical raw materials (CRMs), especially in the EU. Therefore, ensuring a sustainable supply of CRMs require access to both primary and secondary sources of their host deposits such as iron oxides. Blötberget is an old mining site in central Sweden rich in both primary and secondary iron-oxide resources (i.e. tailings) from centuries-long mining activities. Thus, this thesis focused on this site, to (1) improve the image of its iron-oxide mineralisation under the historical tailings area through the extraction and processing of 2D data from a wider and sparse 3D dataset, (2) characterise the tailings in terms of geometry delineation and geomechanical property estimation by generating P-wave velocity models of the tailings, and (3) improve the interpretation of existing results in the area through 3D visualisations and comparison. Results from this thesis work suggest possible depth and lateral extensions of the mineralisation for few hundreds of metres beyond what was known previously in the area. It is believed that about 10 Mt of primary iron-oxide resources could arguably be present under the tailing area while the tailings contain an estimated 1 Mt of secondary iron-oxide resources. Also, this thesis work findings indicate that the historical tailings are approximately 10 -12 m thick, 650 m long, and 300 m wide, and has a Vp/Vs ratio between approximately 3-4, indicating a poor geomechanical strength. Additionally, the depth to bedrock in this area was estimated to be 50 m at its deepest parts, with a morphology indicative of complex geological occurrence. Therefore, it is concluded, based on these results, that Blötberget has a good potential to ensure the supply of both iron ore and its constituent CRMs.
Järn har varit ett viktigt grundämne för mänsklig utveckling och järnoxidavlagringar är kända för att innehålla mineral som är märkta som kritiska råmaterial (KRM), särskilt inom EU. Därför kräver säkerställandet av en hållbar tillgång till KRM tillgång till både primära och sekundära källor till deras värdfyndigheter, till exempel järnoxid. Blötberget är en gammal gruvplats i mellersta Sverige som är rik på både primära och sekundära järnoxidresurser (dvs. gruvavfall) från en lång gruvverksamhet. Således fokuserade denna avhandling att (1) förbättra karaktäriseringen av järnoxidmineralisering i det historiska gruvområdet genom utvinning och bearbetning av 2D-data från ett glest 3D-dataset, (2) karakterisering av gruvavfall för avgränsning av geometri och uppskattning av geomekaniska egenskaper genom att generera P-vågshastighetsmodeller för gruvavfallsområdet, och (3) förbättra tolkningen av befintliga resultat i området genom 3D-visualiseringar. Resultat från denna avhandling tyder på möjliga djup och laterala förlängningar av mineraliseringen om några hundratals meter bortom vad som tidigare var känt i området. Det antas att cirka 10 Mt primära järnoxidresurser finnas under avfallssområdet medan gruvavfallet innehåller uppskattningsvis 1 Mt sekundära järnoxidresurser. Dessutom visar denna avhandling att det historiska gruvavfallet är cirka 10-12 m tjockt, 650 m långt och 300 m brett och har ett Vp/Vs -förhållande mellan cirka 3-4, vilket indikerar en låg geomekanisk hållfasthet. Dessutom beräknades djupet till berggrunden i detta område vara 50 m vid dess djupaste delar, med en morfologi som indikerar komplex geologisk förekomst. Därför dras slutsatsen, baserat på dessa resultat, att Blötberget har en god potential att säkerställa leveransen av både järnmalm och dess ingående KRM

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Maercklin, Nils. "Seismic structure of the Arava Fault, Dead Sea Transform." Phd thesis, [S.l.] : [s.n.], 2004. http://pub.ub.uni-potsdam.de/2004/0046/marcklin.pdf.

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Belhadj, Jihane. "Modèles paramétriques pour la tomographie sismique bayésienne." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM073/document.

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Abstract:

La tomographie des temps de première arrivée vise à retrouver un modèle de vitesse de propagation des ondes sismiques à partir des temps de première arrivée mesurés. Cette technique nécessite la résolution d’un problème inverse afin d’obtenir un modèle sismique cohérent avec les données observées. Il s'agit d'un problème mal posé pour lequel il n'y a aucune garantie quant à l'unicité de la solution. L’approche bayésienne permet d’estimer la distribution spatiale de la vitesse de propagation des ondes sismiques. Il en résulte une meilleure quantification des incertitudes associées. Cependant l’approche reste relativement coûteuse en temps de calcul, les algorithmes de Monte Carlo par chaînes de Markov (MCMC) classiquement utilisés pour échantillonner la loi a posteriori des paramètres n'étant efficaces que pour un nombre raisonnable de paramètres. Elle demande, de ce fait, une réflexion à la fois sur la paramétrisation du modèle de vitesse afin de réduire la dimension du problème et sur la définition de la loi a priori des paramètres. Le sujet de cette thèse porte essentiellement sur cette problématique.Le premier modèle que nous considérons est basé sur un modèle de mosaïque aléatoire, le modèle de Jonhson-Mehl, dérivé des mosaïques de Voronoï déjà proposées en tomographie bayésienne. Contrairement à la mosaïque de Voronoï, les cellules de Johsnon-mehl ne sont pas forcément convexes et sont bornées par des portions d’hyperboloïdes, offrant ainsi des frontières lisses entre les cellules. Le deuxième modèle est, quant à lui, décrit par une combinaison linéaire de fonctions gaussiennes, centrées sur la réalisation d'un processus ponctuel de Poisson. Pour chaque modèle, nous présentons un exemple de validation sur des champs de vitesse simulés. Nous appliquons ensuite notre méthodologie à un modèle synthétique plus complexe qui sert de benchmark dans l'industrie pétrolière. Nous proposons enfin, un modèle de vitesse basé sur la théorie du compressive sensing pour reconstruire le champ de vitesse. Ce modèle, encore imparfait, ouvre plusieurs pistes de recherches futures.Dans ce travail, nous nous intéressons également à un jeu de données réelles acquises dans le contexte de la fracturation hydraulique. Nous développons dans ce contexte une méthode d'inférence bayésienne trans-dimensionnelle et hiérarchique afin de traiter efficacement la complexité du modèle à couches
First arrival time tomography aims at inferring the seismic wave propagation velocity using experimental first arrival times. In our study, we rely on a Bayesian approach to estimate the wave velocity and the associated uncertainties. This approach incorporates the information provided by the data and the prior knowledge of the velocity model. Bayesian tomography allows for a better estimation of wave velocity as well asassociated uncertainties. However, this approach remains fairly expensive, and MCMC algorithms that are used to sample the posterior distribution are efficient only as long as the number of parameters remains within reason. Hence, their use requires a careful reflection both on the parameterization of the velocity model, in order to reduce the problem's dimension, and on the definition of the prior distribution of the parameters. In this thesis, we introduce new parsimonious parameterizations enabling to accurately reproduce the wave velocity field with the associated uncertainties.The first parametric model that we propose uses a random Johnson-Mehl tessellation, a variation of the Voronoï tessellation. The second one uses Gaussian kernels as basis functions. It is especially adapted to the detection of seismic wave velocity anomalies. Each anomaly isconsidered to be a linear combination of these basis functions localized at the realization of a Poisson point process. We first illustrate the tomography results with a synthetic velocity model, which contains two small anomalies. We then apply our methodology to a more advanced and more realistic synthetic model that serves as a benchmark in the oil industry. The tomography results reveal the ability of our algorithm to map the velocity heterogeneitieswith precision using few parameters. Finally, we propose a new parametric model based on the compressed sensing techniques. The first results are encouraging. However, the model still has some weakness related to the uncertainties estimation.In addition, we analyse real data in the context of induced microseismicity. In this context, we develop a trans-dimensional and hierarchical approach in order to deal with the full complexity of the layered model

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Bellmunt, Traver Fabián. "Avenços en l’adquisició i interpretació de dades geoelèctriques." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2015. http://hdl.handle.net/10803/334980.

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Abstract:

La tomografia elèctrica de resistivitat és una tècnica geofísica no intrusiva àmpliament utilitzada en la caracterització de les propietats elèctriques del subsòl i, més recentment, en el seguiment de processos dinàmics, tant amb elèctrodes en superfície com en fondària. Un dels aspectes clau en la seva utilització és l'elecció de la configuració més adient a cada context. Si s'utilitzen elèctrodes en fondària aquesta elecció no és fàcil, ja que les capacitats d'aquest tipus de configuracions no estan tan establertes com les de superfície. A més, en el cas d'estudis de seguiment de processos dinàmics pot ser necessari reduir el nombre de dades de les configuracions per a ajustar el temps d'adquisició a la durada del procés a seguir. La utilització de la tomografia elèctrica amb elèctrodes en fondària i la seva aplicació per al seguiment de processos dinàmics implica situar dels elèctrodes en pous i utilitzar noves tècniques d'inversió per a l'obtenció dels models de les variacions de la resistivitat en l'experiment. Els objectius principals d'aquesta tesi han estat cercar estratègies d'adquisició de dades que permetin simplificar l'elecció de la configuració més adient reduint alhora el temps de registre, i comparar diferents tipus d'instal.lacions d'elèctrodes en pous i diferents tècniques d'inversió per a l'obtenció dels models de variació de la resistivitat del subsòl en estudis de seguiment. En aquesta tesi es presenten dues estratègies d'adquisició i el disseny d'un experiment de seguiment de la perforació del túnel de la nova línia L9 del metro de Barcelona. La primera estratègia es va desenvolupar a partir de l'estudi de la llei d'addició del potencial, el teorema de reciprocitat i les relacions entre diferents configuracions. Aquesta estratègia es va centrar en estudis de caracterització amb elèctrodes en superfície i es va validar mitjançant simulacions i dades experimentals. Es va crear una nova configuració tetra-electròdica capaç de generar les dades dels dispositius Wenner-Schlumberger i dipol-dipol, però amb un menor temps d'adquisició. A més, es va introduir un control de qualitat de les dades, semblant al que s'obtindria comparant dades normals i recíproques, sense augmentar el temps de registre. En la segona estratègia es va quantificar la detecció d’anomalies i la simetria en el patró de sensibilitat de les configuracions d’elèctrodes. Aquesta estratègia es va centrar en les configuracions d’elèctrodes en pous i es va validar mitjançant la simulació d’un experiment de seguiment de la migració d’un plomall. A partir dels resultats obtinguts es va crear una configuració optimitzada utilitzant les combinacions d’elèctrodes amb els majors valors de detecció d’anomalies i amb la menor simetria en el patró de sensibilitat. Aquesta configuració optimitzada va permetre reduir d’una manera important el temps d’adquisició i mantenir la resolució espacial necessària per a resoldre l’experiment plantejat. L’experiment de seguiment de la perforació del túnel de la línia L9 del metro de Barcelona va incloure la fabricació i instal·lació dels elèctrodes en pous, i la comparació entre diferents tècniques d’inversió per a l’obtenció dels models de variació de la resistivitat durant la perforació. La construcció i instal·lació dels elèctrodes en els pous es va utilitzar per a establir els aspectes més importants a tenir en compte a l’hora d’escollir el tipus d’instal·lació desitjada, permanent o no permanent. La comparació entre les diferents tècniques d’inversió va permetre identificar la més adient i discriminar entre els canvis de resistivitat deguts a la perforació del túnel i els deguts al propi procés d’inversió. Aquesta tesi suposa una contribució important en tomografia elèctrica, tant per a estudis de caracterització com de seguiment de processos dinàmics. Les estratègies desenvolupades permeten postergar l’elecció de la configuració d’elèctrodes més adient a cada context inclús després de la interpretació dels models de resistivitat i optimitzar les combinacions a enregistrar amb la finalitat d’ajustar el temps d’adquisició a les exigències de cada experiment mantenint una resolució espacial adequada. L’experiment realitzat va permetre establir una metodologia d’actuació en estudis de seguiment de processos dinàmics amb elèctrodes entre pous.
Electrical resistivity tomography is a non-intrusive geophysical technique widely used for subsurface electrical properties characterization and, more recently, for dynamic processes monitoring, both using surface and deep electrodes. A key aspect is the choice of the most suitable configuration in each context. If deep electrodes are used this choice can be difficult because the capabilities of such configurations are not as well established as the surface ones. Besides, in the case of monitoring experiments may be necessary to reduce the data quantity to adjust the acquisition time to the length of the process to be followed. The use of electrical tomography with deep electrodes and its application for monitoring involves placing the electrodes into boreholes and to use new inversion techniques to obtain the resistivity variations models. The main objectives of this thesis is searching acquisition strategies to simplify the choice of the most suitable configuration while reducing the acquisition time, and evaluating different types of electrode installation into boreholes and different inversion techniques to obtain the resistivity variations models in monitoring experiments. In this thesis, two acquisition strategies and the design of an experiment which consisted of monitoring the tunnel drilling of the new metro line, L9, in Barcelona, are presented. The strategies developed here allow delaying the choice of the most suitable electrode configuration even after the interpretation of the resistivity models and optimizing configurations to adjust its acquisition time to the requirements of each experiment maintaining an adequate spatial resolution. The monitoring experiment of the tunnel drilling of the metro line, L9, in Barcelona included the manufacture and installation of the electrodes into boreholes, and the comparison between different inversion techniques to obtain the resistivity variation models. This experiment allowed us to establish a methodology in monitoring experiments with deep electrodes.

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Adiya, Munkhsaikhan. "Seismic activity near Ulannbaatar : implication for seismic hazard assessment." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAH007/document.

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Abstract:

On observe depuis 2005 une sismicité intense à 10 km d'Oulan Bator ce qui a permis d'identifier une faille active, Emeelt, sur le terrain. Après le calcule d'un modèle de vitesse 3D, j'ai appliqué la tomographie double différence pour obtenir une localisation précise des séismes. Ils marquent au moins trois branches parallèles orientées N147° comme la faille vue en surface. L'activité sur la faille principale d'Emeelt (MEF) s’étend sur 15 km, les branches Ouest et Est, moins actives, sur 10 km. La profondeur de l'activité s'étend entre 4 et 15 km. L'activité sismique semble concentrée à l'intersection avec des failles Mésozoïques et les contrastes Vs/Vs suggèrent la présence de fluides. Les 10 essaims identifiés montrent une activité croissante et une migration spatiale avec le temps. Le calcul de 2 scénarios possibles, un M ~ 6.4 et un M ~ 7, indique un important impact sur la ville d'Oulan Bator, avec une intensité minimum de VIII et localement IX pour M=6.4 et X pour M=7
We observe since 2005 a high seismic activity at 10 km from Ulaanbaatar that allowed us to identify a new active fault, Emeelt, in the field. After computing a 3D velocity model, I applied Double-Difference tomography to obtain a precise localization of earthquakes. They trace at least three parallel branches oriented N147° like the fault seen at surface. The seismic activity on the Main Emeelt Fault (MEF) is along at least 15 km, on the West and East branches, less active, along 10 km. The depth of the seismicity extends between 4 and 15 km. The activity seems concentrated at the intersection with Mesozoic faults and Vp/Vs contrast suggests the presence of fluids. The 10 swarms identified show an increasing activity and a spatial migration with time. The calculation of 2 possible scenarios, one M ~ 6.4 and one M ~ 7, shows an important impact on Ulaanbaatar, with a minimum intensity of VIII and IX for M=6.4 and X for M=7

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Luu, Keurfon. "Optimisation numérique stochastique évolutionniste : application aux problèmes inverses de tomographie sismique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM077/document.

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Abstract:

La tomographie sismique des temps de trajet est un problème d'optimisation mal-posé du fait de la non-linéarité entre les temps et le modèle de vitesse. Par ailleurs, l'unicité de la solution n'est pas garantie car les données peuvent être expliquées par de nombreux modèles. Les méthodes de Monte-Carlo par Chaînes de Markov qui échantillonnent l'espace des paramètres sont généralement appréciées pour répondre à cette problématique. Cependant, ces approches ne peuvent pleinement tirer partie des ressources computationnelles fournies par les super-calculateurs modernes. Dans cette thèse, je me propose de résoudre le problème de tomographie sismique à l'aide d'algorithmes évolutionnistes. Ce sont des méthodes d'optimisation stochastiques inspirées de l'évolution naturelle des espèces. Elles opèrent sur une population de modèles représentés par un ensemble d'individus qui évoluent suivant des processus stochastiques caractéristiques de l'évolution naturelle. Dès lors, la population de modèles peut être intrinsèquement évaluée en parallèle ce qui rend ces algorithmes particulièrement adaptés aux architectures des super-calculateurs. Je m'intéresse plus précisément aux trois algorithmes évolutionnistes les plus populaires, à savoir l'évolution différentielle, l'optimisation par essaim particulaire, et la stratégie d'évolution par adaptation de la matrice de covariance. Leur faisabilité est étudiée sur deux jeux de données différents: un jeu réel acquis dans le contexte de la fracturation hydraulique et un jeu synthétique de réfraction généré à partir du modèle de vitesse Marmousi réputé pour sa géologie structurale complexe
Seismic traveltime tomography is an ill-posed optimization problem due to the non-linear relationship between traveltime and velocity model. Besides, the solution is not unique as many models are able to explain the observed data. The non-linearity and non-uniqueness issues are typically addressed by using methods relying on Monte Carlo Markov Chain that thoroughly sample the model parameter space. However, these approaches cannot fully handle the computer resources provided by modern supercomputers. In this thesis, I propose to solve seismic traveltime tomography problems using evolutionary algorithms which are population-based stochastic optimization methods inspired by the natural evolution of species. They operate on concurrent individuals within a population that represent independent models, and evolve through stochastic processes characterizing the different mechanisms involved in natural evolution. Therefore, the models within a population can be intrinsically evaluated in parallel which makes evolutionary algorithms particularly adapted to the parallel architecture of supercomputers. More specifically, the works presented in this manuscript emphasize on the three most popular evolutionary algorithms, namely Differential Evolution, Particle Swarm Optimization and Covariance Matrix Adaptation - Evolution Strategy. The feasibility of evolutionary algorithms to solve seismic tomography problems is assessed using two different data sets: a real data set acquired in the context of hydraulic fracturing and a synthetic refraction data set generated using the Marmousi velocity model that presents a complex geology structure

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Sambolian, Serge. "Tomographie des pentes à cohérence cinématique fondée sur des solveurs eikonals et la méthode de l’état adjoint : Théorie et applications à la construction de modèles de vitesses et localisation d'événements." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4002.

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Abstract:

La construction du modèle de vitesse est crucial en imagerie sismique puisqu'elle contrôle la précision avec laquelle des méthodes d'imagerie haute résolution telles que la migration ou l'inversion des formes d'ondes complètes (FWI) peuvent imager le sous-sol. La stéréotomographie, une méthode de tomographie des pentes qui tire efficacement profit de la densité des données sismiques modernes, a été proposée comme une alternative aux approches classiques de tomographie en réflexion fondées sur le pointé d'horizons continus dans le volume sismique. La stéréotomographie est en revanche fondée sur le pointé semi-automatique d’événements localement cohérents, paramétrés par le temps double et les pentes aux sources et récepteurs et liés à des diffractants dans le sous-sol. Plus récemment, une variante de la stéréotomographie a été proposée en remplaçant le tracé de rai par un solveur eikonal dans le problème direct et l'inversion de la matrice des dérivés de Fréchet par la méthode de l'état adjoint dans le problème inverse. Cette nouvelle approche est massivement parallèle et de ce fait adaptée à des applications de grande dimension. Néanmoins, et de manière comparable à l'approche initiale, la position des diffractants et les paramètres du milieu sont conjointement mis à jour.Durant cette thèse, j'ai proposé une nouvelle formulation de la stéréotomographie qui gère plus efficacement le couplage vitesse-profondeur, inhérent aux approches en réflexion. Via une migration cinématique, je résous le problème de localisation et le projette dans le sous-problème principal de l'estimation des vitesses. Cette projection de variable garantit la consistance cinématique entre les deux classes de variables, consistance qui n'est pas garantie quand les deux classes de variables sont mis à jour conjointement. Par ailleurs, la projection de variable induit une paramétrisation compacte du problème inverse où une classe d'observables, en l’occurrence une pente, est utilisée pour mettre à jour une classe de paramètres, les vitesses. Je développe cette approche avec un solveur eikonal et la méthode de l'état adjoint pour des milieux TTI. Son évaluation sur deux cas d'étude synthétiques et réel confirme sa meilleur résilience au modèle initial et une vitesse de convergence plus rapide que l'approche conjointe.La stéréotomographie est principalement utilisée pour des dispositifs de sismique réflexion (flûte sismique) pour lesquels les sources et les récepteurs sont finement échantillonnés. Pour exploiter des dispositifs modernes à forts déports, j'ai introduit dans l'inversion les premières arrivées issues indifféremment de dispositifs de sismique réflexion multitrace ou de sismique grand-angle (OBN, OBC, terrestre). Dans un premier temps, j'ai illustré l'apport des pentes dans la tomographie des temps des premières arrivées (FATT) pour réduire l’ambiguïté temps-profondeur avec un cas synthétique et un cas réel sur la zone de subduction de Nankai. J'ai aussi évalué la tomographie des pentes en première arrivée pour construire un modèle initial pour la FWI avec un modèle complexe représentatif du Golfe du Mexique où la présence de sel génère de forts contrastes. J'ai pu illustrer la capacité de ma méthode à reconstruire les corps de sel tout en notant les difficultés héritées de l'éclairage incomplet de la zone située sous le sel. Cela m'a incité à combiner des données de sismique réflexion et des données grand-angle pour effectuer l'inversion conjointe des pentes et des temps de trajet des premières arrivées et des arrivées réfléchies pour bénéficier d'un éclairage angulaire optimal du milieu illustrée par des applications sur la zone de Nankai.Finalement, j'ai étendu l'utilisation de ma méthode par projection de variable pour localiser l'hypocentre des séismes en utilisant l'estimation des vitesses et des temps origine comme proxys. Cette approche originale a été validée avec deux exemples synthétiques
Velocity model building is a key step of seismic imaging since inferring high-resolution subsurface model by migration or full waveform inversion (FWI) is highly dependent on the kinematic accuracy of the retrieved velocity model. Stereotomography, a slope tomographic method that exploits well the density of the data, was proposed as an alternative to conventional reflection traveltime tomography. The latter is based on interpretive tracking of laterally-continuous reflections in the data volume whereas stereotomography relies on automated picking of locally coherent events. The densely picked attributes, namely the traveltimes and their spatial derivatives with respect to the source and receiver positions, are tied to scatterers in depth. More recently, a slope tomography variant was proposed under a framework based on eikonal solvers as an alternative to ray tracing and the adjoint-state method instead of Fréchet-derivative matrix inversion. This revamped stereotomography provides a scalable and flexible framework for large-scale applications. On the other hand, similarly to previous works, the scatterer positions and the subsurface parameters are updated jointly. In this thesis, I propose a new formulation of slope tomography that handles more effectively the ill-famed velocity-position coupling inherently present in reflection tomography. Through a kinematic migration, the scatterer position sub-problem is solved and projected into the main sub-problem for wavespeed estimation. Enforcing the kinematic consistency between the two kinds of variable, that is not guaranteed in the joint inversion, mitigates the ill-posedness generated by the velocity-position coupling. This variable projection leads to a reduced-parametrization inversion where the residuals of a single data class being a slope are minimized to update the subsurface parameters.I introduce this parsimonious strategy in the framework of eikonal solvers and the adjoint-state method for tilted transversely isotropic (TTI) media. I benchmark the method against the Marmousi model and present a field data case study previously tackled with the joint inversion strategy. Both case studies confirm that the parsimonious approach leads to a better-posed problem, with an improved robustness to the initial guess and convergence speed.Slope tomography is mainly used for streamer data due to the requirement of finely-sampled sources and receivers. To exploit cutting-edge long-offset datasets, I involve in the inversion first arrivals extracted from streamer or ocean bottom seismometer data. Before showing the complementarity between reflections and first arrivals, I examine the added value of introducing slopes in first-arrival traveltime tomography (FATT). Using a FWI workflow for quality control, I show with the Overthrust benchmark and a real data case study from the Nankai trough (Japan) how the joint inversion of slopes and traveltimes mitigates the ill-posedness of FATT. I also examine with the BP Salt model the limits of FATT to build an initial model for FWI in complex media. The results show how tomography suffers even with proper undershooting of the imaging targets due to the poor illumination of the subsalt area. On a crustal-scale benchmark, I first show the limits of reflection slope tomography induced by the limited streamer length before highlighting the added-value of the joint inversion of first-arrival and reflection picks.Finally, I introduce the same variable projection technique to tackle the velocity-hypocenter problem, which finds application in earthquake seismology and microseismic imaging. I propose a formulation where the hypocenter is located through the inversion of subsurface parameters and an origin time correction, both of them being used as a proxy and validate the proof of concept on two synthetic examples

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Baumann-Wilke, Maria. "Combining body wave tomography, surface wave inversion, seismic interferometry and laboratory measurements to characterize the black shales on Bornholm at different scales." Phd thesis, Universität Potsdam, 2013. http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2013/6900/.

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Abstract:

Black shales are sedimentary rocks with a high content of organic carbon, which leads to a dark grayish to black color. Due to their potential to contain oil or gas, black shales are of great interest for the support of the worldwide energy supply. An integrated seismic investigation of the Lower Palaeozoic black shales was carried out at the Danish island Bornholm to locate the shallow-lying Alum Shale layer and its surrounding formations and to characterize its potential as a source rock. Therefore, two seismic experiments at a total of three crossing profiles were carried out in October 2010 and in June 2012 in the southern part of the island. Two different active measurements were conducted with either a weight drop source or a minivibrator. Additionally, the ambient noise field was recorded at the study location over a time interval of about one day, and also a laboratory analysis of borehole samples was carried out. The seismic profiles were positioned as close as possible to two scientific boreholes which were used for comparative purposes. The seismic field data was analyzed with traveltime tomography, surface wave inversion and seismic interferometry to obtain the P-wave and S-wave velocity models of the subsurface. The P-wave velocity models which were determined for all three profiles clearly locate the Alum Shale layer between the Komstad Limestone layer on top and the Læså Sandstone Formation at the base of the models. The black shale layer has P-wave velocities around 3 km/s which are lower compared to the adjacent formations. Due to a very good agreement of the sonic log and the vertical velocity profiles of the two seismic lines, which are directly crossing the borehole where the sonic log was conducted, the reliability of the traveltime tomography is proven. A correlation of the seismic velocities with the content of organic carbon is an important task for the characterization of the reservoir properties of a black shale formation. It is not possible without calibration but in combination with a full 2D tomographic image of the subsurface it gives the subsurface distribution of the organic material. The S-wave model obtained with surface wave inversion of the vibroseis data of one of the profiles images the Alum Shale layer also very well with S-wave velocities around 2 km/s. Although individual 1D velocity models for each of the source positions were determined, the subsurface S-wave velocity distribution is very uniform with a good match between the single models. A really new approach described here is the application of seismic interferometry to a really small study area and a quite short time interval. Also new is the selective procedure of only using time windows with the best crosscorrelation signals to achieve the final interferograms. Due to the small scale of the interferometry even P-wave signals can be observed in the final crosscorrelations. In the laboratory measurements the seismic body waves were recorded for different pressure and temperature stages. Therefore, samples of different depths of the Alum Shale were available from one of the scientific boreholes at the study location. The measured velocities have a high variance with changing pressure or temperature. Recordings with wave propagation both parallel and perpendicular to the bedding of the samples reveal a great amount of anisotropy for the P-wave velocity, whereas the S-wave velocity is almost independent of the wave direction. The calculated velocity ratio is also highly anisotropic with very low values for the perpendicular samples and very high values for the parallel ones. Interestingly, the laboratory velocities of the perpendicular samples are comparable to the velocities of the field experiments indicating that the field measurements are sensitive to wave propagation in vertical direction. The velocity ratio is also calculated with the P-wave and S-wave velocity models of the field experiments. Again, the Alum Shale can be clearly separated from the adjacent formations because it shows overall very low vP/vS ratios around 1.4. The very low velocity ratio indicates the content of gas in the black shale formation. With the combination of all the different methods described here, a comprehensive interpretation of the seismic response of the black shale layer can be made and the hydrocarbon source rock potential can be estimated.
Schwarzschiefer sind Sedimentgesteine, die einen hohen Gehalt an organischem Kohlenstoff aufweisen, was zu einer dunkelgrauen bis schwarzen Färbung führt. Da Schwarzschiefer das Potenzial besitzen, Öl oder Gas zu enthalten und somit zur weltweiten Energieversorgung beitragen könnten, sind sie von großem Interesse. Mit Hilfe der Kombination verschiedener seismischer Messverfahren wurden die Schwarzschiefer des Unteren Paläozoikums auf der dänischen Insel Bornholm untersucht um den oberflächennahen Alaunschiefer und dessen Umgebungsgestein dort zu lokalisieren und sein Potenzial als Muttergestein abzuschätzen. Dafür wurden im Oktober 2010 und im Juni 2012 im südlichen Teil der Insel zwei seismische Experimente auf insgesamt drei sich kreuzenden Profilen durchgeführt. Für zwei aktive seismische Messungen wurden ein Fallgewicht und ein Minivibrator als Quellen genutzt. Zusätzlich wurde im Messgebiet noch das Wellenfeld des umgebenden Rauschens über einen Zeitraum von etwa einem Tag aufgezeichnet. Außerdem wurden Labormessungen an Bohrkernen aus dem Alaunschiefer durchgeführt. Die seismischen Messprofile befanden sich so nah wie möglich an zwei wissenschaftlichen Bohrungen, die für Vergleichszwecke genutzt wurden. Um die P- und S-Wellengeschwindigkeitsmodelle des Untergrundes zu erhalten wurden die seismischen Felddaten mittels Laufzeittomographie, Oberflächenwelleninversion und seismischer Interferometrie ausgewertet. Die P-Wellenmodelle, die für alle drei seismischen Profile erstellt wurden, zeigen den Alaunschiefer zwischen dem Komstad Kalkstein, der den Alaunschiefer überdeckt, und der Læså Sandsteinformation, die die Basis der Modelle bildet. Für die Schwarzschieferschicht ergeben sich mit rund 3 km/s deutlich geringere P-Wellengeschwindigkeiten als für die umgebenden Gesteine. Zwei seismische Profile liegen direkt an einer der Bohrungen, für die verschiedene Bohrloch-Logs durchgeführt wurden. Der Vergleich des Sonic-Logs mit den vertikalen Geschwindigkeitsprofilen beider Modelle am Bohrpunkt zeigt eine sehr gute übereinstimmung aller Geschwindigkeiten. Dies ist ein Indiz für die Plausibilität der durchgeführten Laufzeittomographie. Um die Reservoireigenschaften der Schwarzschieferschicht einordnen zu können, wurde versucht, die seismischen Geschwindigkeiten mit dem Gehalt an organischem Material zu korrelieren. Ohne geeignete Kalibrierung ist diese Korrelation schwierig, kann aber mit Hilfe der Tomographieergebnisse ein zweidimensionales Abbild der Verteilung des organischen Materials im Untergrund liefern. Auch das S-Wellengeschwindigkeitsmodell, welches mit der Oberflächenwelleninversion der Vibroseisdaten erstellt wurde, bildet den Alaunschiefer gut ab. Hierbei zeigen sich S-Wellengeschwindigkeiten um 2 km/s. Obwohl jeweils nur 1D-Modelle für jede Quellposition bestimmt wurden, ergibt sich für die gesamte Untergrundstruktur des untersuchten Profils ein einheitliches Bild der Geschwindigkeiten. Einen sehr neuen Ansatz bildet die Anwendung der seismischen Interferometrie auf ein sehr kleines Untersuchungsgebiet und über einen sehr kurzen Zeitraum. Neu ist außerdem, dass für die Bestimmung der endgültigen Interferogramme nur Zeitfenster der Kreuzkorrelationen ausgewählt werden, in denen die Signalqualität hinreichend gut ist. In den berechneten Kreuzkorrelationen sind sogar P-Wellen enthalten, was auf die geringen Abstände der seismischen Rekorder zurück zu führen ist. Bei den Labormessungen wurden die Raumwellen für verschiedene Drücke und Temperaturen aufgezeichnet. Die Messungen der Geschwindigkeiten sowohl parallel als auch senkrecht zur Schichtung der Proben zeigen eine starke Anisotropie für die P-Welle. Dagegen scheint die S-Wellengeschwindigkeit fast unabhängig von der Ausbreitungsrichtung der Wellen zu sein. Auch das Verhältnis der Geschwindigkeiten weist starke Anisotropie auf. Für die Wellenausbreitung senkrecht zur Schichtung zeigen sich sehr niedrige Werte, die Werte für die Messungen parallel zur Schichtung sind dagegen deutlich erhöht. Ein interessanter Aspekt der aus den Labormessungen resultiert ist, dass die Geschwindigkeit der Messungen senkrecht zur Schichtung mit den Geschwindigkeitswerten der Feldmessungen übereinstimmen. Damit scheinen die Feldmessungen besonders die Ausbreitung der Wellen in vertikaler Richtung zu registrieren. Das Geschwindigkeitsverhältnis wurde auch mit den P- und S-Wellenmodellen der Feldexperimente berechnet. Auch hier hebt sich der Alaunschiefer mit deutlich verringerten Werten um 1.4 vom Umgebungsgestein ab. Solch geringe Werte für das Verhältnis der Geschwindigkeiten deutet auf den Gehalt von Gas im Schwarzschiefer. Mit der Kombination der verschiedenen Methoden ist es möglich, die seismische Antwort der Schwarzschieferschicht umfassend zu beschreiben und Schlussfolgerungen darüber zu ziehen, ob die hier untersuchte Schwarzschieferschicht das Potenzial hat als Kohlenwasserstofflagerstätte zu fungieren.

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Tavakolifaradonbeh, Borhan. "Tomographie de pente fondée sur l'état adjoint : un outil d'estimation de modèle de vitesse pour l'imagerie sismique." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017AZUR4089/document.

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Abstract:

La construction du macro-modèle de vitesse est une étape cruciale de la chaîne d’imagerie sismique afin de produire un modèle adéquat pour la migration ou l'inversion de la formes d’onde complètes (Full Waveform Inversion). Parmi les approches possibles pour construire ce macro-modèle, la tomographie des pentes est fondée sur le pointé d’évènements localement cohérents caractérisés par leur temps de trajet et leurs pentes dans les collections de sismogrammes à source et réflecteur communs. Chaque évènement dans les observables est associé à un petit segment de réflecteur dans le sous-sol caractérisé par sa position et son pendage. Cette thèse propose une reformulation de la tomographie des pentes pour palier aux deux limitations sus-mentionnées. Les temps de trajet sont calculés à l’aide d’un solveur eikonal et la méthode de l’état adjoint est utilisée pour calculer efficacement le gradient de la fonction coût dans le contexte de méthodes d’optimisation locale. Le solveur eikonal est fondé sur une méthode aux différences finies pour la discrétisation des opérateurs différentiels. La méthode est implémentée pour des milieux 2D transverses isotropes avec un axe de symétrie dont l’orientation varie spatialement (milieux TTI). La méthode est évaluée avec différents examples synthétiques comme les cas du modèle isotrope complexe Marmousi et du modèle 2D TTI BP-salt. Dans le cas de milieux TTI, les couplages pouvant exister entre les paramètres de différente nature sont analysés avec un cas synthétique canonique. Cette thèse se conclut par une application à des données de sismique réflexion multitrace large bande (fournie par CGG) afin de reconstruire le modèle de vitesse vertical
Velocity macro-model building is a crucial step in seismic imaging workflows as it provides the necessary background model for migration or full waveform inversion. Slope tomography, as a reliable alternative for conventional tomography, provides a tool to achieve this purpose where one picks the local coherent events rather than continuous events. These approaches are based on the slopes and traveltimes of the local coherent events which are tied to a reflecting/diffracting point (scatterer) in the subsurface. In this thesis, I introduce an anisotropic slope tomographic approach which aim at macro-model building for subsurface properties in 2D tilted transversely isotropic (TTI) media. In this method, I reformulate the stereotomography, as an slope tomographic tool, such that I replace the ray-based forward engine with a TTI eikonal solver and take advantage of the adjoint state method to calculate the gradients. In result, I can efficiently calculate the traveltimes for complex media and long offset acquisition on a regular grid of the subsurface and formulate a matrix-free framework for the inversion. Different synthetic examples including the isotropic Marmousi and 2D TTI BP-salt model are considered to assess the potential of the method in subsurface parameter estimations. Also, through a simple example, the footprint of parameter cross-talk is investigated for the Thomsen parametrization. As a real data application, the proposed method is applied on a 2D marine BroadSeis data set (provided by CGG) to retrieve the vertical velocity of the subsurface

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Meléndez, i. Catalán Adrià. "Development of a New Parallel Code for 3-D Joint Refraction and Reflection Travel-Time Tomography of Wide-Angle Seismic Data. Synthetic and Real Data Applications to the Study of Subduction Zones." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2014. http://hdl.handle.net/10803/289786.

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Abstract:

This dissertation is devoted to seismic tomography. I have implemented a new modelling tool for 3-D joint refraction and reflection travel-time tomography of wide-angle seismic data (TOMO3D). The reason behind this central objective is the evidence that the information based on 2-D seismic data does not allow to capture the structural complexity of many 3-D targets, and in particular that of the seismogenic zone in subduction margins. The scientific rationale for this statement, which justifies the central part of my thesis work, is based on the analysis of 2-D models obtained in the convergent margin of Nicaragua, a seismically active area where a textbook example of tsunami earthquake took place in 1992. In this application I modelled two perpendicular wide-angle seismic profiles for the characterisation of the overriding plate and the interplate fault. To do this, I applied TOMO2D, a state-of-the-art joint refraction and reflection 2-D travel-time tomography code. The inversion outcomes are two 2-D velocity models along both profiles, together with the 1-D geometry of the interplate boundary. In combination with other geophysical data measurements, namely coincident multichannel seismic profiles and gravity data, these models provide new constraints on the nature and structure of the margin, and in particular add new insights on the nucleation and propagation of the said earthquake and its tsunamigenic behaviour. Ultimately, this case study evidences the aforementioned limitations of 2-D modelling in the investigation of 3-D geological structures and phenomena. Following from this first application and with the idea of increasing the amount of data used in travel-time tomography, I focused on an a priori paradoxical phenomenon related to water-layer multiple phases, that under certain circumstances, is observed on wide-angle record sections. The interest of this study lies in the fact that this phenomenon can provide additional constraints on travel-time tomography models. First, I propose and corroborate the hypothesis explaining the apparent paradox, and then derive the most favourable geological conditions for the phenomenon to occur. Subsequently, the possibility to model this multiple-like phases is introduced in TOMO3D. The development of TOMO3D, which constitutes the core of my work, is founded on TOMO2D, from which it inherits the numerical methods for solving the forward and inverse problems. Source files have been rewritten, redefining and introducing the necessary variables and functions to handle 3-D data inversion. The tests made with the sequential version of the code emphasise the need of parallelisation for practicality reasons. Indeed, the increasing size of data sets along with the modelling of the additional spatial dimension results in computationally demanding inversions. Hence, I parallelised the forward modelling part of the code, which takes up to 90% of the computing time, with a combination of multiprocessing and message-passing interface extensions. Subsequently, the parallel version of TOMO3D is applied to a complex synthetic case simulating a subduction zone. This first 3-D application serves to evaluate the correctness of the code's programming, and as step-by-step description of the modelling procedure, with particular attention on the layer-stripping strategy used to successively model several reflectors. The outcomes demonstrate the ability of the code and the chosen inversion strategy to accurately recover the velocity distribution and the geometry of the two reflectors. Finally, TOMO3D is applied to a real 3-D wide-angle seismic data set acquired at the Pacific margin of Ecuador and Colombia to extract a 3-D velocity model of the overriding and incoming plates, which is then compared to previous results obtained with an extensively tested and used 3-D refraction travel-time tomography code (FAST). The comparison indicates that TOMO3D is more accurate than FAST but at the same time it is computationally more demanding. However, the parallelisation of TOMO3D allows using high-performance computing facilities, which is not the case of FAST or most of the existing codes.
Aquesta tesi està dedicada a la tomografia sísmica. Concretament, he implementat una eina de modelització 3D per a la tomografia conjunta de temps de trajecte de refraccions i reflexions (TOMO3D). La raó darrere d'aquest objectiu és l'evidència de que la informació basada en dades sísmiques 2D no permet copsar la complexitat de gran part dels cossos geològics, i en particular de la zona sismogènica en marges de subducció. El desenvolupament del TOMO3D es basa en el TOMO2D, un codi d'avantguarda per a la tomografia conjunta de refraccions i reflexions en 2D. Els arxius de codi han estat reescrits, redefinint i introduint les funcions necessàries per dur a terme la inversió 3D. Els testos fets amb la versió seqüencial del codi posen de manifest la necessitat de paral·lelització ja que l'increment de la mida dels conjunts de dades així com la modelització de la dimensió espacial afegida fan que les inversions siguin computacionalment exigents. La versió paral·lelitzada del TOMO3D ha sigut aplicada a un cas sintètic complex que simula una zona de subducció. Aquesta primera aplicació 3D serveix per avaluar la correcció de la programació del codi, i com a descripció pas a pas del procediment de modelització. Els resultats demostren la capacitat del codi per recuperar acuradament la distribució de velocitat i la geometria dels dos reflectors. Finalment, el TOMO3D és aplicat a un conjunt 3D de dades de sísmica de gran angle adquirit al marge pacífic d'Equador i Colòmbia per extreure'n un model 3D de la velocitat de les plaques cavalcant i subduïda, que és comparat amb el resultat obtingut amb un codi 3D de tomografia de temps de trajecte de refraccions (FAST). La comparació indica que el TOMO3D és més acurat que el FAST però al mateix temps és computacionalment més exigent. Tot i així, la paral·lelització del TOMO3D permet utilitzar plataformes de supercomputació, a diferència del que passa amb el FAST i la majoria de codis existents.

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Araujo, Sebastián. "Travel time tomography of the crust and the mantle beneath Ecuador from data of the national seismic network." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAU015/document.

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Abstract:

Bien que de nombreuses études géodynamiques et tectoniques aient été effectuées à partir l'activité sismique en Equateur, il n'existait pas à ce jour une tomographie complète utilisant l'ensemble des données du réseau sismologique Equatorien (RENSIG), mise à part une étude prélimaire sur la partie centrale de l'Equateur menée en 1994 par Prévot et coll. et de plusieurs profils sismiques déterminés à la suite des campagnes marines SALIERI et SISTEUR. Inverser les centaines de millier de temps d'arrivées d'ondes P et S, de qualité inégale, formant le catalogue RENSIG était le défi qu'a constitué le sujet de cette thèse.Nous décrivons comment nous avons complété le catalogue RENSIG par des données provenant du Nord du Pérou et comment nous avons homogénéisé et filtré l'ensemble de données résultant, comportant plus de 800 000 temps d'arrivée correspondant à plus de 50 000 séismes. Pour inverser ces données nous avons adopté une approche Bayésienne. Nous montrons comment le problème peut être reformulé dans un contexte Gaussien par un changement de variables, tout en imposant une statistique robuste aux données, qui conduit à un problème de moindre carrés non linéaire. Nous détaillons particulièrement la régularisation du problème au travers des noyaux de covariance qui conduit à définir des paramètres de contrôle fort utils pour l'inversion. Nous montrons également qu'inverser des différences de données revient à introduire des termes spécifiques de corrélation dans la matrice de covariance des données, tout en conservant les données brutes. Nous indiquons finalement comment le calcul de l'indice de restitution permet de définir une zone de confiance du modèle résultant de l'inversion.L'inversion a été menée pratiquement en utilisant les codes informatiques (en Fortran 2003 par B. Potin, B. Valette, V. Monteiller): LOCIN (localisation) et INSIGHT (tomographie). La région finale d'étude est constituée par une boite parallélipipédique de dimension 590$times$770 km$^2$ de base et de 244 km de hauteur qui contient la topographie de la surface. Le modèle est constitué d'une part des valeurs de $v_P$ et $v_P/v_S$ sur une grille ayant 5 km de pas horizontal et 2 km de pas vertical et, d'autre part, des paramètres d'identification spatiale et temporelle des séismes. Un ensemble de tests nous a permis de déterminer des valeurs raisonables de ces paramètres au travers d'un analyse de type courbe en L.Nous avons obtenu une amélioration de la localisation de la sismicité, qui nous a permis de mieux décrire les essaims superficiels comme ceux de Pisayambo, Macas et du Reventador et d'identifier des linéaments en relation avec la Tectonique. Nous avons également obtenu une image de la sismicité à profondeur intermédiaire qui est dominée par la présence de 4 nids sismiques, ceux de Madonaldo, La Man'a et de Guayaquil à des profondeurs entre 75 et 115 km et celui de Puyo à de plus grandes profondeurs. La zone de Wadati-Benioff nous a permis de définir la profondeur du slab jusqu'à des profondeurs de 100-150 km en fonction de la latitude et d'observer la décroissance du pendage de 25° environ au nord et au centre de l'Equateur jusqu'à environ 10° au sud puis au nord du Pérou. Par ailleurs, l'analyse du champ de vitesse des ondes P suggère fortement que le slab est coupé en deux morceaux, le morceau sud passant sous le morceau nord au niveau du nid sismique de Puyo. Le modèle $v_P/v_S$ présente une forte anomalie positive de ce rapport le long de la cordillère occidentale à des profondeurs entre 30 et 50 km qui caractérise des matériaux partiellement fondus et correspond au réservoir d'alimentation profond de l'arc volcanique. Enfin, nous avons déduit de notre modèle un modèle de profondeur de Moho en prenant la profondeur de maximum de la norme du gradient de vitesse entre les vitesses de 7.2 et 7.4 km/s et en incorporant l'information sur la profondeur de Moho provenant des campagnes SALIERI et SISTEUR dans la marge active
Although there have been numerous studies on the geodynamics and the tectonics in Ecuador based on the seismic activity, there has not been to date a comprehensive tomography study using the entire database of the National Seismic Network (RENSIG). Only a preliminary limited study was performed by Prevot et al. to infer a simple P velocity model in central Ecuador, and several profiles in the South-Colombian-Ecuador margin were also investigated by using travel time inversion of wide-angle seismic data obtained during the two marine experiments SISTEUR and SALIERI. Inverting the hundreds of thousands of arrival times of P and S waves of uneven quality that constitutes the RENSIG catalogue is the challenging subject of this thesis.We describe how we complemented the RENSIG catalogue with data from the Northern Peru network and how we homogenized and filtered the resulting dataset of more than 800 000 first arrival times of P and S waves corresponding to more than 50 000 earthquakes. To invert these data for both the velocity models and the event locations we adopted a Bayesian approach. We show how the problem can be recast in the Gaussian framework by changes of variable while imposing a robust statistics to the data, and how it leads to a generalized nonlinear least squares problem. We detail in particular the regularization of the models through the smoothing and damping properties of the covariance kernels. We also show that inverting differences in data instead of the raw data amounts to the introduction of specific correlation terms in the data covariance matrix, while keeping the same set of data. We finally indicate how the computation of the averaging index allows the delimitation of a confidence region for the resulting model.The practical inversion has been carried out by using the two Fortran 2003 codes (B. Potin, B. Valette, V. Monteiller): LOCIN (prior localization) and INSIGHT (tomography). The final study region is a parallelepipedic box of 590$times$770 km$^2$ area and 244 km height that contains the topography of the surface. The models consist of the $v_P$ and $v_P/v_S$ fields discretized over a grid, the spacing of which is 5 km in the horizontal directions and 2 km in the vertical one, and of the spatial and temporal parameters of the seismic events. A battery of tests allowed us to set reasonable values for these tuning parameters through an L-curve analysis.We obtained the spatial distribution of the seismicity with an improved accuracy which allows us to describe with more details the shallow seismic clusters, as those of Pisayambo, Macas, Reventador, and to identify lineaments in the seismicity in relation with tectonics. We obtained also a clear image of the intermediate depth seismicity wich is dominated by 4 nests, namely the Maldonado, La Man'a, and Guayaquil nests, at depths ranging between 75 km and 115 km, and the Puyo nest at much deeper depths. The Wadati-Benioff zone allowed us to clearly defined the topography of the slab only to a depth to about 110-150 km, depending on the latitude, and to observe the decrease of the dip angle from about 25° in northern and central Ecuador down to about 10° in southern Ecuador and northern Peru. On the other hand, the analysis of the P velocity clearly suggests that the slab is broken in two pieces, the southern one passing under the northern at the level of the Puyo nest. The $v_P/v_S$ model presents a high anomaly of the ratio along the western cordillera at a depth ranging between 30 km and 50 km that characterized partially melted rocks and corresponds to the feeding reservoir of the volcanic arc. Finally, we deduced the Moho depth from our model by taking the depth for which the norm of the velocity gradient is maximum between 7.2 and 7.4 km/s and by incorporating information on the Moho depth provided by the SISTEUR and SALIERI experiments in the convergent margin

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Badji, Rabia. "Structure profonde de la croûte et potentiel pétrolier des bassins sédimentaires à l'ouest de l'Algérie." Thesis, Nice, 2014. http://www.theses.fr/2014NICE4036/document.

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Abstract:

La marge algérienne borde le bassin algérien, formé en position de bassin arrière-arc de la subduction Téthysienne. L'importance de l'étude du segment de marge qui s'étend de Ténès à Mostaganem sur environ 250 km, réside dans sa position charnière entre le domaine continental d'Alborán à l'Ouest et le bassin océanique algérien à l'Est. Dans ce travail nous avons déterminé pour la première fois, la structure et la nature de la croûte de ce segment, à partir de l'inversion tomographique des données de sismique grand-angle d'un profil N-S perpendiculaire à la marge. Grâce aux traitements des données de sismique réflexion multitrace acquises pendant la campagne SPIRAL et aux données industrielles, nous avons pu proposer un schéma tectonique régional et une cartographie de l'extension possible du socle Kabyle en mer. Les résultats révèlent une marge caractérisée par la juxtaposition d'une croûte océanique peu épaisse au nord et d'une croûte continentale amincie au sud de part et d'autre d'un accident vertical. L'ouverture du bassin océanique résulterait de la réponse à la déchirure du panneau lithosphérique en subduction sous Gibraltar, accompagné par la migration du bloc Alborán vers l'Ouest. La propagation de cette déchirure (STEP) a généré une zone de cisaillement qui se focalise dans zone de transition océan-continent. L'inversion tectonique qui affecte plus à l'Est la marge semble s'arrêter à la latitude de Ténès. Cette absence de déformation en mer coïncide avec une lacune de sismicité liée à la résistance mécanique de la marge. Par comparaison à d'autres régions du monde, seules les zones situées sur la croûte continentale pourraient présenter un potentiel pétrolier
Located in North Africa, the Algerian margin is bordering the Algerian basin, formed in the back of the Tethyan subduction. The importance of the study of the segment extending from Tenes to Mostaganem over 250 km, lies in its pivotal position between the continental Alborán domain to the West and the Algerian Basin to the East. In this work, we determined for the first time, the structure and the crustal nature of this segment using the tomographic inversion of the seismic data recorded along a N-S wide-angle seismic profile shot perpendicular to the margin. Thanks to the multichannel reflection seismic data acquired during SPIRAL (2009), and to industrial data, we have proposed a regional tectonic pattern and the possible offshore extension of the kabylian basement The results reveal a margin characterized by the juxtaposition of a thin oceanic crust to the North and a slightly thinned continental crust to the South on either side of a major vertical accident. This suggests that the margin is formed in a strike-slip context. The opening of the oceanic basin should result from the response to the retreat and to the tear of the lithospheric slab beneath the Gibraltar subduction, accompanied by the westward migration of the Alborán block. The propagation of this lithospheric tearing (STEP) generated a zone of strike-slip along the narrow ocean-continent transition. The offshore absence of seismicity along our segment is connected to the mechanical resistance of the margin due to rapid change of crust nature. Owing the results and compared with other regions of the world, the areas which can likely present oil potential are the ones located on the continental crust

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Seher, Tim. "Seismic structure of the Lucky Strike Segment at the Mid-Atlantic Ridge." Paris, Institut de physique du globe, 2008. http://www.theses.fr/2008GLOB0007.

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Abstract:

En juin 2005 lors de la campagne Sismomar, des mesures de sismique ont été ectuées sur le segment Lucky Strike, situé le long de la dorsale médio-Atlantique. Cette thèse présente les résultats d'une étude de la couche 2A par sismique réflexion, d'une ´etude de la structure de l'ensemble de la croûte, et d une étude à haute résolution de la structure de la croûte supérieure autour du volcan Lucky Strike par sismique réfraction. La combinaison de ces trois études sismiques a permis une meilleure caractérisation des processus tectoniques, magmatiques et hydrothermales qui déterminent la structure de la croûte océanique à Lucky Strike. Dans la croûte supérieure, mon modèle de vitesse sismique en trois dimensions montre une zone de faibles vitesses parallèle à l'axe de la dorsale, qui est limitée par des failles au bord de la vallée axiale. Les vitesses les plus faibles se trouvent au-dessous des édifices volcaniques récents, comme le volcan Lucky Strike. La sismique réflexion et la sismique réfraction indiquent un amincissement de la couche 2A aux failles limitant la vallée axiale. De plus, les modèles de vitesse montrent une zone de faible vitesse sous la lentille magmatique au centre du segment au-dessous du volcan. La zone de faible vitesse peut être expliquée par la présence de températures élevées et de petites quantités de liquide magmatique. Une chambre et une croûte plus épaisses au centre du segment sont en accord avec la concentration du magma vers le centre du segment
In June 2005, the Sismomar survey explored the seismic structure of the slow-spreading Lucky Strike segment on the Mid-Atlantic Ridge. This thesis presents results from a segment scale reflection study of seismic layer 2A, a segment scale refraction study of whole crustal velocity structure, and a high resolution refraction study of the upper crust beneath and immediately surrounding the Lucky Strike seamount. The combination of the three seismic studies provides insights into the tectonic, magmatic and hydrothermal processes shaping the crustal structure of the segment. In the upper crust, the three-dimensional velocity model derived from travel time tomography shows a low velocity anomaly running parallel to the ridge axis, which is limited laterally by the median valley bounding faults. Velocities are lowest beneath recent volcanic edifices like the Lucky Strike volcano. The reflection and refraction measurements indicate an abrupt o -axis thinning of seismic layer 2A at the bounding faults. Furthermore, the seismic measurements show a low velocity anomaly that underlies the axial melt lens reflector below the Lucky Strike volcano. The low velocity zone can be explained by the presence of elevated temperatures and possibly a small amount of melt. The segment-center magma chamber, as well as thicker crust at the segment center, are consistent with a focused melt supply to the segment center

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Bosch, Ros David. "Tomografia elèctrica a escala de laboratori: investigació del sistema roca-salmorra-CO(2)." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2015. http://hdl.handle.net/10803/336375.

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Abstract:

La captura i emmagatzematge geològic de CO2 es considera una opció viable per a la reducció de les emissions netes d’aquest gas a l’atmosfera terrestre. El procés consisteix a separar el CO2 de la resta de gasos generats durant l’ús de combustibles fòssils, transportar-lo fins a les plantes d’emmagatzematge i injectar-lo en una formació porosa i permeable que el retindrà, en principi, indefinidament. En aquesta tesi es consideren els aqüífers salins profunds com a reservori de CO2 de referència. La fase d’emmagatzematge requereix que es monitoritzi el subsòl mitjançant tècniques indirectes no destructives, amb l’objectiu de caracteritzar la distribució del CO2 dins el reservori per poder assegurar que la contenció és efectiva i permanent. Entre els mètodes de monitoreig existents, els mètodes elèctrics i electromagnètics són molt convenients, degut a la seva sensibilitat a la conductivitat elèctrica, una propietat física intrínsecament relacionada amb la fracció de volum de fluids conductors presents a la porositat de la roca. Quan s’injecta CO2 al subsòl, la substitució de salmorra (conductora) per gas (resistent) genera un contrast de resistivitat detectable amb mètodes elèctrics i electromagnètics. En funció de la magnitud del canvi, es pot quantificar la saturació de CO2 del reservori. Aquesta tesi centra la seva investigació en els efectes elèctrics d’alguns dels fenòmens que tenen lloc a micro-escala durant el procés d’injecció i emmagatzematge geològic de CO2. L’objectiu principal consisteix a caracteritzar la distribució de resistivitat elèctrica d’una mostra centimètrica de gres de Fontainebleau en dos experiments principals, mitjançant la tècnica de la tomografia elèctrica aplicada a escala de laboratori. Els dos experiments principals d’aquesta investigació inclouen, per un cantó, la quantificació de la saturació de CO2 per a diferents graus de saturació i, per l’altre, el monitoreig del sistema en un experiment de dissolució de CO2 a alta pressió (40 bar). A l’experiment I, la mostra representa una petita fracció d’un aqüífer salí profund (saturat d’una salmorra molt salina) en diferents estadis de l’avanç del plomall de CO2. A l’experiment II, la mostra representa una fracció d’un aqüífer somer (amb una salmorra poc salina) en la qual hi ha hagut una invasió de CO2 des d’un aqüífer proper. Per tal de poder realitzar els experiments plantejats, s’ha dissenyat i muntat un sistema experimental que permet realitzar mesures de tomografia elèctrica a les condicions de pressió requerides, sense haver d’aturar l’experiment. Els dos experiments principals són una de les contribucions més importants d’aquesta tesi, perquè per primer cop s’ha aplicat tomografia elèctrica a escala centimètrica en experiments que involucren CO2. Els resultats han demostrat que el sistema experimental permet obtenir dades significatives i de bona qualitat. Els models resultants de l’experiment I han permès quantificar la saturació de CO2 a l’interior de la porositat de la roca, mentre que l’experiment II ha permès determinar l’augment de la conductivitat de la salmorra degut a la dissolució i dissociació de CO2 al llarg de vuit dies. Així, aquesta tesi suposa una contribució rellevant al camp de l’emmagatzematge geològic de CO2 i al de l’aplicació de la tomografia elèctrica a escala de laboratori, presentant una investigació dels fenòmens elèctrics fruit de la interacció entre els components del sistema roca–salmorra–CO2 a escala centimètrica. Les dades experimentals adquirides, a més, constitueixen una base de coneixement per a la calibració dels models obtinguts amb tècniques elèctriques i/o electromagnètiques de gran escala, o per a la realització de processos d’upscaling.
Carbon capture and storage (CCS) is considered a feasible alternative to reduce the net emissions of CO2 to the atmosphere. This thesis is related to the monitoring phase of the process, after CO2 has been injected into the porosity of a reservoir and the evolution of the system and its properties has to be controlled. The main goal of monitoring is to obtain an accurate characterization of the subsurface CO2 accumulation, in order to verify the quantity of injected gas and to detect any possible leakage. Geophysical monitoring of the reservoir is performed from the surface or along boreholes, and thus it becomes necessary to perform laboratory experiments to investigate the behavior of the reservoir rock in relation to CO2, and to calibrate the results of the field scale methods. Electric and electromagnetic methods are especially well-suited for CCS monitoring due to the sensibility of electric resistivity to CO2 saturation. This thesis focuses on two main objectives. Firstly, to design and construct an experimental setup which is able to perform electrical tomography measurements on a centimeter-scale rock sample at various P-T conditions. Secondly, to perform two new experiments related to CO2 monitoring. In the first experiment, we have quantified the CO2 saturation inside a cylindrical (4x8 cm) Fontainebleau rock sample at various CO2 volume fractions, emulating a small fraction of a saline aquifer at different injection stages (the sample was saturated with a highly saline brine). In the second experiment, we have detected and quantified the effects of the dissolution of the CO2 in the brine on the same sample at a pressure of 40 bar during eight days, emulating the invasion of CO2 into a shallow aquifer (the brine used was of low salinity). Both experiments of this thesis represent a contribution to the CCS field, as they highlight some important aspects which are typically neglected, such as the effect of the surface conductivity and the variation of brine conductivity during the experiment. If both factors are ignored, the CO2 saturation will be underestimated by using only the resistivity index method. We have modified the equation to account for these two influences, thus contributing to a more accurate monitoring.

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Rocha, Marcelo Peres. "Tomografia sísmica com ondas P e S para o estudo do manto superior no Brasil." Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14132/tde-29092008-212459/.

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Abstract:

Nós usamos tomografia sísmica de tempo de percurso para estudar o manto superior sob as regiões Sudeste e Centro-Oeste do Brasil. Este método baseia-se na inversão de resíduos relativos de tempo para as ondas P e S (VanDecar, 1991), que foram obtidos para mais de 80 estações em uma área de 20 x 20 graus. Mais de 11000 e 8000 resíduos de tempo foram obtidos para as ondas P (P direta e PKPdf) e S (S direta, ScS, SKS e SKKS), respectivamente, utilizando correlação cruzada de forma de ondas para até 12 estações operando simultaneamente. Para avaliar a robustez dos resultados com respeito aos dados, nós utilizamos o método estatístico de re-amostragem Jackknife, o qual inerentemente leva em conta a altamente variável cobertura dos raios e os erros das medidas, e pode fornecer limites de confiança para as anomalias. Inversões regionais foram realizadas para estudar a influência da parametrização nas anomalias sísmicas. Nossos resultados mostraram boa correlação das anomalias sísmicas com as principais estruturas tectônicas e revelaram novas anomalias que ainda não haviam sido observadas nos trabalhos anteriores. Anomalias de alta velocidade na porção oeste do Cráton do São Francisco apóiam a hipótese de que este cráton foi parte de uma placa Neoproterozóica maior. Anomalias de baixa velocidade sob a Província Tocantins (principalmente nas faixas móveis entre os Crátons Amazônico e do São Francisco) foram interpretadas como causadas por afinamento litosférico, consistente com a boa correlação entre a sismicidade intraplaca e as anomalias de baixa velocidade nesta região (Assumpção et al., 2004b). A melhora na resolução da anomalia de alta velocidade sob a Bacia do Paraná (~200 km) permitiu uma discussão sobre a geometria do núcleo cratônico desta Bacia. A subducção da Placa de Nazca foi observada como uma anomalia de alta velocidade sob a Bacia do Paraná (profundidades entre 700 e 1200 km). Nestas profundidades, uma grande anomalia de baixa velocidade aparece próxima da Placa de Nazca. Testes sintéticos mostraram que esta anomalia é um artefato da inversão gerado pela presença da Placa de Nazca.
We used travel time seismic tomography to study the upper mantle beneath SE and Central Brazil. This method is based on the inversion of P- and S-wave relative travel time residuals (VanDecar, 1991) obtained from more than 80 stations in an area of 20 x 20 degrees. More than 11000 P and PKP residuals, and more than 8000 S, ScS, SKS, and SKKS residuals were obtained from waveform cross-correlations for up to 12 simultaneous stations. To evaluate the robustness of the tomographic results with respect to the data, we use the Jackknife re-sampling method, which inherently take into account the highly variable ray coverage and measurement errors, and can provide confidence limits for the anomalies. Regional inversions were carried out to study influence of the parameterization on the seismic anomalies. Our results show correlations of seismic anomalies with the main tectonic structures and reveal new anomalies not yet observed in previous works. High velocity anomalies in the western portion of the São Francisco Craton support the hypothesis that this craton was part of a major Neoproterozoic plate. Low velocity anomalies beneath the Tocantins Province (mainly fold belts between the Amazon and São Francisco cratons) are interpreted as due to lithospheric thinning, consistent with a good correlation between intraplate seismicity and low velocity anomalies in this region (Assumpção et al., 2004b). The resolution improvement of the high velocity anomalies beneath the Parana Basin (at ~200 km) allows a discussion about the geometry of the cratonic nucleous of this Basin. The slab of the Nazca Plate is observed as a high velocity anomaly beneath the Parana basin (at 700-1200 km depth). At these depths, large low velocity anomaly appears next to the slab. Synthetic tests show that these anomalies are an artifact of the inversion generated by the presence of the slab.

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Alder, Chloé. "Etude de la déformation de la croûte et du manteau terrestres à partir de l'anisotropie sismique des modèles tomographiques." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEN021.

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Abstract:

L’anisotropie est souvent utilisée en sismologie comme proxy de la déformation des roches. Elle se développe lorsque des minéraux acquièrent une orientation préférentielle. C’est le cas de l’olivine des péridotites du manteau qui s’aligne selon la direction des flux de matière. Néanmoins, l’anisotropie observée en tomographie peut aussi provenir d’hétérogénéités chimiques non résolues par les ondes sismiques longues périodes : elle s’apparente alors à̀ de l’anisotropie artificielle. Les théories et développements méthodologiques actuels ne permettent pas de distinguer l’anisotropie réelle de l’anisotropie artificielle dans les signaux sismiques. Dans cette thèse nous avons utilisé des modèles simples de manteau terrestre pour étudier théoriquement et numériquement le lien entre le niveau d’hétérogénéités non résolues et l’anisotropie radiale artificielle. Nous en avons conclu que l’anisotropie est proportionnelle au carré des hétérogénéités et que 10% de contraste de vitesse sismique peut engendrer plus de 3% d’anisotropie, un niveau non négligeable au regard des observations tomographiques. Une tomographie 3-D anisotrope de l’Europe, centrée sur les Alpes et les Apennins, a également enté réalisée. Les données d’ondes de surface utilisées sont issues de corrélations de bruit sismique et permettent d’imager la croûte et le manteau supérieur. La structure isotrope de notre modelé illumine particulièrement bien la plaque adriatique en subduction sous les Apennins ainsi qu’une rupture de ce panneau située au sud de la chaîne. Par ailleurs, la méthode d’inversion en profondeur utilisée prend en compte le biais entre anisotropie et hétérogénéités. Nous présentons ainsi le premier modelé 3-D d’anisotropie radiale en Europe réalisé pour des profondeurs aussi faibles. Nos résultats suggèrent que la croûte inférieure est marquée par une structuration horizontale dans les Apennins, probablement en lien avec la déformation extensive actuelle observée dans la région
Seismic anisotropy is often used as a proxy for rock deformation. It arises from the preferred orientation of anisotropic minerals. For instance, olivine in mantellic peridotites align according to mantle flow. However, anisotropy in tomographic models can be the result of small scale heterogeneities unresolved by long period seismic waves. It is thus considered as artificial. Theories and methodological developments do not allow to distinguish the relative contributions of real and artificial anisotropy in seismic signals. In this thesis, we used simple models of the Earth’s mantle to analytically and numerically study the link between unresolved heterogeneities and the level of artificial radial anisotropy. We concluded that anisotropy is proportional to the square of heterogeneities and that 10% of velocity contrast can be responsible for 3% of anisotropy, which is non negligible compared to the observed anisotropy in tomography. A 3-D anisotropic model of Europe, focusing on the Alps and Apennines, was constructed from surface waves data. The dispersion measurements were made from noise correlation and allow to image the crust and uppermost mantle. The isotropic structure of the model shows particularly well the Adriatic plate subducting under the Apennines, as well as a slab break-off in the Southern part of the chain. The method used for the depth inversion takes into account the trade-off between layering and anisotropy. Our model is therefore the first 3-D model of radial anisotropy built at shallow depths in Europe. Our results suggest that the lower crust has a horizontal organization in the Apennines, probably related to the extensive regime observed in the area

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Vitard, Clément. "Investigation sismique du domaine avant-arc Égéen du segment Sud-Ouest de la zone de subduction Hellénique." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016AZUR4116/document.

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Abstract:

La zone de subduction Hellénique, en Méditerranée orientale, est caractérisée par le taux de sismicité le plus important d’Europe. Des séismes de forte magnitude (Mw 7,5-8) ont eu lieu le long du segment Sud-Ouest de la zone de subduction Hellénique, au large du Péloponnèse, au cours du 19ème et 20ème siècle. Ce segment de 400 km de long a également été le lieu de nucléation du plus important séisme d’Europe, en 365 ap J.C, avec une magnitude supérieure à 8, ayant entraîné un tsunami dévastateur. Deux principaux modèles scientifiques s’opposent sur la question du couplage sismique de l’interface de subduction, allant d’un couplage sismique total au niveau de l’interface, à l’hypothèse opposée d’un couplage quasi inexistant. Cependant, ces modèles opposés considèrent des géométries approximatives et parfois extrêmes, fautes de contraintes disponibles sur la structure et la géométrie de l’interplaque sous l’avant-arc dans cette zone. La localisation de la faille responsable du séisme de 365 ap J.C est également débattue, en l’absence de données géophysiques permettant d’identifier les interfaces potentiellement responsables de cet événement dévastateur. La faille de méga-chevauchement et le domaine avant-arc du segment Sud-Ouest de l’arc Hellénique ont été l’objet d’étude de la campagne océanographique Ulysse en Novembre 2012 afin de déterminer la géométrie des structures et unités majeures dans cette portion de la zone de subduction, mais également d’apporter un éclairage sur la tectonique récente qui affecte cette zone
The Hellenic subduction zone, in the eastern part of the Mediterranean sea, is characterized by the highest rate of current seismicity in Europe. In the southwestern segment, several earthquakes of large magnitude (Mw 7,5-8) occured a the turn of the 19th to 20th century. This segment of 400 km long, has also been the nucleation site of the largest historical earthquake in Europe, named the 365 AD earthquake, with a magnitude of Mw 8. This event generates a devastating tsunami, which spread along the Adriactic Sea and in the Nile Delta region. Two main models differ about the interplate seismic coupling question in this region, from a total seismic coupling at the interplate, at the opposite assumption of a very weak seismic coupling. However, these opposing models consider an approximate geometry, mostly because of the lack of information available on the geometry and the localization of the interplate in this region of the forearc domain. The localization of the fault responsible of the 365 AD event is also debated, because, there is no available data who provides imagery of the interfaces potentially responsible of this devastating earthquake. The megathrust fault and the forearc domain of the southwestern segment of the Hellenic subduction zone has been the target of the Ulysse marine survey in November 2012. The aim of this survey was to provide information of the structural geometry of the main units in this part of the subduction zone, and to bring information on the recent tectonic activity in this region

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Käestle, Emanuel David. "High-resolution ambient-noise and earthquake surface-wave tomography of the Alps Apennines and Dinarides." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066307/document.

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Abstract:

La collision alpine a créé des structures complexes comme des chaînes de montagnes très arqués et des interactions compliquées entre les slabs subduits. La polarité de subduction est inversée à la transition entre les Alpes et les Apennins et les Alpes et les Dinarides. Le fait que la plaque Adria subducte en même temps vers l'ouest et vers l'est avec un fort pendage, presque verticalement, suggèrent une flexion importante de cette plaque. Notamment, si on considère de plus la proposition qu'Adria subducte aussi vers le nord sous les Alpes de l'est, ce qui est toujours sujet de discussion. Des déchirures dans le slab adriatique sous les Dinarides du nord à plus de 150 km de profondeur et sous les Apennins à moins de 200 km, pourraient être des signes d'une forte tension et, en conséquence, un détachement de la plaque adriatique. La plaque européenne pourrait aussi avoir subi plusieurs déchirures le long des Alpes. Cette hypothèse sujette à débat nécessite de nouveaux modèles tomographiques. Le modèle tomographique présenté dans cette thèse se base sur les vitesses de phase des ondes de surface pour donner un modèle 3-D à haute résolution des vitesses de cisaillement de la surface jusqu'à 200 km de profondeur. Ce modèle est unique de par sa haute résolution dans le manteau lithosphérique où des modèles antérieurs montrent de fortes incertitudes. Afin d'imager la croûte et le manteau supérieur en même temps, une combinaison des données de vitesses de phase des ondes de surface mesurés à partir des bruits ambiants ainsi que des séismes est utilisée dans cette thèse.Pour tester la validité de cette procédure, une comparaison détaillée des mesures de vitesses de phases et des structures imagées avec les deux méthodes est présentée. De l’analyse résulte un faible biais qui montre des vitesses plus élevées avec les données se basant sur des séismes par rapport aux données se basant sur le bruit ambiant. En comparant avec des travaux antérieurs, il est apparu que ce biais est dû à une différence méthodologique. Plusieurs paramètres qui pourraient influencer les mesures du bruit ambiant sont testés numériquement. Une cause unique n'a pu être identifiée. L'explication la plus probable pour le biais est une combinaison entre différentes sensibilités des méthodes aux structures et l'influence des modes supérieurs. Néanmoins, l'écart est suffisamment faible par rapport aux variations structurales pour être négligé.Un modèle final de vitesse de cisaillement de la région alpine est obtenu avec une résolution latérale d'environ 25 km dans la croûte peu profonde. Les tests synthétiques donnent une résolution approximative de profondeur estimée à 2 km près de la surface et de 5 km à la profondeur du Moho. Dans le manteau supérieur, la résolution baisse rapidement mais les structures principales des panneaux plongeants restent bien imagées jusqu'à une profondeur de 200 km le long des Alpes et des Apennins.La partie crustale du modèle donne des informations à haute résolution sur la taille et la profondeur des bassins sédimentaires et du corps d’Ivrée ainsi que sur la profondeur et la structure du Moho. Ce modèle de vitesses de cisaillement est le premier montrant autant de détails et couvrant les Alpes entières, il est proposé que le modèle pourrait servir comme référence pour la région.Le modèle montre les limites des zones de subduction et les régions de basses vitesses asthénosphèriques montants sous les bassins Ligure et pannonien. Des structures connues comme les déchirures de slabs sous les Apennins et les Dinarides sont imagés. Des découvertes supplémentaires ont été mises en évidence : une petite zone de faible vitesse qui coupe la lithosphère au nord des Dinarides est interprété comme l'expression d'une grande faille décrochante
The plate collision in the Alps and adjacent orogens has created a complex picture of highly arcuate mountain belts and complicated interactions of subduction slabs. The subduction polarity is reversed from European to Adriatic subduction in the transition of the Alps to the Apennines and to the Dinarides. The subduction of Adria both to the west and east and the almost vertical dip of the slabs implies an important flexure of this plate. Even more so if one considers the proposed subduction of Adria also to the north under the eastern Alps, which is still a matter of discussion. Gaps in the Adriatic slab under the northern Dinarides, below 150~km depth and in the southern Apennines above 200~km may be signs of the stresses and the consequent tearing that the Adriatic plate is exposed to.Also the European plate has supposedly undergone one or several break-offs all along the Alpine arc. Especially in the eastern and western Alps it is still an open question whether the European slab is detached below the lithosphere. New tomographic models are thus needed.The herein presented tomographic model is based on surface-wave phase velocities and gives a picture of the shear-velocity structure from the surface to 200 km depth. It is the first high-resolution shear-velocity model of the entire Alpine crust and upper mantle. It is also unique in its good resolution in the lithospheric mantle, where previous body-wave models are subject to high uncertainties. In order to be able to image both crust and upper mantle, a combination of ambient-noise and earthquake-based phase-velocity measurements is used in the present thesis.The validity of this approach is tested by a detailed comparison of the phase-velocity measurements and the structures that are imaged from each method individually. A small bias between the methods results in slightly elevated velocities from earthquake measurements. By comparison with earlier works it appears that this bias is due to methodological differences. Several effects that may influence the ambient-noise records are tested with synthetic experiments, but no unique cause is found. The most likely explanation for the bias between the two methods is a combination of different structural sensitivities and the influence of higher modes. Nevertheless, the discrepancy is sufficiently small with respect to the structural variations that the bias can be neglected.A final shear-velocity model of the Alpine region is obtained which has a lateral resolution in the shallow crust of approximately 25 km. From synthetic tests, the average depth resolution is estimated to be 2~km close to the surface and 5 km for the Moho depth. In the upper mantle the resolution decreases significantly, but main slab structures are well imaged in the central Alps and the Apennines down to the bottom of the model at 200 km depth.Highlights of the crustal part of the model are size and depth of sedimentary basins, the Ivrea body and the Moho structure. Being the first shear-velocity model of this detail and extend it is proposed to serve as reference for the Alps

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Frontera, Genovard Joana Tànit. "Estudis de soroll sísmic ambiental amb registres de sismòmetres de fons marí. Tomografia d'ones superficials al NE de la Península Ibèrica." Doctoral thesis, Universitat Ramon Llull, 2009. http://hdl.handle.net/10803/9319.

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Abstract:

L'estiu de 2005, es varen instal·lar un sismòmetre de fons marí (OBS, sigles en anglès d'Ocean Bottom Seimometer) permanent, de tres components i banda ampla, i un sensor diferencial de pressió, a les immediacions de la plataforma petrolífera Casablanca (Repsol Investigaciones Petrolíferas S.A.), a uns 150 m de fondària i 50 km de la costa de Tarragona. Aquesta iniciativa, pionera a l'Estat espanyol, es va portar a terme en el marc del projecte Casablanca (REN2003-06577), concedit pel Ministerio de Educación y Ciencia a l'Institut Geològic de Catalunya (IGC) i l'Observatori de l'Ebre, amb l'objectiu de caracteritzar la detectabilitat de l'OBS i millorar el coneixement de la sismicitat i el risc sísmic a la zona. L'any 2007, després d'una reinstal·lació dels sensors en què es varen introduir millores, la transmissió satèl·lit en temps real del senyal al centre de recepció de dades sísmiques a l'IGC de Barcelona va possibilitar la integració de l'OBS a la xarxa sísmica de Catalunya.
L'anàlisi de soroll sísmic ambiental a l'emplaçament de l'OBS Casablanca mostra nivells alts als tres components, especialment a baixes freqüències i a la banda microsísmica. Així mateix, s'observen variacions estacionals i la influència de les condicions meteorològiques i oceanogràfiques. La comparació dels nivells de soroll a l'OBS Casablanca amb el d'un altre OBS situat a la mar de Ligúria, amb una instrumentació semblant, però instal·lat a una fondària de 2500 m, mostra un comportament més sorollós a Casablanca, probablement a causa de la menor profunditat a què està situat.
Tot i el seu comportament sorollós, l'OBS Casablanca ha enregistrat diversos sismes locals, regionals i telesismes. Malgrat la petita magnitud i l'escassesa de terratrèmols locals succeïts durant el període de funcionament de l'OBS, l'estació ha mostrat la seva utilitat de cara a la millora de les localitzacions hipocentrals dels sismes propers amb epicentre a la mar. Noves dades permetran la validació d'aquest resultat.
El senyal de l'OBS Casablanca, juntament amb el d'estacions situades a la Península Ibèrica, el nord d'Àfrica i les Illes Balears, s'ha pogut utilitzar amb èxit en un estudi de tomografia d'ones superficials amb soroll sísmic ambiental realitzat al NE de la Península. El procediment de l'estudi tomogràfic ha inclòs un tractament del senyal a fi de minimitzar l'energia aportada pels terratrèmols i normalitzar les amplituds a totes les freqüències. Mitjançant el càlcul de la correlació creuada per a tots els parells d'estacions disponibles durant un període de més d'un any, s'ha trobat un senyal equivalent a la funció de Green del medi, que ha possibilitat la mesura de la velocitat de grup i de fase. La representació dels resultats en forma de mapes de dispersió mostra zones d'altes i baixes velocitats, coherents amb les principals estructures geològiques de l'escorça i part del mantell superior.
Durante el verano de 2005, se instalaron un sismómetro de fondo marino (OBS, siglas en inglés de Ocean Bottom Seismometer) permanente, de tres componentes y banda ancha, y un sensor diferencial de presión, en las inmediaciones de la plataforma petrolífera Casablanca (Repsol Investigaciones Petrolíferas S.A.), a unos 150 m de profundidad y 50 km de la costa de Tarragona. Esta iniciativa, pionera en España, se llevó a cabo en el marco del proyecto Casablanca (REN2003-06577), concedido por el Ministerio de Educación y Ciencia al Institut Geològic de Catalunya (IGC) y al Observatori de l'Ebre, con el objetivo de caracterizar la detectabilidad del OBS y mejorar el conocimiento de la sismicidad y el riesgo sísmico en la zona. En el año 2007, después de una reinstalación en la que se introdujeron mejoras, la transmisión satélite en tiempo real de la señal al centro de recepción de datos sísmicos del IGC en Barcelona posibilitó la integración del OBS a la red sísmica de Cataluña.
El análisis del ruido sísmico ambiental en el emplazamiento del OBS Casablanca muestra niveles altos en las tres componentes, especialmente a bajas frecuencias y en la banda microsísmica. También se observan variaciones estacionales y la influencia de las condiciones meteorológicas y oceanográficas. La comparación de los niveles de ruido en el OBS Casablanca con los de otro OBS situado en el mar de Liguria, de instrumentación similar, pero instalado a 2500 m de profundidad, muestra un comportamiento más ruidoso en Casablanca, probablemente a causa de la menor profundidad a la que está situado.
Aunque de comportamiento ruidoso, el OBS Casablanca ha registrado numerosos seísmos locales, regionales y teleseísmos. A pesar de la pequeña magnitud y la escasez de terremotos locales durante el periodo de funcionamiento del OBS, la estación ha mostrado su utilidad de cara a la mejora de las localizaciones hipocentrales de los seísmos cercanos con epicentro en el mar. Nuevos datos permitirán la validación de este resultado.
La señal del OBS Casablanca, junto con la de estaciones situadas en la Península Ibérica, el norte de África y las Islas Baleares, se ha podido utilizar con éxito en un estudio de tomografía de ondas superficiales con ruido sísmico ambiental realizado al NE de la Península. El procedimiento del estudio tomográfico ha incluido el tratamiento de la señal para minimizar la energía aportada por los terremotos y normalizar las amplitudes para todas las frecuencias. Mediante el cálculo de la correlación cruzada para todos los pares de estaciones disponibles durante un periodo de más de un año, se ha obtenido una señal equivalente a la función de Green del medio, que ha posibilitado la medida de la velocidad de grupo y de fase. La representación de los resultados en forma de mapas de dispersión muestra zonas de altas y bajas velocidades, coherentes con las principales estructuras geológicas de la corteza y parte del manto superior.
During the summer of 2005, a three-component broad-band permanent ocean bottom seismometer (OBS) and a differential pressure gauge were deployed near the Casablanca oil platform (Repsol Investigaciones Petrolíferas S.A.) at a depth of about 150 m and 50 km away from the Tarragona coast (NE Iberian Peninsula). This initiative, pioneer in Spain, was carried out within the framework of the Casablanca project (RES2003-06577), given by the Ministerio de Educación y Ciencia to the Institut Geològic de Catalunya (IGC) and to the Observatori de l'Ebre. The aim of this project was to characterize the OBS detection threshold and to improve the knowledge of the seismicity and seismic risk in the area around. In 2007 satellite transmission was implemented to have continuous and real time data, which allowed integrating the OBS into the Catalan Seismic Network.
A seismic ambient noise analysis at the Casablanca OBS site shows high levels on the three components, especially at low frequencies and at the microseismic band. Seasonal variations and the meteorological and oceanographic conditions influence are also observed. The comparison between Casablanca OBS noise levels and those from another OBS placed at the Ligurian Sea, equipped with similar instrumentation but installed at a depth of 2500 m, shows that the Casablanca site is noisier, probably due to its shallower deployment.
Despite its noisy behaviour, the Casablanca OBS has recorded a number of local and regional earthquakes and teleseisms. Only few close small events have occurred during the OBS running period. Nevertheless, the station has shown its utility to improve hipocentral locations of close earthquakes with the epicentre offshore.
The Casablanca OBS signal, together with that from stations placed at the Iberian Peninsula, northern Africa and Balearic Islands, has been successfully used in a surface wave tomographic study from ambient noise in the NE Iberian Peninsula. The tomographic study includes a signal processing to minimize the energy from earthquakes and to normalize the amplitudes for all frequencies. A signal equivalent to the Green function has been obtained through the cross-correlation between all the possible station pairs during a period longer than one year, allowing the measurement of group and phase velocities. The results, which are presented as dispersion maps, show areas of high and low velocities that are coherent with the main crust and upper mantle geological structures.

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Örsvuran, Rıdvan. "Vers des modèles anisotropes et anélastiques de la Terre globale : Observables et la paramétrisation de l'inversion des formes d'ondes complètes." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4015.

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Abstract:

Les ondes sismiques constituent le principal outil pour scanner l’intérieur de la Terre et en déduire des informations sur sa structure, son état thermique et ses propriétés chimiques. La tomographie sismique, de manière analogue à la tomographie médicale, construit des images en trois dimensions de l’intérieur de la Terre à partir des ondes sismiques déclenchées par des sources naturelles (tremblements de terre, bruit ambiant) ou contrôlées (explosions, ...).La méthode de l’état adjoint permet une implémentation efficace de l’inversion des formes d’ondes complètes (FWI : Full Waveform Inversion), une méthode d’imagerie qui exploite potentiellement toute la complexité du champ d’onde en trois dimensions pour construire des images haute résolution de l’intérieur de la Terre.Dans cette thèse, je propose de nouveaux observables fondés sur des doubles différences des temps de trajet et des formes d’ondes pour appliquer la FWI à l’échelle globale. Par ailleurs, je teste différentes paramétrisations du problème inverse pour extraire les propriétés physiques de la Terre comme l’anisotropie azimuthale et l’atténuation dans le manteau.Mes résultats suggèrent que les doubles différences utilisés avec des dispositifs denses de stations accélèrent la convergence de la FWI, améliore la résolution de l’imagerie sous le dispositif et réduisent les artefacts générés par la couverture hétérogène de la Terre par les données sismologiques.Il est connu que la composition et la déformation de la lithosphère et du manteau supérieur génèrent de l’anisotropie lors de la propagation des ondes. En partant du modèle de Terre globale GLAD-M25 développé par tomographie adjointe, le successeur du modèle GLAD-M15 et en) et en paramétrant l’inversion avec une anisotropie transverse, j’ai construit un premier modèle global du manteau supérieur anisotrope. J’ai effectué 10 itérations de la FWI adjointe en sélectionnant par fenêtrage les temps de trajet des ondes de surface combinés avec des doubles différences formés par des paires de stations. Les résultats révèlent l’empreinte au premier ordre de l’anisotropie et une résolution accrue dans les régions bénéficiant d’une forte couverture comme en Amérique du Nord et en Europe.L’atténuation est un autre paramètre physique clef pour identifier de la fusion partielle, la présence d’eau et cartographier des variations thermiques dans le manteau. Dans le dernier chapitre, j’effectue une première évaluation de la tomographie adjointe anélastique dans la perspective de construire un modèle d’atténuation du manteau par inversion conjointe des paramètres élastiques et anélastiques à partir de la phase et de l’amplitude des signaux. J’étudie les couplages entre les différentes classes de paramètres avec des tests synthétiques 2D afin de définir la meilleure stratégie pour la FWI anélastique à l’échelle globale. J’évalue également différents observables pour la reconstruction simultanée ou alternée des paramètres élastiques/anélastiques. Les tests 2D suggèrent qu’une fonction coût fondée sur l’enveloppe des signaux fournit les meilleurs résultats lors des premières itérations en réduisant la non linéarité de la FWI. Après avoir évalué l’empreinte de différents modèles d’atténuation sur les formes d’onde avec des simulations numériques dans différents modèles élastiques/anélastiques 1D/3D, j’ai conclu que la reconstruction conjointe des paramètres élastiques et anélastiques était nécessaire car l’atténuation affecte non seulement l’amplitude mais génère aussi une dispersion significative, notamment des ondes de surface. J’ai effectué une itération de la tomographie adjointe élastique/anélastique à l’échelle globale en partant du modèle élastique GLAD-M25 et du modèle anélastique 1D QRF12 et en utilisant 253 tremblements de terre. Les résultats préliminaires sont prometteurs et révèlent par exemple des zones de forte et faible atténuation sur les côtes ouest et est de l’Amérique du Nord
Seismic waves are our primary tools to see the Earth’s interior and draw inferences on its structural, thermal and chemical properties. Seismic tomography, similar to medical tomography, is a powerful technique to obtain 3D computed tomography scan (CT scan) images of the Earth’s interior using seismic waves generated by seismic sources such as earthquakes, ambient noise or controlled explosions. It is crucial to improve the resolution of tomographic images to better understand the internal dynamics of our planet driven by the mantle convection, that directly control surface processes, such as plate tectonics. To this end, at the current resolution of seismic tomography, full physics of (an)elastic wave propagation must be taken into account.The adjoint method is an efficient full-waveform inversion (FWI) technique to take 3D seismic wave propagation into account in tomography to construct high-resolution seismic images. In this thesis, I develop and demonstrate new measurements for global-scale adjoint inversions such as the implementation of double-difference traveltime and waveform misfits. Furthermore, I investigate different parameterizations to better capture Earth’s physics in the inverse problem, such as addressing the azimuthal anisotropy and anelasticity in the Earth’s mantle.My results suggest that double-difference misfits applied to dense seismic networks speed up the convergence of FWI and help increase the resolution underneath station clusters. I further observe that double-difference measurements can also help reduce the bias in data coverage towards the cluster of stations.Earth’s lithosphere and upper mantle show significant evidence of anisotropy as a result of its composition and deformation. Starting from the recent global adjoint tomography model GLAD-M25, which is the successor of GLAD-M15 and transversely isotropic in the upper mantle, my goal is to construct an azimuthally anisotropic global model of the upper mantle. I performed 10 iterations using the multitaper traveltimes combined with double difference measurements made on paired stations of minor- and major-arc surface waves. The results after 10 iterations, in general, show the global anisotropic pattern consistent with plate motions and achieve higher resolution in areas with dense seismic coverage such as in North America and Europe.Attenuation is also another key parameter for determining the partial melt, water content and thermal variations in the mantle. In the last chapter, I investigate anelastic adjoint inversions to ultimately construct a global attenuation mantle model by the simultaneous inversion of elastic and anelastic parameters assimilating both the phase and amplitude information, which will lead to exact FWI at the global scale. I investigate the trade-off between elastic and anelastic parameters based on 2D synthetic tests to define a strategy for 3D global FWIs. I also explore the effect of different measurements for simultaneously and sequentially inverted elastic and anelastic parameters. The 2D test results suggest that the envelope misfit performs best at earlier iterations by reducing the nonlinearity of the FWI. After analyzing the effect of different radially-symmetric attenuation models on seismic waveforms by performing forward simulations in various 1D and 3D elastic/anelastic models, the results suggest the necessity of simultaneous elastic/anelastic inversions to also improve the elastic structure as attenuation cause not only amplitude anomalies but also significant physical dispersion, particularly on surface waves. I performed one global simultaneous iteration of elastic and anelastic parameters using GLAD-M25 and its 1D anelastic model QRF12 as the starting models with a dataset of 253 earthquakes. The preliminary results are promising depicting, for instance, the high and low attenuation in the West and East coasts of North America

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Mayor, Jessie. "Variations régionales de l'atténuation sismique en France métropolitaine : observations et modélisation." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30048/document.

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Abstract:

L'atténuation est un paramètre clé dans l'évaluation de l'aléa sismique car elle contrôle l'amplitude et la durée du mouvement du sol. Deux mécanismes contribuent à l'atténuation des ondes sismiques courte-période (f>1Hz, avec f la fréquence) : (1) l'absorption, quantifiée par son facteur de qualité Qi(f); et (2) le scattering, quantifié par Qsc(f). L'objectif principal de cette thèse est de cartographier l'atténuation sismique en France Métropolitaine en déterminant l'importance relative de ces deux processus. Pour mener à bien cette tâche, nous avons modélisé le transport de l'énergie sismique multi-diffusée - aussi appelée coda sismique - à l'aide de l'équation de transfert radiatif dans un milieu présentant des variations latérales des propriétés de diffusion et d'absorption. En utilisant une approche perturbative, nous avons calculé les noyaux de sensibilité de l'intensité de la coda sismique à des variations spatiales de Qi(f) et Qsc(f) à 2-D, dans le cas où la diffusion est isotrope. Dans un deuxième temps, nous avons mesuré la vitesse de décroissance énergétique de la coda sismique, quantifiée par le facteur de qualité de la coda Qc(f), sur plus de 120000 formes d'onde collectées en France, en Belgique et sur l'ensemble de l'arc alpin. L'approche théorique développée dans cette thèse nous a permis d'établir une relation approximative entre Qc et Qi. Cette relation prend la forme d'une intégrale de Qi sur le rai direct reliant la source à la station. Cette approximation a été utilisée afin de cartographier pour la première fois les variations régionales de l'absorption entre 1 et 32 Hz dans les Alpes et en France Métropolitaine. Nos résultats mettent en évidence de très fortes variations latérales (±30%) de l'absorption. À basse fréquence (f~1Hz), une corrélation claire apparaît entre la géologie de surface et les structures d'absorption : les zones de forte absorption se localisent sur les séries sédimentaires peu consolidées tandis que les régions de faible absorption correspondent au socle affleurant dans le Massif Armoricain, le Massif Central et dans les chaînes de montagne comme les Pyrénées et les Alpes. À haute fréquence (f~24Hz), la corrélation entre géologie de surface et atténuation disparaît. Nous avons formulé l'hypothèse que la dépendance fréquentielle de la structure en atténuation est due à un changement du contenu ondulatoire de la coda sismique avec la fréquence. Ainsi la sensibilité de la coda aux structures profondes de la croûte augmenterait avec la fréquence. Enfin, nous avons initié la mise en oeuvre des noyaux de sensibilité isotrope exacts à 2-D afin d'obtenir une tomographie d'absorption. L'inversion des mesures de Qc par décomposition en valeurs singulières nous a permis de construire la première tomographie d'absorption qui tienne compte de toute la sensibilité des trajets des ondes multi-diffusées. La carte préliminaire d'absorption obtenue pour les Pyrénées est prometteuse. Nos résultats fournissent des bases théoriques solides pour l'inversion linéarisée de Qsc et Qi à partir de la coda sismique. Ils offrent également des informations complémentaires aux tomographies de vitesse et des perspectives d'amélioration de la régionalisation des calculs de l'aléa sismique en France Métropolitaine
Attenuation is a key parameter for seismic hazard assessment. It plays an important role in the observed variability of ground motion amplitude and duration. There are two main causes for attenuation of short period seismic waves (f>1Hz, with f the frequency) : (1) absorption, quantified by the quality factor Qi ; and (2) scattering, quantified by Qsc. The main objective of this thesis is to map the seismic attenuation in Metropolitan France and to determine the relative importance of these two processes. To model the transport of multiply-scattered seismic waves - also known as the seismic coda - we employ a scalar version of the radiative transfer equation with spatially dependent absorption and scattering properties. The sensitivity kernels of the coda intensity to spatial variations of Qi and Qsc are computed in 2-D isotropically and anisotropically scattering media. The coda quality factor Qc (f) - quantifying the decay rate of the seismic coda energy - have been estimated on a collection of 120000 waveforms recorded in France, Belgium and in the Alpine range. According to the theory developed in this thesis, we establish a linearized approximate relation between the coda quality factor Qc (f) and the absorption quality factor Qi. This relation is expressed as an integral along the direct ray path connecting the source to the station. This approximation is used to map regional variations of absorption in the Alps and in Metropolitan France between 1 and 32Hz. Our maps reveal strong lateral variations (±30%) of absorption in the crust. At low frequency (f~1Hz), the correlation between sedimentary deposits and high absorption regions is clear : strong absorption zones are localized on the poorly consolidated sedimentary series while low absorption regions correspond to the basement which outcrops in the Massif Armoricain, the Massif Central and in the mountain ranges as the Pyrenees or the Alps. At high frequency (f~24Hz), the correlation between surface geology and absorption structures tends to disappear. We hypothesize that the frequency dependence of the attenuation structure is caused by a change of the wavefield composition which accentuates the sensitivity of the coda to the deeper parts of the medium as the frequency increases. Finally, we initiate the implementation of the exact 2D isotropic sensitivity kernels to retrieve the crustal absorption structures. Using the linear relation between Qc and Qi, we obtain the first absorption map which takes into account the precise spatio-temporal sensitivity of coda waves. The inverse problem is solved with a singular value decomposition approach. The preliminary map of Qi for the Pyrenees is promising. Our results constitute a solid theoretical basis to develop linearized inversions of Qsc and Qi from the analysis of the seismic coda. They also significantly improve the knowledge of the regional variations of seismic attenuation in Metropolitan France. Our maps provide new insights on the crustal structure of the Alpine Range in complement to seismic velocity images. These attenuation maps have direct implication for the design of future seismic hazard maps

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Provost, Floriane. "Clayey landslide seismology : use of endogenous seismic catalog for understanding the deformation pattern." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAH014/document.

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Abstract:

Ce projet de recherche vise à accroître les connaissances sur les mécanismes contrôlant la déformation des glissements de terrain argileux grâce à la combinaison de la surveillance sismique passive et de la surveillance géodésique. Des études récentes ont démontré que la surveillance sismique peut fournir des informations intéressantes sur la mécanique des glissements de terrain et, dans certains cas, fournir des précurseurs utiles pour la prévision des défaillances. L’installation récente de sismomètres sur les glissements de terrain a révélé une variété de signaux sismiques de magnitude (ML $<$ 1) soupçonnée d'être générée par la déformation de la pente (chute, basculement, glissement, écoulement). Cette sismicité endogène doit être catégorisée. Une classification standard des sources sismiques endogènes est ainsi proposée ; l'objectif de cette norme est de pouvoir comparer l'activité sismique de plusieurs glissements de terrain et d'identifier les mécanismes générant ces signaux sismiques ainsi que leur corrélation avec les forçages externes. Plusieurs propriétés de signal (durée, contenu spectral et forme de spectrogramme) sont prises en compte pour décrire les différentes classes de signaux et permettre une comparaison générique. Les observations montrent que des signaux similaires enregistrés sur différents sites présentent les mêmes propriétés et les sources sismiques possibles sont discutées compte tenu du type de déformation observé sur les pentes étudiées. [...]
This research project aims at increasing knowledge on the mechanisms controlling the deformation of clayey landslides through the combination of passive seismic and geodetic monitoring. Recent studies have demonstrated that seismic monitoring is able to give interesting information on landslide mechanics and in some case to provide precursory patterns useful for failure forecasting. The recent installation of seismometers on landslides revealed a variety of seismic signals of law magnitude (ML $<$ 1) suspected to be generated by slope deformation (falling, toppling, sliding, flowing), weathering of the slope material or fluid circulation. This endogenous seismicity needs to be categorized. We thus proposed a standard classification of the endogenous seismic sources; the objective of this standard is to be able to compare the seismic activity of several landslides and identify the mechanisms generating these seismic signals as well as their correlation with external forcing. Several signal properties (i.e. duration, spectral content and spectrogram shape) are taken into account to describe the different class of signals and allow generic comparison. We observe that similar signals recorded at different sites present the same properties and discussed the possible seismic sources considering the type of deformation observed on the studied slopes. [...]

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Samyn, Kévin. "Imagerie de subsurface à partir d'une approche géophysique multi-méthode basée sur l'inversion coopérative 2 D : Nouvelle formulation théorique et applications numériques et expérimentales sur des données électriques et sismiques." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066612/document.

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Abstract:

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 coopérative, en revanche, est une approche permettant de combiner des données de différentes natures. L’inversion conjointe peut être réalisée de deux façons : structurale ou petrophysique. On peut subdiviser les inversions conjointes en deux groupes : l’inversion conjointe de méthodes sensibles au même paramètre physique, et l’inversion coopérative de méthodes sensibles aux paramètres de natures différentes, comme l’électrique et la sismique. Dans ce travail de thèse, on propose de combiner une inversion coopérative par zonation et une méthode Gauss-Newton de minimisation de la fonction coût. L’inversion coopérative par zonation consiste à utiliser séquentiellement une approche de classification non-hiérarchique fuzzy c-means (FCM) et un algorithme d’inversion séparée. Dans un processus itératif, l’algorithme de classification non-hiérarchique est appliqué sur les résultats obtenus par inversion séparée pour générer des modèles composés de plusieurs zones homogènes représentant chacune une certaine lithologie du milieu investigué. Les modèles ainsi construits sont ensuite utilisés comme modèles a priori dans l’expression du terme de covariance a priori sur l’espace des modèles dans une nouvelle étape d’inversion séparée. La solution obtenue par une telle approche peut être biaisé vers le modèle a priori qui est fonction du nombre de classes dans l’algorithme de classification non-hiérarchique. Pour résoudre ce problème, nous proposons l’utilisation d’un paramètre de régularisation choisi par une méthode dérivée de la méthode L-curve qui permet de pondérer l’impact du modèle a priori sur la solution dans le cas où la géologie ne se prête pas à une segmentation des modèles et de réduire l’effet du biais que pourrait introduire un mauvais a priori. Le choix du nombre de classes pour la construction du modèle a priori est ainsi également rendu moins crucial. La méthodologie développée durant cette thèse est testée et validée sur deux modèles synthétiques. Une application est réalisée sur des données réelles acquises dans le cadre d’un projet de recherche de l’agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) pour la caractérisation d’un site d’intérêt. Au vu des résultats de cette application, l’utilisation d’une approche coopérative pour l’inversion des données électrique et sismique permet l’obtention d’un modèle géologique (structure et propriétés) plus robuste et cohérent avec toutes les données. Les variations de paramètres en profondeur sont définies de manière plus précise avec cette approche
Understanding geology from geophysical investigation is better when information is obtained from different kinds of data. A single method may not have sufficient resolution to provide the expected information. Joint inversion is a step forward to quantitatively combine data of different nature. Joint inversion may be considered in two different ways, petrophysical or structural. We may subdivide a joint inversion into two categories, joint inversion of data function of the same physical parameter, and cooperative inversion of data of different nature such as electrical and seismic data. In this work, we propose to combine a zonal cooperative inversion scheme with a Gauss-Newton method for minimizing the cost function. The basic idea of zonal cooperative inversion is to use cooperatively fuzzy c-means (FCM) classe analysis and separate inversion algorithm. For each iteration classe analysis of separate inversion results is used to construct models composed by several classes that contain the parameter characteristics of dominant subsurface structures. These constructed models are then used in the expression of the model space a priori covariance term in a new stage of separate inversion. The resulting models are then possibly biased to a priori models which depend on the number of classes. To overcome this problem, we formulate the inverse problem using a regularization parameter selected by an adapted L-curve method to weigh the impact of the a priori model on the solution when geology cannot be described by segmented models. The advantage of such a formulation is to avoid undesirable bias towards the starting model and leads to significantly improved spatial resolution for consistent prior information. Hence, the choice of the number of classe to create the a priori model is although less important. The developed methodology is tested and validated on two synthetic models. An experimental application is performed on real data acquired as part of a research survey of the National Agency for Radioactive Waste Management (Andra) for the characterization of a site of interest. Given the results of this application, the use of a cooperative approach for the inversion of electrical and seismic data allows the reconstruction of a more robust geological model, consistent with all the data. The variations of the parameters with depth are more precisely described using this approach

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Tonnellier, Alice. "Ecoute sismique des glissements de terrain dans les roches argilo-marneuses : détection et identification des sources intervenant dans la progression des glissements." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00873617.

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Abstract:

Nous souhaitons connaître les processus qui contrôlent les glissements de terrain lents à l'aide de méthodes sismiques passives. Nous installons des dispositifs d'écoute sismique sur les sites de Super-Sauze (France) et de Valoria (Italie). Nous détectons, localisons et caractérisons trois types principaux de signaux sismiques. Un type est associé aux séismes régionaux donc externe à la dynamique des glissements. Les deux autres sont localisés dans des foyers de fissures ou des ruptures de pente. Nous suggérons que le premier type est associé à des écroulements depuis l'escarpement et à du transport en surface, tandis que le second type est associé à des fractures et des cisaillements. On montre qu'il existe des corrélations entre ces signaux, les déplacements en surface et les précipitations. Les glissements de terrain sont des volumes variables dans le temps et dans l'espace, ce qui impose une maintenance régulière des équipements et complexifie l'acquisition de données permanentes.

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Poli, Piero. "Utilisation du bruit sismique pour l'imagerie de la croûte, du manteau et du noyau terrestre." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENU046.

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Abstract:

La corrélation de bruit sismique est aujourd'hui une technique largement utilise en sismologie. L'aspect attrayante de cette technique est lie a la possibilité d'obtenir une estimation de la fonction Green partout sur la surface de la Terre, aussi en absence de source sismique comme le tremblement de terre. Les ondes des surface ils sont facilement obtenu par corrélation de bruit, et elles sont très utiliser pour l'imagerie de la croute et du manteau superieur. Dans la possible observation des ondes de volume par corrélation de bruit, il peut avoir le potentielle pour résoudre aussi les structures de la Terre profonde.Dans la première partie de la thèse, on utilise les ondes de surface estime par corrélation de bruit sismique au fin de produire en modèle tomographique de la croute en Finlande.Dans la deuxième partie, on se focalise sur la nouvelle possibilité d'obtenir des ondes de volume par corrélation de bruit. Suite a la démonstration aue des ondes des volume son bien observe par corrélation de bruit a toutes les échelles, on utilise ces ondes pour l'imagerie de la Terre profonde. Ces nouveaux et prometteur résultats ils permettent d’incrémenter la connaissance de la structure profonde de la Terre, avec un incroyable augmentation de la résolution de la méthode d'imagerie
Ambient seismic noise correlation technique is today widely applied in seismology. The attractive aspect of this method relies in the possibility of obtaining an estimated Green's function everywhere in the world, also in absence of explosions or earthquakes. As surface waves dominate the estimated Green's fucntion, they can be used for high-resolution imaging of the shallow Earth. Similar observation of body waves would provide the required resolution to solve the deeper Earth structures.In the first part of our work we focus on resolving the crustal structure of northern Finland. Using surface waves reconstructed from noise correlation, we reconstructed a threedimensional S waves model that gives acces to the ancient structures of the crust.In the second part we analyse how body waves can emerge from seismic noise correlation. We show that body waves travelling from regional to teleseismic distances are well reconstructed from noise correlation. As these waves contain information about the Earth structure they represent a new and original dataset to improve the knowledge of our planet

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Aden-Antoniów, Florent. "Etude des propriétés mécaniques et de la déformation transitoire dans les zones de subduction à partir de l'analyse de l'activité sismique, le cas du Chili." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2019. https://theses.md.univ-paris-diderot.fr/ADEN_Florent_2_complete_20190111_2.pdf.

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Abstract:

Les zones de subduction sont les endroits les plus sismiquement actifs du monde et sont également le siège de méga-tremblement de Terre comme celui qui frappa le Chili en 1960 d’une magnitude estimée à 9.5. Les dernières grandes ruptures ayant frappées le Chili ont permis de mettre en évidence des intéractions sismiques-asismiques complexes. Afin d’étudier ces interactions nous nous sommes penchés sur deux crises sismiques : l’essaim sismique d’Avril 2017 ; la phase préparatoire du séisme d’Iquique (M w 8.1) du 1er Avril 2014. L’essaim sismique qui pris place près de la ville de Valparaiso dans une région connue pour avoir eu l’expérience de très grands séismes par le passé en 1730 et en 1906 notamment. Dans le but d’étudier la dynamique de cet essaim nous avons construit un catalogue riche de plus de 2000 séisme composant la séquence. Une activité sismique intense commença deux jours avec le séisme principal de la séquence M w 6.9 et fut accompagné par un glissement progressif le long de l’interface que nous avons observé à la fois dans les données GPS mais également à l’aide de repeaters. Enfin, un séisme de magnitude 8,2, survenu le 1er avril 2014 près de la ville de Iquique, a rompu un tiers de la lacune sismique au nord du Chili. Cet séisme a été précédé d’une séquence d’essaims sismiques précurseurs qui semblent avoir été également accompagnés par des glissements stables de l’interface de subduction. A l’aide d’un catalogue de séisme plus complet, nous avons pu analyser finement la préparation du séisme d’Iquique. Nous mettons en évidence, à travers une approche statistique, l’apparition d’une quiescence sismique dans la région du choc principale. Nous lions cette quiescence à un glissement asismique profond potentiellement relié à la circulation de fluide sous pression le long de l’interface de subduction
The subduction zones are the most seismically active places in the world and are also the seat of megathrust-earthquakes such as the one that stroke Chile in 1960 with a magnitude estimated at 9.5. The last major ruptures in Chile have revealed complex seismic-aseismic interactions. In order to study these interactions, we investigated on at two seismic crises: the seismic swarm of April 2017; the preparatory phase of the Iquique earthquake (M w 8.1) from April 1 st , 2014. The seismic swarm took place near the city of Valparaiso in an area known to have experienced mega-earthquakes in the past: in 1730 and in 1906. In order to study the dynamics of this swarm we have built a rich catalog of more than 2000 earthquakes composing the sequence. An intense seismic activity began on April 22 nd , two days before the main earthquake of the sequence M w 6.9 and was accompanied by a gradual slip along the interface that we observed both in the GPS data and using repeating-earthquakes. Our analysis suggest that the swarm was driven by aseismic slip. The second study concerns an earthquake of mag-nitude 8.2 which occurred on April 1 st 2014 near the city of Iquique and broke one-third of the seismic gap in northern Chile. This earthquake was preceded by a sequence of precursor seismic swarms that appeared to have been accompanied by stable slip in the subduction interface as well. By building a more complete earthquake catalog, we were able to thoroughly analyze the preparation of the Iquique earthquake. We show, following a statistical approach, the occurrence of a large-scale seismic quiescence in the region of the mainshock. We link this quiescence to a downdip transient-slip potentially related to fluid channeling along the subduction interface

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Wang, Yi. "Imagerie haute résolution des structures lithosphériques par inversion de formes d'ondes P télésismiques courte période." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30018.

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Abstract:

La tomographie sismique permet d'imager l'intérieur de la Terre à partir de l'observation des ondes sismiques faite à la surface. L'inversion de forme d'ondes complètes est une méthode tomographique qui permet d'imager les structures lithosphériques de petite échelle. Cette approche demande des méthodes numériques efficaces et précises pour résoudre l'équation des ondes dans des milieux hétérogènes complexes. En théorie, la limite de résolution que l'on peut atteindre avec cette technique est de l'ordre de grandeur de la plus petite longueur d'onde présente dans le champ d'onde utilisé. Du fait de son coût élevé en temps de calcul, l'inversion de formes d'ondes complètes constituait encore récemment un formidable défi pour le sismologue. Cependant, cette situation est en train d'évoluer rapidement du fait des progrès récents à la fois des moyens de calcul haute performance ainsi que des méthodes numériques, mais aussi des déploiements de réseaux denses à l'échelle régionale. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'imagerie haute résolution des structures lithosphériques sous la chaine des Pyrénées par inversion de formes d'ondes P télésismiques courte période. L'objectif principal est d'apporter des contraintes nouvelles sur le taux de raccourcissement subi par cette chaine de montagnes pendant la convergence alpine. Nous utilisons une méthode de modélisation hybride qui couple une méthode de propagation d'onde globale 1D à une méthode d'éléments spectraux 3D à l'échelle régionale. Cette méthode hybride permet de coupler les champs globaux et régionaux sur les bords du domaine régional 3D. Elle limite les calculs 3D qui sont extrêmement couteux à l'intérieur du domaine régional, ce qui permet de réduire considérablement le temps de calcul. La méthode hybride permet ainsi de modéliser des sismogrammes synthétiques jusqu'à des périodes de l'ordre de la seconde, en prenant en compte toutes les complexités qui peuvent affecter la propagation des ondes dans le domaine régional 3D. A l'aide de cette méthode, il est également possible de calculer par la méthode de l'adjoint les dérivées de Fréchet qui relient les perturbations des formes d'onde observées aux perturbations des paramètres élastiques et de la densité dans le milieu. Ces noyaux de sensibilité sont utilisés pour formuler un problème inverse résolu par un algorithme itératif de type L-BFGS. Nous inversons les données de 5 sources télésismiques enregistrées par deux transects denses déployés au niveau des Pyrénées occidentales et centrales pendant l'expérience PYROPE. Nous avons ainsi obtenu les premières sections haute résolution de vitesses des ondes P et S au travers d'une chaine de montagnes. Les modèles tomographiques apportent des évidences claires en faveur d'un sous charriage de la plaque ibérique sous la plaque européenne. Ils montrent également l'importance de l'héritage et en particulier des structures liées à l'épisode de rifting crétacé dans la structuration de la chaine
Seismic tomography allows us to image the Earth's interior based on surface observations of seismic waves. The full waveform inversion (FWI) method has the potential to improve tomographic images for the fine scale structures of the lithosphere. For this reason it receives a lot of attention of seismologists. FWI requires an efficient and precise numerical techniques to solve the elastic wave equation in 3D heterogeneous media. Its resolution potential is limited by the shortest wavelength in the seismic wavefield and the wavefield sampling density. Because of the high computational cost of modeling the propagation of seismic waves in heterogeneous media, FWI remains challenging. However, owing to the progress in high performance computational resources and numerical simulation techniques, as well as the deployment of permanent and temporary broadband arrays in the last two decades, this situation has changed dramatically. In this thesis, we focus on the high resolution imaging of lithospheric structure beneath the Pyrenean range by FWI, to quantify the highly controversial amount of convergence that occurred during the formation of this mountain range. In order to obtain finely resolved tomographic images, we exploit short period teleseismic P waves recorded by dense transects. We use a hybrid method that couples a global wave propagation method in a 1D Earth model to a 3D spectral-element method in a regional domain. A boundary coupling approach is used to match the global and regional wavefields on the boundaries of the regional domain. This hybrid method restricts the costly 3D computations inside the regional domain, which dramatically decreases the computational cost. The hybrid method can model teleseismic wavefields down to 1s period, accounting for all the complexities that may affect the propagation of seismic waves in the 3D regional domain. By using this hybrid method, the sensitivity kernels of the least square waveform misfit function with respect to elastic and density perturbations in the regional domain are computed with the adjoint state method. These waveform sensitivity kernels are used in an iterative L-BFGS algorithm to invert broad-band waveform data recorded by two dense transects deployed during the temporary PYROPE experiment across the Pyrenees mountains. We obtain the first high resolution lithospheric sections of compressional and shear velocities across the Pyrenean orogenic belt. The tomographic models provide clear evidence for the underthrust of the thinned Iberian crust beneath the European plate and for the important role of rift-inherited mantle structures during the formation of the Pyrenees

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Ferreira, André Coutinho. "Aquisição de sinais sísmicos com arduino em materiais de construção: caracterização e identificação de heterogeneidades." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2016. http://hdl.handle.net/10773/17130.

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Abstract:

Mestrado em Engenharia Geológica
Na presente dissertação foi construído um circuito e transdutores para que com recurso a um Arduino Due possam fazerse medições de velocidades de propagação das ondas sísmicas em três elementos activos de suporte estruturais em construção civil. Esses elementos são, uma viga em betão armado, e dois blocos de alvenaria, um em calcário e o segundo em granito. A partir dos perfis sísmicos obtidos foram feitas tomografias para as velocidades de propagação de ondas sísmicas, e identificadas heterogeneidades nos três elementos. Assim viabilizando a aplicação do sistema construído na detecção de anomalias estruturais.
At the dissertation here presented, it was built a circuit and transducers, so that with the use of an Arduino Due, it was possible to determine the seismic velocity in three structural elementes used in civil construction. A reenforced concrete beam, and two stone blocs, one in limestone and the other in granite. From the seismic profils obtain, it was done tomogaphy of the seismic wave velocity, and the indentification of anomalies. Hence proving the viability of the built circuit to detect structural anomalies.

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Gance, Julien. "Développements méthodologiques en géophysique haute résolution pour la caractérisation hydro-mécanique de glissements de terrain argileux." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAH009.

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Abstract:

Ce projet de recherche répond à l'objectif d'améliorer notre connaissance des processus élémentaires contrôlant le comportement hydrologique post-rupture des glissements de terrain argileux, afin de pouvoir comprendre, reproduire et éventuellement prévoir leur comportement par des modèles hydromécaniques adaptés. Ce travail consiste à améliorer et développer des méthodes de traitement et d'interprétation de paramètres géophysiques en milieu argileux et hétérogène. Les objectifs principaux de ce travail sont : 1. D'améliorer des méthodes géophysiques et géodésiques de mesure de la déformation et de la géométrie interne des glissements. 2. De caractériser les relations possibles entre géométrie et structure interne du glissement. 3. De développer et améliorer des méthodes de détection et d'imagerie des circulations préférentielles de fluide dans un milieu fissuré et déformable. 4. De caractériser temporellement et spatialement les réponses hydrologiques du versant. Un algorithme d'inversion haute-résolution des temps de premières arrivées est développé. Il utilise les volumes de Fresnel pour rétropropager les résidus ainsi que l'hypothèse d'un signal source de bande-passante finie et permet de retrouver une image haute-résolution de la structure du glissement. L'atténuation sismique des ondes-P est également inversée pour retrouver la distribution des zones fissurées en surface. Des méthodes photogrammétriques sont utilisées pour caractériser et quantifier les déformations de surface. Une méthode alternative à la corrélation d'image est développée, fondée sur la détection et le suivi de cibles. Le lien entre les variations de régime de déformation le long du profil, et l'existence de fissures en surface est finalement discuté. Les informations précédentes sont ensuite intégrées dans un modèle géométrique par une méthode de fusion de données. Par la modélisation numérique, nous vérifions si l'état de contrainte calculé peut être en rapport avec la distribution de la fissuration en surface. Une méthode de correction de l'effet géométrique des fissures sur les résistivités apparentes est développée. Différents types d'artefacts d'inversion liés à la présence de fissure sont identifiés et la capacité de la méthode proposée à réduire ces artefacts est testée. Une méthodologie de sélection et de traitement des données ERT time-lapse acquises sur une période d'un an est développée. La réponse électrique courte (de quelques heures à quelques jours) aux évènements pluvieux naturels est ensuite analysée pour proposer des modèles conceptuels de réponse hydrologique à ces évènements pluvieux
The objective of this research project is the improvement of our knowledge of the elementary processes controlling the post-rupture hydrological behavior of clayey landslides. It should allow understanding, reproducing and possibly forecasting their behaviors by the use of adapted hydro-mechanical models. This work consists in the improvement and the development of geophysical parameters processing and interpretation methodologies in clayey and heterogeneous medium. The main objectives of this work are : 1. The improvement of geophysical and geodesic methods to measure the internal geometry and structure of the landslide. 2. The characterization of possible relationships between landslide internal geometry and structure, presence of discontinuities, slope hydrology and deformations. 3. The development and improvement of methodology for the detection and imaging of preferential flows in a fissured and deformable medium. 4. The spatial and temporal characterization of the hydrological response of the slope. A high resolution inversion algorithm of the first seismic arrivals is developed. It uses the Fresnel volumes for the retropropagation of the residuals and the assumptions of a finite-bandwidth source signal. It permits to recover a high resolution image of the internal structure of the landslide. The seismic P-wave attenuation is also inverted to characterize surface fissured zones. Photogrammetric methods are used to characterize and quantify the surface deformations. A method alternative to image correlation is developed, based on the target detection and tracking. The link between changes in deformation regime along the profile and the existence of surface fissures is finally discussed. The previous data are integrated inside a geometric model trough data fusion. Using numerical modeling, we verify if the state of stress computed is related to the surface fissure density distribution. A methodology of correction of the geometrical effect of fissures on apparent resistivity is developed. Different types of inversion artefacts, linked to the presence of surface fissures, are identified. The ability of the proposed method to limit this artifact is tested. A methodology of selection and processing of the time-lapse ERT data is developed. The short electrical response (from several hours to several days) to natural rainfall events is analyzed and conceptual hydrological responses to these rainfall events are proposed

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Mihoubi, Abdelhafid. "Imagerie sismique de la structure profonde de la marge Algérienne orientale (secteur de Jijel) : implications en terme de potentiel pétrolier." Thesis, Brest, 2014. http://www.theses.fr/2014BRES0037/document.

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Abstract:

Cette thèse a été conduite dans le cadre du programme de coopération de recherche Algéro-française SPIRAL (Sismique Profonde et Investigations Régionales du Nord de l’Algérie). Ce projet vise à étudier la structure profonde de la marge algérienne par une approche combinée des techniques sismiques ; grand-angle et multi-canal. Le domaine couvert par la présente étude se concentre dans la région de Jijel dans la marge algérienne orientale. L’objectif principal de notre thèse est d'améliorer en profondeur l'imagerie de la marge algérienne en utilisant une combinaison de données sismiques grand-angle (OBS, sismomètres de fond de l'océan) et multi-canal (MCS). Le but de cette thèse est d'apporter de nouvelles connaissances pour répondre à quelques questions sur la nature de la croûte terrestre, la zone de transition continentale-océanique, la présence du sel messénien, sa distribution et sa relation entre les formations sédimentaires superficielles et les structures crustales. Dans cette étude, notre approche est une inversion jointe des enregistrements grand-angle et des données sismiques multi-canal. Nous avons conduit une série de tomographie des premières arrivées, une inversion jointe des arrivées réfractées et réfléchies ainsi qu’une modélisation gravimétrique. Etant donné que la solution du problème inverse n’est pas unique, deux programmes de tomographie ont été utilisés sur les mêmes données pour la même région d’étude à savoir : FAST (First Arrival Seismic Tomography) et Tomo2D. La tomographie a été suivie par une inversion jointe des arrivées réfractées et réfléchies suivant une approche basée sur la combinaison de la migration en profondeur « Kirchhoff » avant sommation (PSDM) des données de sismique réflexion multi-canal (MCS) et la modélisation directe des enregistrements grand-angle sur le fonds marin (OBS). Afin de vérifier la consistance du modèle de la vitesse avec les données gravimétriques, l’anomalie à l'air libre a été modélisée. Les résultats de l’imagerie conduite dans ce travail montrent la structure de la marge, la croûte continentale, la zone de transition continent-océan et la croûte océanique de la Méditerranée. La structure du modèle confirme les études antérieures basées sur des données bathymétriques, gravimétriques et magnétiques. Cette structure montre essentiellement : - un plateau continental étroit et pente continentale une très raide.- l’Expulsion du sel vers le nord impliquant la formation de diapirs au-dessus du flanc nord du bassin (plaine abyssale).- L’approfondissement et l’épaississement des séquences sédimentaires (bassin sédimentaire) près de la marge algérienne. Le modèle de vitesses obtenu et l’épaisseur des différentes unités structurales formant ce modèle apportent des arguments quantitatifs pour enrichir la connaissance de cette partie de la Méditerranée occidentale. Les couches sédimentaires dans le bassin montrent des vitesses sismiques allant de 1,9 km / s à 3,8 km / s. Les formations messéniennes ont été modélisées en utilisant une vitesse située entre 3,7 km / s à 3,8 km / s. La croûte continentale s’amincit sur une bande étroite de la marge dont la distance est d'environ 15 km. La vitesse de la croûte océanique dans cette région présente deux couches distinctes : l’une caractérisée par des vitesses variant de 4,7 km / s à 6.1 et l’autre de 6.2 à 7.1 km / s. La vitesse du manteau supérieur quant à elle a été modélisée par 7,9 km / s
This thesis has been conducted within the framework of the Algerian-French research cooperation program SPIRAL (Sismique Profonde et Investigations Régionales du Nord de l’Algérie). This project aims to study the deep structure of the Algerian margin. The area covered by this study focuses in the region of Jijel in eastern Algerian margin.The main objective of our thesis is to improve depth imaging of the Algerian margin using a combined approach of seismic techniques; wide-angle and multi- channel seismic data. The purpose of this thesis is to bring new knowledge to answer some questions about the nature of the crust, the area of continental -oceanic transition, the presence of Messinian salt, its distribution and relationship between surface sedimentary formations and crustal structures.This study presents the results of a deep seismic survey across the north Algerian margin, based on the combination of 2D multi-channel and wide-angle seismic data simultaneously recorded by 41 ocean bottom seismometers deployed along a North-South line extending 180 km off Jijel into the Algerian offshore basin, and 25 land stations deployed along a 100 km-long line, cutting through the Lesser Kabylia and the Tellian thrust-belt.In this study, our approach is a joint inversion of wide-angle seismic recordings (OBS, ocean bottom seismometers) and multi- channel seismic data (MCS). We conducted a series of first arrivals tomography, a joint inversion of reflected and refracted arrivals and gravity modelling. Since the solution of the inverse problem is not unique, two tomography programs were applied using the same data for the same study area; FAST (First Arrival Seismic Tomography) and Tomo2D. Tomography was followed by a joint inversion of reflected and refracted arrivals following an approach based on the combination of Kirchhoff prestack depth migration (PSDM) for MCS data and forward modelling of OBS. To check the consistency of the velocity model with gravity data, the free air anomaly was modeled.The final model obtained using forward modelling of the wide-angle data and pre-stack depth migration of the seismic reflection data provides an unprecedented view of the sedimentary and crustal structure of the margin. The sedimentary layers in the Algerian basin are 3.75 km thick to the north and up to 4.5 to 5 km thick at the foot of the margin. They are characterised by seismic velocities from 1.9 km/s to 3.8 km/s. Messinian salt formations are about 1 km thick in the study area, and are modelled and imaged using a velocity between 3.7 km/s to 3.8 km/s. The crust in the deep sea basin is about 4.5 km thick and of oceanic origin, presenting two distinct layers with a high gradient upper crust (4.7 km/s - 6.1 km) and a low gradient lower crust (6.2 km/s - 7.1 km/s). The upper mantle velocity is constrained to 7.9 km/s. The ocean-continent transition zone is very narrow between 15 km to 20 km wide. The continental crust reaches 25 km thickness as imaged from the most landward station and thins to 5 km over a less than 70 km distance. The continental crust presents steep and asymmetric upper and lower crustal geometry, possibly due to either asymmetric rifting of the margin, an underplated body, or flow of lower crustal material towards the ocean basin. Present-time deformation, as imaged from 3 additional seismic profiles, is characterized by an interplay of gravity-driven mobile-salt creep and active thrusting at the foot of the tectonically inverted Algerian margin

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Marot, Marianne. "Zones de subduction horizontale versus normale : une comparaison basée sur la tomographie sismique en 3-D et de la modélisation pétrologique de la lithosphère continentale du Chili Central et d’Ouest de l’Argentine (29°S-35°S)." Thesis, Nice, 2013. http://www.theses.fr/2013NICE4046/document.

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Abstract:

Sous le Chili central et l’ouest de l'Argentine (29°-35°S), la plaque océanique Nazca, en subduction sous la plaque continentale Amérique du Sud, change radicalement de géométrie : inclinée à 30°, puis horizontale, engendrée par la subduction de la chaine de volcans de Juan Fernandez. Le but de mon étude est d'évaluer, la variation de nature et de propriétés physiques de la lithosphère chevauchante entre ces deux régions afin de mieux comprendre (1) sa structure profonde et (2) les liens entre les déformations observées en surface et en profondeur. Pour répondre à cette thématique, j’utilise une approche originale couplant la sismologie, la thermométrie, et la pétrologie. Je montre ainsi des images 3-D de tomographie sismique les plus complètes de cette région par rapport aux études précédentes, qui intègrent (1) de nombreuses données sismiques provenant de plusieurs catalogues, (2) un réseau de stations sismiques plus dense permettant de mieux imager la zone de subduction. J’apporte la preuve que la plaque en subduction se déshydrate dans deux régions distinctes : (1) le coin mantellique, et (2) le long de la ride subduite avant que celle-ci ne replonge plus profondément dans le manteau. La croûte continentale au-dessus du flat slab possède des propriétés sismiques très hétérogènes en relation avec des structures de déformation profondes et des domaines géologiques spécifiques. La croûte chevauchante d’avant-arc, au-dessus du flat slab, est décrite par des propriétés sismiques inhabituelles, liées à la géométrie particulière du slab en profondeur, et/ou liées aux effets du séisme de 1997 de Punitaqui (Mw 7.1). Mes résultats, confirmant les études antérieures, montrent que : - le bloc Cuyania situé plus à l’est, dans la zone d’arrière-arc est plus mafique et contient une croûte inférieure éclogitisée ; quant à, la croûte continentale inférieure sous l’arc Andin, est épaisse et non-éclogitisée, décrivant surement le bloc felsique de Chilenia
Beneath central Chile and western Argentina, the oceanic Nazca slab drastically changes geometry from horizontal to dipping at an angle of 30°, and correlates with the subduction of the Juan Fernandez seamount ridge. The aim of our study is to assess, using a thermo-petrological-seismological approach, the differences of the overriding lithosphere between these two regions, in order to better understand the deep structure of the continental lithosphere above the flat slab, and the links between the deformations at the surface and at depth. We show the most complete regional 3-D seismic tomography images of this region, whereby, in comparison to previous studies, we use (1) a much larger seismic dataset compiled from several short-term seismic catalogs, (2) a much denser seismic station network which enables us to resolve better the subduction zone. We show significant seismic differences between the flat and normal subduction zones. As expected, the flat slab region is impacted by colder temperatures, and therefore by faster seismic velocities and more intense seismic activity, compared to the normal slab region. We show evidence that the flat slab dehydrates within the mantle wedge, but also along the subducting ridge prior to re-subducting. The forearc crust above the flat slab is described by unusual seismic properties, correlated to the slab geometry at depth, and/or, to the aftershock effects of the 1997 Mw 7.1 Punitaqui earthquake which occurred two years before the recording of our events. The continental crust above the flat slab has very heterogeneous seismic properties which correlate with important deformation structures and geological terranes at the surface. We confirm previous studies that have shown that the thick lower crust of the present day Andean arc is non-eclogitized and maybe representing the felsic Chilenia terrane, whereas to the east, the Cuyania terrane in the backarc is more mafic and contains an eclogitized lower crust

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Martínez, Loriente Sara. "Geophysical and geological characterization of the active structures and of the nature of the basement in the Eurasia-Africa plate boundary (SW Iberian Margin): Implications for regional geodynamics and seismic hazard assessment = Caracterització geofísica i geològica de les estructures actives i la natura del basament en el límit de plaques Euràsia-Àfrica (Marge SO d’Ibèria): Implicacions per la geodinàmica regional i per l’avaluació de la perillositat sísmica." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2013. http://hdl.handle.net/10803/132537.

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Abstract:

In this PhD Thesis I present a new interpretation of: 1) active structures implicating old oceanic lithosphere; 2) the nature of the basement; and 3) the distribution of the basement domains and the geodynamic reconstruction of the SW Iberian margin, a region that hosts the slow convergent boundary between the African and Eurasian plates. This interpretation is based on new geophysical data acquired, processed and modeled in the framework of this PhD work. The main findings of my study are the following ones: 1) Recently acquired high-resolution multichannel seismic profiles together with bathymetric and sub-bottom profiler data (SWIM 2006 survey) from the external part of the Gulf of Cadiz (Eurasia-Africa plate boundary) reveal active deformation involving old (Mesozoic) oceanic lithosphere [Martínez-Loriente et al., 2013]. This dataset shows active strike-slip occurring along the prominent lineaments North and South, imaging seafloor displacements and active faulting to depths of at least 10 km and of a minimum length of 150 km [Bartolome et al., 2012]. Seismic moment tensors show predominantly WNW–ESE right-lateral strike-slip motion [Geissler et al., 2010]. Estimates of earthquake source depths close to the fault planes indicate upper mantle (i.e., depths of 40–60 km) seismogenesis [Stich et al., 2010, Bartolomé et al., 2012], implying the presence of old, thick, and brittle lithosphere. Moreover, the SWIM 2006 dataset also reveals E-W trending dextral strike-slip faults showing surface deformation of flowerlike structures, which predominate in the Horseshoe Abyssal Plain. In contrast, NE-SW trending compressive structures prevail in the Coral Patch Ridge and in the Seine Hills [Martínez-Loriente et al., 2013]. Although the Coral Patch Ridge region is characterized by subdued seismic activity, the area is not free from seismic hazard. Most of the newly mapped faults correspond to active blind thrusts and strike-slip faults that are able to generate large magnitude earthquakes (Mw 7.2 to 8.4) [Martínez-Loriente et al., 2013]. 2) Combined seismic and gravity modeling along NEAREST profile P1 acquired in the external part of the SW Iberian margin, reveals the presence of a serpentinized peridotite basement flooring the Gorringe Bank and adjacent sectors of the Tagus and Horseshoe abyssal plains [Sallarès et al., 2013]. These three domains would be part of a wide ultramafic rock band [Sallarès et al., 2013], similar to the Zone of Exhumed Continental Mantle off Western Iberia [Pinheiro et al., 1992; Dean et al., 2000]. Furthermore, the basement velocity structure of the southeastern part of the profile (i.e., the Coral Patch Ridge and Seine Abyssal Plain) indicates the presence of a highly heterogeneous, thin oceanic crust (4-6 km-thick), similar to that described in slow/ultraslow spreading centers, with local high-velocity anomalies possibly representing serpentinite intrusions [Martínez-Loriente et al., submitted]. 3) The integration of the results from NEAREST profiles P1 and P2 that runs across the central Gulf of Cadiz [Sallarès et al., 2011], and previously existing data reveals the presence of three main oceanic domains offshore SW Iberia [Martínez-Loriente et al., submitted]: (a) the Seine Abyssal Plain domain, made of oceanic crust that would be generated during the first slow (~8 mm/yr) stages of seafloor spreading of the northeastern segment of the Central Atlantic (i.e. 190 Ma – 180 Ma) [Martínez-Loriente et al., submitted]; (b) the Gulf of Cadiz domain, constituted of oceanic crust generated in the Alpine-Tethys spreading system between Iberia and Africa, which was coeval with the formation of the Seine Abyssal Plain domain and lasted up to the North Atlantic continental break-up (Late Jurassic) [Sallarès et al., 2011]; and (c) the Gorringe Bank domain, made of exhumed mantle rocks that was probably generated during the earliest phase of the North Atlantic opening that followed the continental crust breakup (Early Cretaceous) [Sallarès et al., 2013]. During the Miocene, the NW–SE trending Eurasia–Africa convergence resulted in thrusting of the southeastern segment of the exhumed serpentinite band over the northwestern one, forming the Gorringe Bank [Sallarès et al., 2013]. These models indicate that the Seine Abyssal Plain and Gulf of Cadiz domains are separated by the Lineament South strike-slip system, whereas the Gulf of Cadiz and Gorringe Bank domains are bounded by a deep thrust fault system located at the center of the Horseshoe Abyssal Plain, which we refer to as the Horseshoe Abyssal plain Thrust [Martínez-Loriente et al., submitted]. These new findings are relevant for geohazard assessment in the region. On one hand, the presence of active deformation has been demonstrated in the external part of the Gulf of Cadiz, involving structures considered inactive [e.g. Zitellini et al., 2009] until the present work. On the other hand, the knowledge of the nature of the SW Iberian margin basement may provide valuable information into the process of seismogenesis, such as earthquake nucleation and velocity propagation. Both aspects will help to refine regional seismic and tsunami hazard assessment models.
El Margen SO de Iberia es una zona de gran interés dónde han tenido lugar grandes terremotos y tsunamis, como el de Lisboa de 1755 (Mw 8.5) o el de Horseshoe de 1969 (Mw 8.0). La convergencia NO-SE entre las placas de África y Eurasia controla la actividad sísmica de moderada magnitud que caracteriza la región. Datos de sísmica de reflexión multicanal adquiridos recientemente, junto con datos batimétricos y perfiles de alta resolución (campaña SWIM 2006; IP: Eulàlia Gràcia) de la parte externa del Golfo de Cádiz (límite de placas Eurasia- África), revelan deformación activa involucrando litosfera oceánica antigua (Mesozoico). Estos conjuntos de datos muestran deformación en dirección a lo largo de dos lineaciones prominentes (la Lineación Norte y la Lineación Sur), se observan desplazamientos del fondo marino y fallamiento activo a profundidades de 10 km y con una longitud mínima de 150 km [Bartolomé et al., 2012]. Además los datos de SWIM revelan fallas de strike-slip orientadas E-W mostrando deformación en superficie en forma de estructuras en flor. También se observan estructuras compresivas de dirección NE-SO en la zona del Coral Patch Ridge y de las Seine Hills [Martínez-Loriente et al., 2013]. Pese a que la región se caracteriza por una sismicidad muy débil, los datos demuestran que hay deformación activa. Muchas de las nuevas estructuras cartografiadas corresponden a cabalgamientos ciegos y estructuras en dirección que son capaces de generar grandes terremotos (Mw 7.2 ¿ 8.4) y consecuentes tsunamis [Martínez-Loriente et al., 2013]. Los modelos de tomografía y gravimetría a lo largo del perfil NEAREST P1 adquirido en la parte externa del Margen SO de Iberia, revelan la presencia de peridotita serpentinizada en el basamento del Gorringe Bank y los sectores adyacentes de las llanuras abisales de Tagus y Horseshoe [Sallarès et al., 2013]. Estos tres dominios formarían parte de una banda de rocas ultramáficas, la cual se habría generado probablemente durante la primera fase de la abertura del Atlántico Norte (Cretácico Inferior) [Sallarès et al., 2013]. La estructura de velocidad en la parte sur del perfil, indica la presencia de una corteza oceánica delgada y muy heterogénea, similar a la descrita en zonas de generación de corteza lenta o muy lenta [Martínez-Loriente et al., submitted]. Esta corteza oceánica delgada se habría formado durante la primera fase lenta (8 mm/año) de generación de corteza en el segmento NE del Atlántico Central (190-180 Ma) [Martínez-Lorietne et al., submitted]. La integración de los resultados de los perfiles NEAREST P1 y P2 [Sallarès et al., 2011], junto con datos previamente publicados, revelan la presencia de 3 dominios oceánicos en el Margen SO de Iberia: (1) El dominio de la Llanura abisal del Seine, generada durante los primeros episodios de generación de corteza oceánica del segmento NE del Atlántico Central; (2) el dominio del Golfo de Cádiz, compuesto por corteza oceánica generada en el sistema de expansión Alpino-Tethys entre Iberia y África, el cual es sincrónico con la formación del dominio anterior; (3) el dominio del Gorringe Bank, compuesto por rocas del manto exhumadas, formadas durante las primeras fases de la abertura del Atlántico Norte. Estos modelos indican que la Llanura abisal del Seine y el Golfo de Cádiz están separadas por la Lineación Sur, mientras que el Golfo de Cádiz y el Gorringe Bank están separados por un sistema de falla profunda localizado en el centro de la llanura de Horseshoe, al cual nos referimos como el cabalgamiento de la llanura abisal de Horseshoe [Martínez-Loriente et al., submitted]. Estos nuevos descubrimientos son relevantes para los estudios de peligrosidad sísmica en la región. Por un lado, la presencia de deformación activa ha sido demostrada en la parte externa del Golfo de Cádiz, involucrando estructuras consideradas hasta el momento como inactivas [Zitellini et al., 2009]. Por el otro lado, el conocimiento de la naturaleza del basamento en el Margen SO de Iberia puede proporcionar información muy valiosa en el proceso de sismogénesi, como la nucleación de terremotos y la velocidad de propagación. Ambos aspectos pueden ayudar a refinar los modelos de evaluación del riesgo sísmico y de tsunamis.

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De, La Taille Camille. "Évaluation de l’activité tectonique quaternaire des failles du Jura Méridional (France)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAU029/document.

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Abstract:

À l'intérieur de l'ensemble jurassien, des accidents verticaux décrochants sénestres recoupent les structures géologiques. Au niveau du Jura méridional, ces failles, du nord au sud, du Vuache, de Culoz et du Col du Chat, affectent une couverture sédimentaire mésozoïque déformée de 2 à 3 km d'épaisseur, et peut être le socle. Elles sont marquées par l'existence d'une sismicité très superficielle. Le premier objectif de cette thèse est d'obtenir de nouvelles informations sur la cinématique quaternaire de ces failles. Le second objectif est de répondre aux interrogations sur la géométrie et l'enracinement des structures du Jura méridional. Pour répondre à ces questions, j'ai réalisé une étude pluridisciplinaire alliant géophysique de subsurface (tomographie électrique), sismique lacustre haute résolution, déploiement d'un réseau sismologique dédié à la détection des séismes de très faible magnitude, analyse de profils sismiques pétroliers retraités et géologie de terrain (étude de la structure et des déformations des dépôts quaternaires). Nous avons ainsi pu, établir que ces failles sont actives au Quaternaire. La faille du Vuache s'enracine dans le socle, présente une sismicité historique et instrumentale bien documentée, et affecte dans sa partie sud les sédiments quaternaires comme montré par des profils de résistivité électrique et les profils sismiques haute résolution imageant le remplissage lacustre du lac d'Annecy. La faille de Culoz présente une sismicité historique et instrumentale soulignant son enracinement dans le socle. À terre, les profils de résistivité électrique illustrent son activité quaternaire. Dans le lac du Bourget, la faille de Culoz présente une structure en fleur en profondeur tandis que vers la surface, dans les sédiments tardi-glaciaire à Holocène, nous avons pu mettre en évidence des fractures de type Riedel. L'observation à terre, de sédiments quaternaires anciens faillés confirme son activité. La faille du Col du Chat affecte le remplissage post-Würm du lac du Bourget et semble associée à une sismicité profonde. Les trois failles étudiées montrent une continuité géométrique entre le socle cristallin et la couverture. Il semble donc qu'actuellement la déformation du Jura implique le socle. On peut donc reprendre l'hypothèse tirée de l'analyse du profil ECORS, que la déformation la plus récente du Jura est une déformation hors séquence impliquant un chevauchement de socle sous la haute chaîne du Jura réutilisant probablement une faille bordière d'un bassin carbonifère. Ce chevauchement crustal serait alors la principale source potentielle de séismes de forte magnitude de la région. Grâce aux différentes méthodes mises en œuvre, les longueurs et la profondeur d'enracinement des failles ont été déterminées. Pour les trois failles étudiées une estimation de la magnitude de moment possible a été réalisée ainsi, un séisme de magnitude Mw de 6.2 à 7.2 est possible sur la faille du Vuache, sur la faille de Culoz un séisme de 6.4 à 6.7 peut survenir, tandis que sur la faille du Col du Chat un séisme de magnitude Mw 5.4 à 6.1 est envisageable. Les décrochements étudiés présentent des vitesses de glissement de l'ordre du dixième de millimètre par an. Aux vues des contraintes in situ mesurées dans le Jura méridional, le moteur de la déformation de ces failles ne peut pas être expliqué par la seule rotation de la plaque Adria par rapport à l'Eurasie. Il faut donc, à côté de cette rotation, imaginer un moteur de déformation lié à la chaîne elle–même. Ce moteur pourrait être la déflexuration de la plaque suite aux transferts de masse consécutifs à la déglaciation (transfert de masse de la glace et des produits d'érosion suite aux glaciations) et un détachement de la lithosphère subduite induisant une surrection de la partie axiale de la chaîne et une compression horizontale dans les parties externes
Inside the Jura Mountains, left-lateral strike-slip faults intersect the geological structures. In its southern part, these faults, from north to south, the Vuache fault, the Culoz fault and the Col du Chat fault, affect a Mesozoic sedimentary coverage distorted of 2 to 3 km thick and may be the basement. This deformation is marked by the existence of a very shallow seismicity.The first major aim of this thesis is to obtain new information about the kinematic of Quaternary faults of the southern Jura. The second aim is to answer to questions about the geometry and the rooting of the structures.To answer these questions, I realized a multidisciplinary study combining subsurface geophysical (electrical resistivity tomography), lacustrine high resolution seismic, the deployment of a seismic network dedicated to the detection of very low magnitude earthquakes, analysis of reprocessed industrial seismic profiles, and field geology (the study of the structure and deformation of Quaternary deposits). We were able to establish that these faults are active in the Quaternary.The Vuache fault is rooted in the basement, has a well-documented historical and instrumental seismicity, and affects in its southern part Quaternary sediments as shown by electrical resistivity profiles and high resolution seismic profiles illustrating the infill of Annecy Lake.The Culoz fault presents a historical and instrumental seismicity emphasizing its roots in the basement. On land, the electrical resistivity profiles illustrate the quaternary activity, in Lake Le Bourget, the fault Culoz presents at depth a flower structure while to the surface in superficial sediments, we could highlight Riedel fractures. On land, the observation of old faulted Quaternary sediments confirms its activity.The Col du Chat fault affects post-Würm filling of Lake Bourget, and seems to be associated with a deep seismicity.The three studied faults, Vuache, Culoz and Col du Chat are faults showing geometric continuity between the crystalline basement and cover. These faults were considered as transfer faults in the Jura, which was itself considered as a chain formed without the involvement of the basement. So, it seems that at present the deformation of Jura involves the basement. We can then follow the hypothesis, that as shown by the analysis of ECORS profile, that the latest strain of the Jura is an out of sequence deformation involving a basement thrust bellow the High Jura chain probably reusing boundary faults of a Carboniferous basin. This basement thrust would be the main potential source of high magnitude earthquakes in the region.Through these methods, lengths and rooting depth faults were determined. For the three faults studied an estimate of the possible moment magnitude was achieved, a Mw earthquake of 6.2 to 7.2 is possible on the Vuache fault, on the Culoz fault an earthquake of 6.4 to 6.7 can occur while as the Col du Chat fault an earthquake of magnitude Mw 5.4 to 6.1 is possible.The studied strike-slip faults have a sliding rate about tenth of a millimeter per year. In view of the in situ stresses measured in the southern Jura, the driving-force of the deformation on these faults cannot be explained only by the rotation of the Adria plate relative to Eurasia. It is therefore possible that present-day deformation is due to this rotation but also to a driving force linked to the chain itself. This driving-force could be the deflexuration of the plate following mass transfer's deglaciation and a slab break-off inducing the current uplift of the axial part of the Alps and a horizontal stress in the external parts of the chain

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Bouchet, Bert Manoz Romain. "Structure de la lithosphère continentale de l'Ouest USA : contribution des isotopes du Plomb,du Néodyme, et de l'Hafnium." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01066021.

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Abstract:

La lithosphère continentale est physiquement et chimiquement segmentée. La cartographie des isotopes radiogéniques de roches plutoniques acides, représentatives de la croûte continentale, et de laves basiques, représentatives du manteau, possède des similarités avec la cartographie sismique de la lithosphère sous-jacente. Ces similitudes permettent d'interpréter les observations sismiques en étudiant leurs caractéristiques chimiques et leur âge. Les isotopes du plomb permettent de dater et d'identifier l'empilement de segments crustaux qui forment la croûte. L'écart des âges modèles du plomb avec d'autres systèmes identifie le recyclage crustal et le réchauffement de la croûte au dessus de la température du système plomb-plomb. Le système plomb-plomb donne également accès au sous-étudié rapport Th/U qui contraint la profondeur de la source des roches continentales. Certains échantillons de l'ouest U.S.A. proviennent de la croute inférieure, et se sont formés par l'extension crustale ou par un flux de matériel au sein de la croûte. Les isotopes du néodyme et de l'hafnium marquent la fusion du manteau lithosphérique enrichis sous le Colorado Plateau, une région où est observée le détachement du manteau lithosphérique sub-continental. Ce manteau fond par décompression adiabatique, par extension localisée ou remontée asthénosphérique engendrée par la convection locale. Au final, l'association des systèmes isotopiques du plomb, du néodyme, et de l'hafnium avec la sismologie est une approche puissante pour étudier la formation et la déformation de la lithosphère continentale.

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Côte, Philippe. "Tomographies sismiques en génie civil." Grenoble 1, 1988. http://www.theses.fr/1988GRE10122.

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Abstract:

Une nouvelle méthode géométrique itérative de tomographie est décrite (PRIAM-2D). Elle s'apparente à une technique d'inversion sans blocs. Le calcul au sein de chacune des zones comporte des pondérations visant à discriminer les rais entre eux. Dans le domaine du génie civil, plusieurs applications sont envisagées. Des sols, ainsi que certains ouvrages d'art peuvent être auscultes. Il est possible d'obtenir des cartes de la vitesse des ondes de compression ou de facteur de qualité

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Chanet, Alain. "Determination de vitesses sismiques entre puits, inversion des temps de parcours par modelisation iterative." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066134.

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Abstract:

La tomographie appliquee a la geologie presentee dans ce travail repose sur l'estimation d'une grille de repartition des vitesses sismiques entre puits. Cette estimation est faite a partir des temps de parcours d'ondes sismiques traversant la zone a explorer, elle est effectuee suivant un processus iteratif. Ce processus se presente sous deux aspects : - resolution du probleme direct correspondant aux calculs de temps de parcours theoriques en fonction d'une repartition donnee de vitesses de propagation. - resolution du probleme inverse qui consite a fixer un schema de repartition des vitesses repondant au mieux aux temps de parcours mesures sur le terrain. On teste les solutions des deux tomographies ainsi developpees a partir d'exemples synthetiques simples. L'experience acquise permet d'appliquer ces processus a des donnees reelles dans le domaine du genie civil et pour une etude grande profondeur.

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Montagner, Jean-Paul. "Etude de la structure profonde de la terre a partir des ondes de surface de longue periode." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066188.

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Abstract:

Differentes methodes d'inversion de la vitesse de ces ondes sont appliquees a plusieurs regions du globe: ocean pacifique, afrique, ocean indien. La regionalisation suivant l'age du fond oceanique montre que des heterogeneites laterales de vitesse existent jusqu'a au moins 400 km de profondeur et que la correlation entre la tectonique de surface et la structure profonde est meilleure sous l'ocean pacifique que sous l'ocean indien

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Beres, Jan. "Caractérisation de l'anisotropie d'une plate-forme carbonatée karsifiée : approche méthodologique conjointe sismique et électrique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00880759.

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Abstract:

Les résultats présentés dans ce document portent sur les anisotropies sismique et électrique d'un massif calcaire fracturé dans des galeries parallèles souterraines. Les fractures étant orientées verticalement, leurs propriétés sont approximées par isotropie transverse horizontale (HTI). Plusieurs méthodes d'inversion ont été étudié pour traiter les données sismiques (temps d'arrivée des ondes P et S); et pour traiter les données de résistivité électrique mesuré dans une configuration pôle-pôle (valeur de potentiel mesuré).Pour traiter les données sismiques (quatre campagnes), les méthodes étudiées dans ce document sont: une tomographie isotrope, une approximation de cosinus, une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de la matrice de rigidité (de l'isotropie transverse horizontale) et une tomographie anisotrope pour un milieu avec une isotropie transverse inclinée. Toutes les méthodes conduisent à la conclusion qu'il y a effectivement une anisotropie présente dans le massif rocheux et confirment la direction de la vélocité maximale parallèle à la direction de la fracturation. Une forte anisotropie de 15 % est présente dans la zone étudiée.Pour traiter les données électriques (deux campagnes), les méthodes étudiées sont une approximation de cosinus et une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de résistivité transversale ρT, de résistivité longitudinale ρL et de l'angle d'orientation du modèle par rapport au système de référence. La présence à 180° de deux maxima de résistivité apparente par rapport à l'azimut de mesure ne peuvent être modélisés par des approches conventionnelles. Une modélisation conceptuelle d'un maillage des fils conducteurs dans un milieu non conducteur a été développé et montre des résultats prometteurs, avec le succès de la modélisation des deux maxima.Des mesures répétées montrent de légères variations de résistivité apparentes et des variations des ondes P. Les variations des ondes S ne sont pas prononcés, ce qui reflète un changement de la saturation en eau. La porosité de 10-15% est estimé à partir des mesures sismiques.

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Karousová, Hana. "Teleseismická tomografie svrchního pláště pod Českým masívem." Doctoral thesis, 2014. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-328174.

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Abstract:

Passive seismic experiments, MOSAIC, BOHEMA I-III, EgerRift, or, PASSEQ, carried out in the region of the Bohemian Massif (BM), allowed a detailed study of velocity structure of the upper mantle. We present results of tomography studies of the upper mantle beneath the north-eastern and southern parts of the BM based on the data from the BOHEMA II and BOHEMA III experiments (2004-2006). Despite the fact that regions with the highest resolution of velocity perturbations differ in the models, tomography images are similar in overlapping parts. Models of the upper mantle show mostly low- velocity perturbations relatively to radially symmetric velocity model of the Earth beneath the BM. Limited high-velocity heterogeneity beneath the Moldanubian unit, extended in the NE-SW direction, reflects thickening of the lithosphere due to a collision of the BM with the Brunovistulian micro-plate during the Variscan orogeny. The tomography based on the data from the BOHEMA III experiment revealed significant high-velocity heterogeneity in the southern margin of the model with a subduction of the lithosphere beneath the Eastern Alps. Tomographic tests showed that effects of uncorrected velocity heterogeneities within the crust can appear as deep as 100 km and, therefore, they could lead to erroneous interpretation of...

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Žlebčíková, Helena. "Anizotropní tomografie svrchního pláště pod Evropou." Doctoral thesis, 2019. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-394098.

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Abstract:

Title: Anisotropic tomography of the European upper mantle Author: Helena Žlebčíková Department: Department of Geophysics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University Training institution: Institute of Geophysics of the Czech Academy of Sciences (IG CAS) Supervisor: RNDr. Jaroslava Plomerová, DrSc., IG CAS Consultants: RNDr. Vladislav Babuška, DrSc., IG CAS RNDr. Luděk Vecsey, Ph.D., IG CAS Abstract: Large-scale seismic anisotropy of the continental mantle lithosphere derived from joint inversion/interpretation of directional variations of P-wave travel-time residuals and SKS-wave splitting calls for orientation of the symmetry axes to be treated generally in 3D. Nevertheless, most of the tomography studies neglect the anisotropy of the body waves completely or they are limited to either azimuthal or radial anisotropy. Therefore, we have developed a code called AniTomo for coupled anisotropic-isotropic travel-time tomography of the upper mantle. The novel code allows inversion of relative travel-time residuals of teleseismic P waves simultaneously for 3D distribution of P-wave isotropic- velocity perturbations and anisotropy of the upper mantle. We assume weak anisotropy of hexagonal symmetry with either the 'high-velocity' a axis or the 'low-velocity' b axis. The symmetry axis is allowed to be...

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Mityska, Martin. "Rozložení zdrojů šumu zaznamenaných stanicemi sítě WEBNET a rychlostní model šíření S-vln ve svrchní kůře seismoaktivní oblasti západních Čech získaný na základě seismické interferometrie." Master's thesis, 2014. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-336899.

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Abstract:

The master's thesis consists of two parts. The first part contains the azimuth -- slowness analysis for period 3s<=T<=6s, which was conducted by the FK analysis for 10 stations of the WEBNET network. In the second part there is the surface wave group velocity measurement for every station pair of 10 WEBNET stations. The interstation group velocity was obtained by the cross--correlation of microseismic noise records. Local group velocities are connected with the instantaneous period data. The Love wave group velocities are visualised by the 2D tomography calculation. The thesis also contains the additional Love waves dispersion analysis for just one station pair. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

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Carvalho, J. "Imaging the Cape Verde hotspot structure." Doctoral thesis, 2020. http://hdl.handle.net/10451/48534.

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Abstract:

The Cape Verde archipelago is an interesting region to study plate-hotspot interactions, considering hotspots as enigmatic surface features that are not easily explained in the plate tectonics theory. The horseshoe geometry and the surrounding seafloor morphology and bathymetry of the Cape Verde archipelago play a significant role in the generation of ambient seismic noise in this region. In order to improve ambient noise based studies, it is important to understand the distribution of the sources of ambient noise, as they affect the estimates of empirical Green's function, and consequently the resulting isotropic and anisotropic tomographic models of velocity and attenuation. We analyzed microseisms recorded in Cape Verde and determined the number of signals polarized as Rayleigh waves, as well as their back azimuth as a function of time and frequency. We determined that the local bathymetry around the Cape Verde Islands strongly amplifies local secondary microseismic sources. Furthermore, we confirmed that Cape Verde stations mostly record local sources. In order to study the properties of the crust and upper mantle below Cape Verde, we performed surface wave studies using two different types of data: ambient noise and teleseismic data. By applying a recent implementation of the surface-wave two-station method we measured the phase velocities of Rayleigh-wave fundamental modes in a broad period range (8–250 s). This method is based on cross-correlating teleseismic earthquake seismograms between pairs of stations. From these signals, we derived a robust, average, phase-velocity curve for the Cape Verde region, which we inverted in order to obtain a shear-wave velocity profile. Our results show significantly low velocities of ∼ 4.2 km/s in the asthenosphere, indicating the presence of anomalously high temperatures and, eventually, partial melting. The temperature anomaly is probably responsible for the thermal rejuvenation of the lithosphere to an effective age as young as about 30 Ma. For ambient-noise tomography we computed phase cross-correlations between all station pairs, which were then stacked, yielding empirical Green's functions. Based on these, we derived group-velocity maps for the period band between 10 - 24 s and the corresponding 3D shear-wave velocity structure. The final tomographic model shows the main velocity anomalies, which are associated with tectonic and volcanic activity in Cape Verde. A clear low-velocity anomaly is observed beneath the active volcanic area of the Fogo - Brava islands. This anomaly extends to the islands of Boavista and Maio, even though with less expression. On the contrary, the islands of the Northwestern group display velocities higher than the average at all depths.

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Dissertations / Theses on the topic 'Seismická tomografie'

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