Dissertations / Theses on the topic 'Sismique verticale'

Une image nouvelle de la croûte est apportée par les profils de sismique verticale à écoute longue qui montrent une croûte inférieure litée (LLC). Celle-ci est attribuée à une extension post-orogénique. Une telle extension s'est produite en Mer Egée (Grèce). Deux campagnes de sismique réflexion verticale et grand-angle dans les Cyclades et dans le Fossé Nord-Egéen ont eu pour objectif d'étudier les structures de la lithosphère supérieure dans un tel contexte d'extension. L'utilisation d'une source monobulle permet en même temps de mettre en évidence les réflecteurs profonds de la croûte par les deux techniques d'imageries, ce qui n'avait pas encore été réalisé en mer Egée. L'un des résultats majeurs de cette étude est que la sismique grand-angle montre toujours les deux réflexions profondes c'est à dire celle au toit de la croûte inférieure et celle au Moho. La sismique verticale, quant à elle, montre soit une bande réflective, soit un réflecteur profond ou bien aucune réflexion. L'absence dans certains endroits de réflecteurs profonds sur les profils de sismique verticale peut être expliqué par du bruit sismique généré par les multiples des couches superficielles lorsque celles-ci sont épaisses, ainsi que par les diffractions créées par les bordures des bassins sédimentaires. Dans le cas des Cyclades, l'utilisation conjointe des données de sis miques réflexions verticale et grand-angle a permis de mettre en évidence que le Moho était plat à une profondeur de l'ordre de 26 km sous l'archipel. Le toit de la croûte inférieure réflective par contre n'est pas plat et remonte du Nord au Sud. Cette remontée est en accord avec le gradient du degré de métamorphisme à l'affleurement mis en évidence dans cette région. La vitesse moyenne dans la croûte inférieure varie également entre le Nord et le Sud, respectivement 7km/s et 6. 6km/s. La remontée de la croûte inférieure réflective jusqu'en surface n'est pas observée dans la direction d'extension NE-SW. La part de l'extension syn-orogénique par rapport à l'extension post-orogénique est actuellement débattue, l'état initial de l'extension se faisant dans le contexte d'un prisme d'accrétion crustal. Dans le cas du Fossé Nord-Egéen, la source sismique utilisée permet d'identifier les couches sédimentaires et d'esquisser les différents épisodes d'extension qui se seraient produits avec des orientations différentes : syn-orogénique, post-orogénique, extension due à l'arrivée de la faille Nord-Anatolienne dans le domaine Egéen, extension récente. Les réflecteurs profonds sont observés sur une majeure partie des profils de sismique verticale. La modélisation conjointe des données de sismique verticale et grand-angle permet de mettre en évidence l'existence d'une remontée locale du toit de la croûte inférieure au Sud-ouest du bassin des Sporadeslimitée au Sud, à l'Ouest et au Nord. Ces résultats montrent qu'on ne peut pas expliquer l'extension du Fossé Nord-Egéen par des modèles 2D et dont la direction de l'extension seraitconsidérée comme constante en fonction du temps

Le travail présent est axé sur la simulation numérique et l'analyse de l'interaction des ondes de surface de Rayleigh avec des barrières sismiques verticales (murs souterrains, écrans, tranchées, etc.) ainsi que des champs de pieux dans des modèles de matériaux mécaniques élastiques et plastiques linéaires. Le but de la recherche est d'estimer le degré de protection que les barrières verticales et les champs de pieux fournissent contre les vibrations transférées par les ondes de surface de Rayleigh et générées par diverses sources. L'idée principale de ce type de protection est d'éviter que les ondes sismiques ne transmettent l'énergie des vagues dans la zone protégée, diminuant les amplitudes de déplacements, les vitesses et les accélérations aux points situés derrière la barrière (champ de pieux). Les principaux complexes sans dimension sont formulés. L'attention est portée sur les ondes de Rayleigh car elles peuvent être générées à la fois par des sources de vibrations externes (situées à la surface de la Terre) et internes (situées sous la surface de la Terre) et ses ondes peuvent transmettre une portion significative de l’énergie de source de la vibration.Premièrement, des simulations numériques de l'interaction des ondes de Rayleigh avec les barrières sismiques verticales et les champs de pieux sont effectuées en supposant que le sol et les matériaux de barrière se comportent conformément à la loi de comportement linéaire élastique. Cela concerne les vibrations qui induisent des contraintes de cisaillement dans le sol n'excédant pas 0.00001 lors de leur propagation. Les principaux complexes sans dimension sont formulés sur cette base. Des paramètres géométriques et mécaniques de la barrière (champ de pieux) déterminant l'effet de réduction de vibration sont identifiés. Les résultats obtenus révèlent la validité de cette onde de protection contre les vibrations. En outre, l’approche de l’optimisation de la barrière sismique verticale (qui peut également être étendue au champ de pieux) est adoptée sous forme de différences finies pour des conditions de sol particulières et une fréquence de vibration de conception.Plusieurs modèles de comportement du sol sont analysés et leur validité, ainsi que l'applicabilité à l'approximation du comportement dynamique réel du sol, ainsi que le mécanisme de dissipation d'énergie des vibrations, sont identifiés. Sur la base de cette analyse, modèle de Mohr-Coulomb a été choisie car elle dispose d’une base de données expérimentale étendue pour divers sols et reflète de manière appropriée la réduction du module de cisaillement avec l’augmentation de la contrainte de cisaillement ainsi que les effets de dissipation d’énergie. Par la suite, ce modèle est utilisé dans l'analyse de l'interaction des ondes de Rayleigh avec les barrières verticales et les champs de pieux, en tenant compte du caractère non linéaire de la déformation du sol à différents niveaux de déformation de cisaillement. En conséquence, l'influence du niveau de contrainte de cisaillement sur l'efficacité des moyens de protection contre les vibrations considérés est démontrée et les conditions appropriées pour utiliser ces méthodes sont identifiées dans le cadre de cette recherche
The present work is focused on numerical simulation (FEM) and analysis of surface Rayleigh wave interaction with vertical seismic barriers (underground walls, screens, trenches, etc.) as well as pile fields within the framework of linear elastic and plastic mechanical material models. The aim of the research is to estimate the degree of protection that vertical barriers and pile fields provide against vibrations transferred by surface Rayleigh waves and generated by various sources. The main idea behind this type of protection is to prevent seismic waves form transmitting wave energy into the protected zone, decreasing the amplitude of displacements, velocities and accelerations at the points behind the barrier (pile field). The attention is paid to Rayleigh waves as they can be generated by both external (located on the Earth's surface) and internal (located beneath the Earth's surface) vibration sources and this type of waves can transfer a significant portion of vibration source energy.First, numerical simulations of Rayleigh wave interaction with vertical seismic barriers and pile fields are performed assuming the soil and barrier materials to behave according to the linearly-elastic constitutive law. This regards the vibrations that induce shear strains in the soil not exceeding 0.00001 during their propagation. Based on this, the principal dimensionless complexes are formulated. Geometrical along with mechanical parameters of the barrier (pile field), that determine vibration reduction effect, are identified. The obtained results reveal the validity of this way of vibration protection. In addition to that, the approach towards vertical seismic barrier optimization (which can also be extended to the pile field) is adopted in finite difference form to use for particular soil conditions and design vibration frequency.Several models of soil behaviour are analysed and their validity as well the applicability to approximate real dynamic soil behaviour along with the mechanism of vibration energy dissipation are identified. Based on this analysis, Mohr-Coulomb constitutive model is selected as it has a broad experimental database for various soils and appropriately reflects shear modulus reduction with an increase in the shear strain as well as energy dissipation effects. Afterwards, this model is used in the analysis of Rayleigh wave interaction with the vertical barriers and pile fields accounting for non-linear character of soil deformation at different shear strain level. As a results, the influence of shear strain level on the effectiveness of the considered ways of vibration protections is shown and the appropriate conditions to use these methods are identified within the scope of this research

La methode developpee permet, tout en estimant le temps de source du processus de rupture, de contraindre la profondeur du centroide et de determiner le tenseur de moments sismiques. Lorsque la source ne peut plue etre assimilee a un point, une methode proposee permet de mesurer les parametres associes a la propagation du front de rupture. Enfin un modele tri-dimensionnel de terre qui est peu different des modeles actuels est propose

La terminaison occidentale du Massif Ardennais expose largement, dans le Nord de la France la déformation varisque. Elle montre des structures plissées-faillées affectant des roches sédimentaires non métamorphiques à épi métamorphiques datées Dévonien à Carbonifère. Une image plus précise de la géométrie profonde du Front Nord Varisque est fournie par la ré-interprétation du profil sismique M146. Le trait majeur est l'existence d'un chevauchement basal d'échelle crustale, faiblement penté vers le Sud, dont l'émergence correspond à la zone faillée du Midi. Cette dernière limite au Nord l'Allochtone Ardennais chevauchant le Bassin Houiller namuro-westphalien et son substratum brabançon. Le chevauchement basal Ardennais accommode un déplacement vers le NNW dont une part importante s'est faite au cours d'un événement en hors-séquence. Au Sud de la zone faillée du Midi, l'Avesnois exhibe des structures plissées-faillées de second ordre globalement à vergence nord orientées ENE-WSW. Ces structures affectent une série lithologiquement très hétérogène. Les contrastes rhéologiques induits contrôlent fortement le style de déformation. Une nouvelle étude cartographique a permis de préciser la géométrie et la cinématique de déformation. Elle précise (1) que le niveau épais incompétent du Famennien a joué le rôle d'un décollement diffus découplant le Dévonien moyen et le Dinantien, (2) que le modèle géométrique de plissement démontré à l'aplomb de discontinuités synsédimentaires précoces, correspond au type « pli disharmonique ». Le plissement dans les unités post-Famennien Inférieur se fait par rotation des flancs autour de charnières fixes. Pour le Famennien Inférieur, le raccourcissement est accommodé par la présence de plusieurs charnières de plis d'ordre élevé dans les zones charnières de plis d'ordre inférieur et par fluage, (3) que les structures ont été re-déformées tardivement par une onde de déformation à vergence sud, soulignant le blocage global de l'allochtonie sur l'avant pays brabançon
The Western Ardennes Paleozoic massif forms the primordial exposure of the Variscan deformation front in Northern France. It includes folded and thrusted units composed of non metamorphic to epi-metamorphic rocks of mostly Devonian-Carboniferous age. Along a Western Ardennes transect imaged by the M146 seismic profile, the thrust front is characterized by a major crustal scale south-dipping thrust zone whose emergence corresponds to the c1assical "Midi" thrust zone. The latter induces the thrusting of the Ardennes-Avesnois fold-and-thrust belt onto the dismembered molassic Namurian-Westphalian coal-bearing foreland basin and its Brabant-type substratum. The main Ardennes basal thrust accommodates a significant part of the motion occuring during a late out-ofsequence event. South of this main thrust, Avesnois area display second order thrust-related folds with a general ENE-WSW trend and a NNW vergence. These structures involve a strongly heterogeneous Iithological sequence. The induced rheological contrasts strongly control the deformation style. New cartographic and structural studies, mainly carried out in the Famennian sequences, allowed us to precise the geometry and kinematics of the fold-thrust structures. As a whole, these data indicate (1) that the thick Incompetent Famennian layers acted as a distributed complex décollement-zone decoupling shortening between the Mid-Devonian and Dinantian layers, (2) that the geometrical folding model demonstrated above early synsedimentary discontinuities corresponds to disharmonic fold types. the folding in the post-Lower Famennian levels occurred by flank rotation around fixed hinge zones. For the lower-Famennian incompetent levels, shortening is accommodated by the presence of several fold hinges in folds hinge zone and by buckling. (3) that the foreland-directed thrust related folds were lately deformed by backwards thrusting, highlighting the overall difficulty of the forward propagation of the thrust front onto the Brabant foreland

Nous analysons en détail le traitement des données vibrosismiques du profil ECORS ALPI acquises et traitées en 1986 par C.G.G. Ce travail concerne tout particulièrement les deux bandes de réflecteurs à pendage est bien visibles sur la section sismique. Dans un premier temps, cette étude porte sur la déterminatîon et l'interprétation des corrections statiques et dynamiques. L'utilisation d'une migration partielle avant sommation nous a conduits à estimer le plus soigneusement possible le modèle de vitesse. Celui-ci, de même que celui déterminé par une autre méthode sous la zone altérée, ne font pas apparaître de zone à forte vitesse. Les réflecteurs du chevauchement pennique ne peuvent donc pas être associés à la présence de matériaux d'origine profonde. Nous présentons en fin de cette première partie une migration géométrique du pointé obtenu. Le manque de contraintes sur le modèle de vitesse et l'absence de réflexions près de la surface ne permettent pas de corréler sans ambiguïté les différentes bandes de réflecteurs avec les contacts majeurs visibles en surface. Dans un second temps, nous proposons différents traitements concernant le choix de la ligne moyenne (slalom line) et la position réelle des points de réflexion. Il ressort de cette étude que les événements pentés visibles sur les sections correspondent plus vraisemblablement à des diffractions sur des zones de chevauchement hétérogènes qu'à des rétlexions sur des plans inclinés. Nous présentons, pour conclure et à titre de comparaison, la migration du pointé de la section du profil ECORS PYRENEES, où apparaissent de nombreuses zones diffractantes dans la partie supérieure de la croûte ibérique et à l'aplomb de la faille nord pyrénéenne.

Depuis le début des années 80, les progrès techniques permettent des estimations quantitatives des relations entre les structures internes de la Terre et sa forme. Des méthodes statistiques appliquées à un modèle tomographique de la Méditerranée permettent d’extraire 3 composantes qui capturent 70% de la variance des données. La première correspond à la réaction du manteau supérieur à la présence de lithosphère à 660 km, la seconde enregistre la réaction du manteau aux slabs subverticaux dans le manteau supérieur, la troisième capture les variations de vitesse sismiques du sommet des manteaux supérieur et inférieur. L’effet de ces 3 phénomènes sur le géoïde est modélisé en considérant : (i) Toutes les anomalies enregistrées par les données tomographiques constituent des sources d’anomalies. Leur effet est calculé en utilisant la gravito-visco-élasticité. Il semble que cette approche ne suffit pas à modéliser l’ensemble de la composante mantellique. (ii) les données tomographiques enregistrent les sources d’anomalies et tous les phénomènes de réajustement. En intégrant les anomalies de masses données par le modèle tomographique on obtient des structures détaillées qui surestiment la composante mantellique. (ii) Chaque composante isole des phénomènes du manteau liés à une source à laquelle est appliquée la théorie de la gravito-visco-élasticité. La composante mantellique obtenue est de longueur d'onde et amplitude compatibles avec le géoïde.La présence de calottes de lithosphère à la base de la zone de transition est susceptible d’être visible par le géoïde contrairement à la présence de slabs subverticaux dans le manteau supérieur
Progress made in seismic tomography and geodesy open the way to estimations of relations between the structures within the Earth and its shape. Applying statistical analysis to tomographic data of the mediterranean area, we extract 3 components that capture almost 70 % of the variance of the tomographic data : first one isolates the mantle reaction to lithospheric masses from the bottom of the transition zone, the second one is legated to subvertical lithsopheric slabs in the upper mantle, the third one corresponds to the tops of upper- and lower- mantle expression. Effect of these dynamics on the geoid has been modelized using considering that : (i) all the structures of the tomographic model are geoid anomaly sources, mantle component of the geoid is computed applying the gravito-visco-elasticity theory to take into account deflection of viscosity interfaces. This approach provides a smooth and low amplitude geoid mantle component. (ii) the tomographic model can register sources but also the all readjustment. Mantle component of the geoid is computed integrating anomalies of the model. It provides a detailled but too large with respect with the regional geoid mantle component. (iii) each component has capacity to isolate a phenomenon legated to a specific source of geoid anomalies. We applied gravito-visco-elastic theory specifically to it. That provides a mantle component detailled and that has a magnitude low enough with respect to the geoid.The presence of lithospheric caps on the bottom of the transition zone can be detected by the mantellic component of the geoid, but the geoid is not sensitive to subvertical slabs within the upper mantle

Nous presentons ici un outil d'analyse d'un modele sismique en 3 dimensions. Pour proceder a cette analyse nous avons developpe un algorithme de modelisation d'un sous-sol forme de terrains de vitesses constantes, separes par des discontinuites de forme quelconque. L'etude s'inscrit dans le cadre d'une modelisation de profil sismique vertical (psv). L'objectif etait de proposer un ensemble d'algorithmes suffisamment simples pour que l'usager puisse programmer un logiciel qui permet: de representer convenablement une structure du sous-sol; de calculer rapidement les temps de propagation de l'onde; de presenter graphiquement les resultats. L'etude expose d'abord la representation des surfaces par des fonctions de bezier, puis leur determination par l'approximation au sens des moindres carres. Nous montrons comment obtenir des surfaces de continuite c#1 ou c#2 utilisables dans la modelisation. A cet effet nous avons introduit des pentes locales et des approximations successives. Puis nous montrons comment trouver le temps de propagation d'une onde par le calcul de rais a extremites fixes. Les algorithmes sont fondes sur le lancer de rais. Les techniques d'optimisation utilisees sont les iterations d'interpolation lineaire et les iterations de newton-raphson. Nous donnons aussi une description schematique du logiciel developpe, qui est operationnel. Nous avons applique le logiciel a une etude de la structure geologique du site de soultz-sous-forets. Nous montrons comment la forme de la structure se reflete dans les temps de propagation et nous evaluons l'interet de la modelisation proposee. Nous effectuons une comparaison du calcul des temps de propagation. Lorsque les surfaces sont de continuite c#1 ou c#2, lorsque les calculs se font par les iterations d'interpolation lineaire ou par les iterations de newton-raphson. La conclusion ouvre quelques perspectives sur des recherches ulterieures

L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre la structure de ce champ, connu principalement par les puits de production, grâce à la première sismique 3D récemment acquise et en intégrant les informations fournies par la sismique de puits. Étant donné l’importance des pendages, les réflexions en sismique de puits zéro offset sont attendues principalement sur les composantes horizontales. Une méthode originale d’orientation des 3 composantes est employée et les résultats confirment la présence de réflecteurs pentés. Les résultats migrés en profondeur sont plus précis dans le recouvrement mais la zone réservoir n’est pas améliorée, car les images temps ne permettent pas de mesurer les pendages et courbures résiduelles dans la zone d’intérêt en raison de forts multiples et d’un niveau de bruit important. Une nouvelle technique prototype de migration PSTM, permettant une sélection de l’azimut, du pendage géologique et la recherche automatique du meilleur pendage locale est présentée
The objective of the present PhD thesis is to improve the structural understanding of the Aghajari field using 3D seismic imaging, and well seismic. The lack of seismic response of the dipping horizons in the reservoir oil zone constitutes a major identified difficulty. Given the dip values of the reflectors in the pay zone, the P-P reflections are expected to appear mainly on the horizontal components of the VSP data, justifying the processing of the 3 components. An innovative method of 3C VSP orientation was developed. Several new approaches of seismic imaging have been applied in order to investigate and improve the reservoir illumination. The depth migrated image is improved in the overburden, but not at reservoir level,due to low signal to noise, thus poor dip and velocity determination in the reservoir interval. A new Kirchhoff PSTM prototype technique, allowing selection of azimuth sector, offset range and geological dip,with automatic optimization of the local dip is presented

Les processus de subduction sont souvent contrôlés par des irrégularités de la plaque subductée. Ces structures peuvent être responsables du blocage de la subduction et contrôler la déformation de l'arc. La caractérisation de l'accumulation de la déformation le long de l'arc est donc essentielle à l'amélioration de la compréhension du cycle sismique dans ce type de zone où des séismes de forte magnitude sont initiés. La zone de subduction du Vanuatu (Sud-Ouest Pacifique) présente une importante variation de la vitesse de convergence au niveau de la fosse : 12 à 17 cm/an à 1,5cm/an au front de la zone de collision de la Ride d'Entrecasteaux. Ces collisions entraînent des mouvements verticaux importants de plusieurs mm/an et de séismes récurrents (Ambrym, 1999, Mw = 7. 5; Santo, 2000, Mw = 6. 9). Un réseau dense de stations GPS a été mis en place et réoccupé depuis 1990 par l'équipe IRD. Dans ce travail de thèse, nous avons retraité et analysé les données GPS depuis 1992 et acquis de nouvelles données de 2003 à 2006. Nous avons adopté une stratégie de traitement des données GPS utilisée pour la réalisation des systèmes de référence afin d'estimer un champ de vitesse 3D cohérent. Ces longues séries-temporelles nous permettent d'isoler les déplacements co-sismiques et de quantifier les vitesses inter-sismiques sur l'ensemble de l'arc. Nous discutons des paramètres des plans de faille sur lesquels se sont initiés les séismes ainsi que des paramètres des zones d'accumulation de la déformation inter-sismique
Subduction processes are often controlled by irregularities on the subducting plate. These structures may be responsible of the locking of the subduction process and control the arc deformation. The characterization of the intra-arc strain accumulation is thus essential to understand the seismic cycle in a seismogenic zone where very strong earthquakes occur. The Vanuatu subduction zone presents one of the most important variation in horizontal convergence motion along a trench: 12-17cm/yr relative to the Australian plate to 1. 5cm/yr in front of the d'Entrecasteaux ridge. The collision of the d'Entrecasteaux ridge yields arc island vertical movements estimated at several mm/year as well as strong recurring earthquakes (e. G. Ambrym, 1999, Mw = 7. 5; Santo, 2000, Mw = 6. 9). A dense GPS network set up in the area since 1990 by the IRD team already made possible to evidence a segmentation of the arc and block rotations. In the present study, we analyse all the available data since 1992 and those acquired during two new GPS campaigns we carried out in 2004 and 2005. We use a state-of-the-art analysis strategy to estimate a consistent horizontal and vertical velocity field. The 13-year GPS time series we obtained allows us to isolate the coseismic signal related to two major earthquakes. We discuss the fault parameters we estimate from the coseismic displacements and on the accumulation zone during the interseismic stage

La concentration de plus en plus importante de la population dans les milieux urbains exposés à une forte sismicité peut générer de plus en plus de dommages et de pertes. La réponse sismique en milieu urbain dépend des effets du site (direct amplification et non-linéarité du sol) et du couplage entre le sol et les structures (interaction sol-structure et site-ville). Par conséquent, la compréhension de la sismologie urbaine, c'est-à-dire le mouvement du sol intégrant l'environnement urbain, est critique pour réduire les dommages. Cela passe par la prédiction du mouvement du sol dans le milieu urbain, ingrédient fondamental à l'évaluation de l'aléa sismique. La prise en compte de l'amplification provoquée par la présence de sédiments est largement étudiée. Au contraire, la réponse non-linéarité du sol et du couplage entre le sol et la structure est rarement intégrée à la prédiction du mouvement du sol. A cause de leur complexité, ces problèmes ont toujours été abordés séparément. Dans ce contexte, cette thèse analyse la réponse non-linéaire du système sol-structure en intégrant la non-linéarité du sol et de l'interaction sol-structure. Deux travaux expérimentaux ont été conduits, avec comme but de proposer un proxy, rendant compte de la non-linéarité du sol. Le premier est l'essai en centrifugeuse qui reproduit à échelle réduite la réponse du sol et des structures. L'état de contrainte et de déformation est conservé en appliquant une accélération artificielle au modèle. Cet essai a été effectué à IFSTTAR Nantes dans le cadre de l'ANR ARVISE. Différentes configurations ont été testées, avec et sans bâtiments, sous différents niveaux de sollicitation, pour analyser la réponse du sol et des structures. Le deuxième utilise les enregistrements des réseaux accélérométriques verticaux de deux sites tests californiens : Garner Valley Downhole Arrat (GVDA) et Wildlife Liquefaction Array (WLA), gérés tout deux par l'Université de Californie, Santa Barbara (UCSB), Etats-Unis. La réponse in-situ est importante car elle décrit le comportement réel du site. Plusieurs informations décrivant les conditions de sites sont disponibles et les séismes enregistrés ont permis de tester plusieurs niveaux de déformations pour reconstruire la réponse globale de chaque site. De plus, le site GVDA est équipé d'une structure Soil-Foundation-Structure-Interaction (SFSI) qui a comme objectif d'étudier les problèmes d'interaction sol-structure. Dans les deux expériences, grace au réseau accélérométrique vertical dans le sol et la structure, on peut appliquer la méthode de propagation d'ondes 1D pour extraire la réponse de ces systèmes. Les ondes sont considérées comme des ondes SH qui se propage horizontalement dans une couche 1D. La méthode interférométrie sismique par déconvolution est appliquée pour extraire l'Impulse Response Function (IRF) du système 1D. On analyse ainsi la variation de Vs en fonction de la solliictation et à différente position dans le sol ainsi que la variation des éléments expliquant la réponse dynamique du système sol-structure. On propose au final un proxy de déformation permettant de rendre compte mais aussi de prédire la nonlinéarité des sols en fonction des niveaux sismiques subits
The concentration of population in urban areas in seismic-prone regions can generate more and more damages and losses. Seismic response in urban areas depends on site effects (direct amplification and nonlinearity of the soil) and the coupling between the soil and structures (soil-structure and site-city interaction). Therefore, the understanding of urban seismology, that is the ground motion incorporating the urban environment, is critical to reduce the damage. This requires the prediction of ground motion in urban areas, a fundamental element in the evaluation of the seismic hazard. Taking into account the amplification caused by the presence of sediment has been widely studied. However, the non-linearity of the soil and the coupling between the ground and the structure is seldom integrated to the prediction of the ground motion. Because of their complexity, these problems have been addressed separately. In this context, this dissertation analyzes the non-linear response of the soil-structure by integrating the non-linearity of the soil and the soil-structure interaction. Two experimental studies were performed, with the aim of providing a proxy that reflects the non-linearity of the soil. The first is the centrifuge test that reproduces the response of soil and structures at reduced scale. The state of stress and strain is conserved by applying an artificial acceleration model. This test was performed at IFSTTAR Nantes in the framework of the ANR ARVISE. Different configurations were tested with and without buildings, under different stress levels, to analyze the response of the soil and structures. The second uses the vertical accelerometric networks of two sites in California: Garner Valley Downhole (GVDA) and the Wildlife Liquefaction Array (WLA), both managed by the University of California, Santa Barbara (UCSB), USA. In-situ response is important since it describes the actual behavior of the site. Information describing the conditions of sites is widely available and the earthquakes recorded were used to test several levels of shaking to reconstruct the overall response of each site. In addition, the GVDA site is equipped with a Soil-Foundation-Structure-Interaction structure (SFSI) which aims to study the problems of soil-structure interaction. In both experiments, thanks to the vertical accelerometer network in the ground and the structure we are able to apply the 1D wave propagation method to extract the response of these systems. The waves are considered as an SH wave which propagates in a 1D horizontal layer. Seismic interferometry by deconvolution method is applied to extract the Impulse Response Function (IRF) of the 1D system. Thus the analysis of the variation in function of elastic properties of the soil and the structure is done under several magnitude of shaking, including variation in depth and the elements of the total response of the structure including the soil-structure interaction. At the end, a deformation proxy to evaluate and also to predict the nonlinear response of the soil, the structure and the soil-structure interaction is proposed

Cette these est consacree a l'etude de l'inversion des parametres physiques de milieux stratifies horizontalement a partir des donnees sismiques p. S. V. . Au cours de la premiere partie, nous modelisons les enregistrements p. S. V. En resolvant les equations de l'elastodynamique pour des milieux isotropes et transverses isotropes. L'utilisation de transformees de hankel et d'un changement de variables permettent d'ecrire les equations de propagation en une famille de systemes hyperboliques du premier ordre a un parametre. La resolution numerique se fait en couplant un schema aux differences finies et une transformee de hankel inverse. Nous montrons l'apport d'une propagation 3d par rapport au 1d. Un interet particulier est porte notamment sur le phenomene de conversion d'ondes a incidence normale. Nous proposons aussi une etude sur des conditions parfaitement transparentes, adaptees a nos equations. La seconde partie presente le probleme inverse theorique du p. S. V. Le probleme inverse est defini comme un probleme de moindres carres. Il consiste a determiner la distribution de parametres physiques qui minimise l'ecart entre le sismogramme modelise et l'enregistrement p. S. V. Le probleme ainsi pose, necessite de connaitre la source. Dans un premier temps, nous proposons de resoudre le probleme de l'estimation de la source et des parametres en deux procedures disjointes. A parametres connus, on estime la source en resolvant iterativement un probleme de minimisation. On procede de la meme maniere avec les parametres, c'est a dire que l'on suppose connu la source. Enfin, la derniere partie presente une methodologie, utilisant les deux procedures developpees precedemment, pour inverser les donnees p. S. V. De nombreux exemples synthetiques et reels permettent d'entrevoir l'efficacite de notre methode et d'en definir les limites pratiques.

Les capteurs distribués à fibre optique (aussi nommés DAS) sont une nouvelle technologie d'acquisition sismique qui utilise des câbles traditionnels à fibre optique pour fournir une mesure de la déformation le long du câble. Ce système d'acquisition est largement utilisé dans les profils sismiques verticaux (PSV). Le couplage est un facteur clé qui a une grande influence sur la qualité des données. Alors que, pour les acquisitions PSV, les géophones sont attachés à la paroi du puits, le câble de fibre optique est soit cimenté derrière le tubage, soit attaché avec des pinces rigides au tubage ou simplement descendu dans le puits. Cette dernière stratégie de déploiement donne généralement le plus petit rapport signal sur bruit, mais est considérée comme la plus rentable en particulier pour les installations dans des puits existants. Cette thèse porte sur la problématique du couplage du DAS quand le câble est simplement descendu dans le puits. Nous développons des modèles numériques pour analyser les données réelles. L'interprétation de ces résultats nous permet de conclure qu'un contact immédiat du câble avec la paroi du puits avec une force de contact calculée est nécessaire pour fournir des bonnes conditions de couplage. Sur la base de ces résultats, nous proposons des solutions pour optimiser davantage les acquisitions avec le système DAS. Nous modifions numériquement la force de contact et les propriétés élastiques du câble DAS et démontrons comment ces modifications peuvent améliorer mais aussi détériorer la qualité des données. Enfin, nous proposons un algorithme de détection du couplage qui permet d'assurer l'acquisition de données réelles avec un rapport signal / bruit élevé
Distributed Acoustic Sensing (DAS) is a new technology of seismic acquisition that relies on traditional fibre-optic cables to provide inline strain measurement. This acquisition system is largely used in vertical seismic profiling (VSP) surveys. Coupling is a key factor influencing data quality. While geophones and accelerometers are clamped to the borehole wall during VSP surveys, the fibre cable is either clamped and then cemented behind the casing, or attached with rigid clamps to the tubing, or loosely lowered into the borehole. The latter deployment strategy, also called wireline deployment, usually acquires the lowest level of signal but is regarded as the most cost-effective in particular for existing well installations. This PhD thesis addresses the problematic of coupling of DAS using wireline deployment. We develop numerical models that are used to analyse real data. The interpretation of these results allows us concluding that an immediate contact of the cable with the borehole wall with a computed contact force is required to provide good coupling conditions. Based on those findings, we propose solutions to further optimise DAS acquisitions. We numerically modify the contact force and the elastic properties of the DAS cable and show how these modifications can improve but also deteriorate data quality. Finally, we propose a coupling detection algorithm that is applied to real datasets and allows ensuring the acquisition of data with a high signal-to-noise ratio

Le filtrage matriciel, obtenu par projection sur le premier vecteur propre de la matrice spectrale, constitue un outil performant pour l'etude de profils sismiques. C'est un traitement multidimensionnel assez simple a mettre en uvre et qui, par amelioration du rapport signal sur bruit, permet de mettre en evidence les arrivees d'energie caracterisant les structures geologiques. La methode necessite peu d'hypotheses a priori; elle est basee sur les relations frequentielles entre signaux dont la fonction de transfert est definie par le premier vecteur propre de la matrice. L'application a differents profils ecors et leur interpretation structurale permettent de cerner les performances et les limites de la methode: le traitement de profils de reflexion grand angle (campagne preliminaire ecors alpes 85) est peu efficace a cause du caractere tres bruite des donnees; par contre, le traitement de sections de type grands profils donne de bons resultats (profils de reflexion verticale et de reflexion grand angle ecors alpes 86, profil de refraction ecors nord de la france)

Cette these presente plusieurs sujets ayant trait au trace de rais, utilise soit directement pour obtenir des positions d'interfaces et des lenteurs de couches, soit indirectement pour obtenir des temps de parcours et des termes d'amplitude pour la migration. Le premier sujet traite deux ameliorations d'une methode existante, qui utilise la methode des moindres carres pour l'inversion d'un modele a deux dimensions, a partir des temps de parcours des ondes montantes et descendantes. Le modele est constitue de couches a vitesse constante, separees par des interfaces definis par des courbes. Le second sujet traite de l'obtention de modeles uni-dimensionnels et de statique de sources a partir des temps de parcours des ondes descendantes de vsp a offset, et de l'utilisation de ces modeles dans un algorithme de migration calculant des rais refractes dans ces modeles. Le troisieme sujet traite de l'inversion simultanee des temps de parcours et des angles d'arrivee aux recepteurs, piques sur des donnees vsp a trois composantes. Deux methodes sont presentees. Elles utilisent toutes deux la methode des moindres carres, mais different radicalement par le choix de la fonction de cout, ainsi que par le type de trace de rais utilise.

Dans un milieu birefringent, les ondes s se separent en deux ondes polarisees orthogonalement dont les vitesses de propagation et les attenuations different. A l'echelle regionale, il a ete montre que les ondes se propageant le plus rapidement sont polarisees parallelement a la direction subissant les contraintes les plus fortes tandis que les ondes lentes sont polarisees perpendiculairement. Ce phenomene est tres certainement cause par la presence de microfractures orientees suivant la direction de plus forte contrainte. La methode presentee dans cette these permet de determiner quelles sont les directions rapides et lentes. Elle necessite l'enregistrement de deux tirs en ondes s dont les sources sont polarisees selon les directions differentes. Elle consiste a rechercher parmi toutes les directions du plan horizontal celles suivant lesquelles les ondes se propagent avec une polarisation lineaire entre deux profondeurs donnees. Pour cela, on calcule dans toutes les directions une matrice de transfert (le propagateur) que l'on suppose independante de la polarisation de la source et qui decrit la propagation sur une distance donnee. Cette fonction de transfert est estimee par une methode de moindres-carres soit en transmission avec les ondes descendantes, soit en reflexion en utilisant les ondes montantes et descendantes. Dans ce dernier cas, elle represente le resultat d'un traitement classique de psv: la deconvolution des champs montants par les champs descendants. La methode du propagateur a ete appliquee a des puits du bassin de paris. Les directions rapides trouvees sont tres proches des directions de contraintes regionales maximales connues et semblent confirmer une birefringence induite par ces contraintes. Les taux d'anisotropie sont tres faibles (1% a 6% en vitesse) mais des differences pouvant aller jusqu'a 10 millisecondes ont ete observees a la base du puits

Du Berriasien au Barrémien inférieur, le système carbonaté correspondant aux formations Lekhwair, Habshan et Salil (système LHS) prograde vers le NNE sur plusieurs centaines de kilomètres sur la partie nord-est de la plate-forme arabe. Ce système correspond à trois unités lithostratigraphiques aux limites diachrones qui sont respectivement associées à des dépôts de plate-forme interne (Fm. Lekhwair), de bordure de plate-forme (Fm. Habshan) et de bassin hémipélagique et turbiditique (Fm. Salil). Dans l’Intérieur Oman, le système LHS correspond à un grand système de clinoformes pregradants du Berriasien au Valanginien reconnu sur les profils sismiques. Vers le nord, les unités progradantes plus récentes (Valanginien supérieur à Barrémien inférieur) affleurent dans les Montagnes d’Oman. Ce travail a pour but de préciser l’organisation stratigraphique et géométrique du système LHS à l’échelle régionale et de caractériser les facteurs contrôlant la mise en place et l’évolution du système à l’échelle du bassin et des séquences de dépôts. Cette étude à également pour objectif d’améliorer la compréhension et la prédiction des réservoirs carbonates au sein de ces systèmes progradants. Cette étude intègre une interprétation des géométries du système LHS sur les profils sismiques de l’Intérieur Oman et une analyse sédimentologique et stratigraphique des affleurements du Jebel Akhdar dans les Montagnes d’Oman. Cette analyse de l’ensemble du système du Berriasien au Barrémien inférieur aboutit à une interprétation des variations relatives du niveau marin au Crétacé inférieur et des déformations ayant affecté la plaque arabe au cours de cette période
The Lekhwair/Habshan/Salil (or LHS) system is a carbonate succession that prograded across the eastern part of the Arabian plate from Berriasian to early Bareremian. The three ormations that compose this system respectively correspond to the inner platform (Lekhwair Fm. ) platform margin (Habshan Fm. ) and slope to basin facies associations (Salil Fm. ). In Interior Oman, this system shows a conspicuous prograding character with well-expressed clinoforms (Berriasian to Valanginian). The formations imaged on seismic crop out toward the North in the Oman Mountains (upper Valanginian to lower Barremian). This aim of this study is to precise the stratigraphic and geometric organisation of the LHS system at the scale of the sedimentary basin and the depositional sequences, but also to improve the understanding and the prediction of the carbonate reservoir into these prograding systems. The study went through a combination of an interpretation of prograding geometries by seismic stratigraphy and a sedimentologic and stratigraphic outcrop analysis in the Jebel Akhdar (Oman Mountains). This analysis of this system from the Berriasian to the early Barremian allows the interpretation of the relative sea level variations of the Cretaceous and the tectonic episodes that affected the arab plate in this time

Cette étude présente tout d'abord la récente banque de données fort mouvement pan-européen qui est mis à jour et la version étendue de bases de données paneuropéennes précédentes. Les métadonnées relatives est soigneusement compilé et réévalué. La base de données est conforme aux normes élevées pour être des ressources de la communauté paneuropéenne de génie parasismique. Ensuite, une étude empirique non linéaire place amplification modèle, fonction de la moyenne en fonction du temps de la plus haute 30m profil de vitesse des ondes de cisaillement et l'accélération maximale du sol sur le roc, est développé. L'objectif principal de tirer un tel modèle est de l'utiliser dans les équations de prédiction des mouvements du sol (GMPEs). Par ailleurs, l'évaluation des facteurs de site dans les codes de conception parasismique montre qu'il est également applicable dans les facteurs de sites informatiques. À cette fin, une autre méthodologie qui prend en compte les résultats de l'analyse de l'aléa sismique probabiliste et déterministe modèles de site est proposé. Cette étude génère GMPEs de réponse élastique ordonnées spectrales horizontale et verticale d'amortissement de 5%. Plutôt que d'équations directs pour le mouvement vertical, afin d'obtenir spectre du danger horizontale et verticale cohérente, compatible GMPE de rapport vertical à horizontal est préférable. Modèles de mise à l'échelle d'amortissement supplémentaires pour modifier les spectres horizontaux et verticaux d'autres ratios d'amortissement sont proposées
This study firstly presents the recent pan-European strong-motion databank that is updated and extended version of previous pan-European databases. The pertaining metadata is carefully compiled and reappraised. The database meets high standards for being resource of pan-European earthquake engineering community. Then, an empirical nonlinear site amplification model, function of time-based average of uppermost 30m shear wave velocity profile and peak ground acceleration on rock, is developed. The primary aim of deriving such a model is to use it in ground motion prediction equations (GMPEs). Besides, the evaluation of site factors in the seismic design codes shows that it is also applicable in computing site factors. To this end, an alternative methodology that considers the results of probabilistic seismic hazard analysis and deterministic site models is proposed. Finally, this study generates GMPEs for horizontal and vertical elastic response spectral ordinates for different damping values between 1% to 50%. Rather than direct equations for vertical motion, to obtain consistent horizontal and vertical hazard spectrum, compatible vertical-to-horizontal ratio GMPE is preferred. Additional damping scaling models to modify horizontal and vertical spectra at other damping ratios are proposed

L’arc des Petites Antilles résulte de la lente subduction vers l'Ouest des plaques Nord et Sud-Américaines sous la plaque Caraïbes (2cm/an). A la latitude de l’archipel guadeloupéen et à ~150 km à l’Ouest du front de déformation, le bassin d'avant-arc de Marie-Galante forme un bassin perché, incliné vers la fosse et limité vers l’Est par un haut-fond, l’Eperon Karukéra. À cette latitude, le bassin de Marie-Galante domine le prisme d’accrétion de la Barbade et fait face à la ride de Tiburon qui balaye la zone du Nord au Sud depuis la fin du Miocène supérieur. Le remplissage sédimentaire du Bassin de Marie-Galante montre des déformations actives au moins depuis ~30 millions d’années. L’objectif du travail est de reconstituer l’évolution tectono-sédimentaire de ce bassin pour apporter de nouvelles contraintes sur la compréhension globale de la zone de subduction frontale des Petites Antilles. Ce travail s'appuie sur les données de bathymétrie multifaisceaux et de sismique réflexion multi-traces haute résolution acquises lors des campagnes du programme KaShallow. Cette base de données, complétée de profils sismiques plus basse résolution de campagnes antérieures, permet d’avoir une couverture pseudo 3D et à quatre échelles de résolution de l'ensemble du bassin. Un échantillonnage par ROV et carottage ciblé a fourni 40 prélèvements dans les principales unités sismiques. Les analyses pétrologiques et les datations biostratigraphiques autorisent des reconstitutions paléo-environnementales depuis le Paléogène supérieur jusqu’à Actuel. L’interprétation sismique multi-échelle montre un bassin sédimentaire atteignant ~4,5s temps double (~4500 à 5625 m) sur un substratum magmatique pré-structuré. Ce bassin est composé de 5 grands ensembles sédimentaires (E-1, E1, E2, E3 et E4) subdivisés en 13 unités limitées par 14 surfaces de discontinuités. L’organisation séquentielle des unités sismiques permet de mettre en évidence 10 séquences de dépôts de troisièmes ordres (S-1 à S9). Le calage biostratigraphique de l’ensemble des séquences permet de proposer une évolution tectono-sédimentaire du bassin de l’Éocène à l’Actuel. Ainsi, nous distinguons quatre systèmes de failles normales associées à trois phases d’extensions qui contrôlent l’évolution architecturale et sédimentaire du bassin. 1/ Un système N050±10°E hérité, actif dès le Paléogène supérieur, qui contrôle le basculement général du bassin vers le SSE. Il est responsable de la formation de l'escarpement de Désirade d’environ 4500 m de dénivelé. Cette première extension est interprétée comme résultant de la fragmentation de l'avant-arc en réponse à l'augmentation du rayon de courbure de la zone de subduction. 2/ Un système N130°-N150°E, structurant à l’échelle de l’Éperon Karukéra, qui contrôle la sédimentation dès le Miocène inférieur et marque une première phase d'extension transverse à l’arc. 3/ Un système N160°-N180°E qui segmente le Bassin de Marie-Galante en un sous-bassin à l'Ouest et l'Éperon Karukéra à l'Est. Cette seconde extension, globalement perpendiculaire à la marge, s'accompagne d’une subsidence et d'une inversion de la polarité du bassin en réponse à son basculement vers la fosse qui débute au cours du Miocène moyen et se poursuit actuellement à l'Est du bassin. Cette évolution à long terme de l'avant-arc, concomitante avec le recul de l'arc volcanique vers l’Ouest, est considérée comme résultant d’une érosion basale de la plaque supérieure. 4/ Un système N090±10°E plus tardif est localisé au centre du bassin et qui contrôle le développement de plates-formes carbonatées néritiques sur certaines têtes de blocs, comme par exemple à Marie-Galante. Cette dernière extension, parallèle à l’arc, se manifeste dans le bassin à partir du Pliocène inférieur. Elle se superpose au régime d'extension perpendiculaire à l'avant-arc et est interprétée comme l'accommodation du partitionnement de la déformation en réponse à l’obliquité croissante du front subduction vers le Nord
The Lesser Antilles result of the slow westward subduction of the North and South American plate under the Caribbean plate (2 cm / year). At the latitude of the Guadeloupe archipelago and ~ 150 km to the west of the deformation front, the fore-arc basin of Marie-Galante forms a perched basin tilted to the pit and limited to the East by a shoal, the Spur Karukéra. At this latitude, Marie-Galante basin dominates the accretionary prism of Barbados and faces wrinkle Tiburon sweeping the area from North to South from the late Miocene. The sedimentary fill Basin Marie-Galante shows active deformation since at least ~ 30 million years. The aim of the work is to reconstruct the tectono-sedimentary evolution of the basin to provide new constraints on the overall understanding of the frontal subduction zone Lesser Antilles. This work relies on multibeam bathymetry data and high-resolution seismic reflection multi-traces acquired during campaigns KaShallow program. This database, supplemented by lower resolution of previous campaigns seismic profiles, provides a pseudo-3D coverage and four scales of resolution of the entire basin. ROV sampling and targeted core provided 40 samples in the main seismic units. Petrological analysis and biostratigraphic dating allow paleoenvironmental reconstructions from the upper Paleogene up Actuel. Seismic interpretation multiscale shows a sedimentary basin reaching ~ 4,5s double (~ 4500-5625 m) on a substrate pre-structured magma. This basin consists of 5 main sedimentary units (E-1, E1, E2, E3 and E4) divided into 13 units bounded by discontinuities 14 surfaces. The sequential organization of seismic units allows to highlight sequences 10 deposits of third order (S-1 to S9). The biostratigraphic calibration of all sequences able to offer a tectono-sedimentary evolution of the Eocene basin to Present. Thus, we distinguish four normal fault systems associated with three phases of extensions that control the architectural and sedimentary evolution of the basin. 1 / A system N050 ± 10 ° E inherited assets from the upper Paleogene, which controls the overall pelvic tilt towards the SSE. He is responsible for the formation of the escarpment Désirade about 4500 m elevation. The first extension is interpreted as resulting from the fragmentation of the fore-arc in response to the increase in the radius of curvature of subduction. 2 / A system N130 ° -N150 ° E, structuring across the Spur Karukéra, which controls sediment from the Miocene and marks the first phase of transverse extension arc. 3 / A system N160 ° E ° -N180 which segments Basin Marie-Galante in a sub-basin to the west and the Spur Karukéra in the East. This second extension, generally perpendicular to the margin, is accompanied by subsidence and reversing the polarity of the basin in response to his switch to the pit, beginning during the Middle Miocene and is ongoing in the East the basin. This long-term evolution of the forearc, concurrent with the decline in volcanic arc to the west, is considered as resulting from a basal erosion of the top plate. 4 / A system N090 ± 10 ° later E is located in the center of the basin and controlling the development of neritic carbonate platforms on certain blocks heads, such as Marie-Galante. This latest extension, parallel to the arc occurs in the basin from the lower Pliocene. It is superimposed on the expansion plan perpendicular to the fore-arc and is interpreted as the accommodation of the partitioning of deformation in response to the increasing obliquity front subduction north

Une synthese des principes de conception des sismometres verticaux miniatures large bande, asservis, a ete menee afin de realiser un capteur faible bruit a grande dynamique. L'etude mecanique comporte des resultats concernant une suspension a lame. S'appuyant sur une discussion du bruit et de la dynamique, nous proposons un nouveau type de capteur, le "sismometre mixte bi-capteurs". Une chaine de mesure de deplacements (lvdt+electronique), faible bruit, a ete developpee, mise en oeuvre sur des capteurs asservis. Les analyses spectrales effectuees lors de son test, a la station sismique de lormes, ont permis de mettre en evidence un tres faible niveau de bruit

Le plateau sud-africain (ou Kalahari) est le plateau anorogénique le plus grand au monde. Sa très grande longueur d’onde (×1000 km) et son altitude moyenne élevée (1000-1500 m) impliquent des processus mantelliques. La cinétique et l’origine de ce relief sont mal comprises. D’un côté, les études géomorphologiques le considèrent comme un relief mis en place à la fin de l’intervalle Cénozoïque (<30 Ma). A l’inverse, les données thermochronologiques montrent deux phases de dénudation pendant l’intervalle crétacé, corrélées à des phases d’accélération du flux silicoclastique sur les marges, qui suggèrent qu’il s’agirait d’un relief plus ancien hérité du Crétacé supérieur. Peu d’études ont porté sur l’évolution du système terre-mer depuis le bassin versant en érosion aux marges en sédimentation. Ce travail de thèse repose donc sur une double approche : une analyse géomorphologique des formes du relief (surfaces d’aplanissement) à terre, basée sur leur (i) cartographie, (ii) chronologie relative, (iii) relation avec les profils d’altération et (iv) datation au moyen des placages sédimentaires et du volcanisme datés qui les fossilisent ; une analyse stratigraphique de l’intervalle post-rift des marges, basée sur l’interprétation de données de sub-surface (lignes sismiques et puits), réévaluées en âge (biostratigraphie), pour (i) identifier, dater et mesurer les déformations des marges et de leur relief amont , (ii) mesurer les flux silicoclastiques, produits de l’érosion continentale. Un calendrier et une cartographie des déformations ont été obtenus sur les marges et mis en relation avec les différentes générations de surfaces d’aplanissement étagées qui caractérisent le relief du plateau sud-africain. Au moins deux périodes de déformation ont été identifiées au Crétacé supérieur (92-70 Ma) et à l’Oligocène (30-15 Ma). L’évolution est la suivante : 100 - 70 Ma (Cénomanien à Campanien) : plateau à très grande longueur d’onde, peu élevé (0-500 m), bordé à l’est par des reliefs plus hauts et plus anciens le long des marges indiennes, qui agissent comme une ligne de partage des eaux entre l’océan Atlantique et l’océan Indien. La déformation est initiée à l’est avec une flexuration brève, à grande longueur d’onde, des marges indiennes aux alentours de ~92Ma. Cette première surrection marque un paroxysme d’érosion enregistré par la mise en place d’un delta géant sur la marge atlantique (delta de l’Orange). La déformation migre ensuite vers l’ouest avec la croissance du bourrelet marginal atlantique entre 81 et 70 Ma. Le relief acquiert sa configuration actuelle comme l’indique une diminution du flux silicoclastique sur la marge atlantique qui traduit un changement majeur du système de drainage ; 70-30 Ma (Crétacé terminal-Paléogène) : période d’apparente non déformation. Le relief est fossilisé et intensément altéré (latérites) ; 30-15 Ma (Oligocène - Miocène inférieur) : deuxième surrection du plateau sud-africain qui acquière sa topographie actuelle. La déformation semble plus importante à l’est du plateau - flexure des marges nord indiennes initiée à ~25 Ma qui alimente les grands deltas de l’océan Indien (Zambèze, Limpopo, Tugela) ; le relief est fossilisé à partir du Miocène moyen, synchrone d’une aridification majeure de l’Afrique australe
The South African (Kalahari) Plateau is the world's largest non-orogenic plateau. It forms a large-scale topographic anomaly (×1000 km) which rises from sea level to > 1000 m. Most mechanisms proposed to explain its elevation gain imply mantle processes. The age of the uplift and the different steps of relief growth are still debated. On one hand, a Late Cretaceous uplift is supported both by thermochronological studies and sedimentary flux quantifications. On the other hand, geomorphological studies suggest a Late Cenozoic uplift scenario (<30 Ma). However few attentions were paid to the evolution of the overall geomorphic system, from the upstream erosional system to the downstream depositional system. This study is based on two different approaches : onshore, on the mapping and chronology of all the macroforms (weathering surfaces and associated alterites, pediments and pediplains, incised rivers, wave-cut platforms) dated by intersection with the few preserved sediments and the volcanics (mainly kimberlites pipes) ; offshore, on a more classical dataset of seismic lines and petroleum wells, coupled with biostratigraphic revaluations (characterization and dating of vertical movements of the margins - sediment volume measurement). The main result of this study is that the South African Plateau is an old Upper Cretaceous relief (90-70 Ma) reactivated during Oligocene (30-15 Ma) times. Its evolution can be summarized as follows : 100-70 Ma (Cenomanian to Campanian): low elevation plateau (0-500 m) with older and higher reliefs located along the Indian side, acting as a main divide between the Atlantic and the Indian Oceans. First uplift occurred in the east at ~92 Ma, with a fast flexuration of the Indian margins. This initiates a paroxysm of the erosion (90-80 Ma) with the growth of a large delta along the Atlantic margin (Orange delta). Deformation migrated progressively westward and resulted on the growth of the Atlantic marginal bulge between 81 and 70 Ma. Most of the present-day relief was probably created at this time. This is supported by the decrease of the sedimentary flux which suggests a reorganisation of the interior drainage pattern ; 70-30 Ma (Uppermost Cretaceous-Paleogene): most of the relief is fossilized and weathered - relative tectonic quiescence ; 0-15 Ma (Oligocene-Early Miocene): second period of the South African Plateau uplift. Most of the deformation took place along the Indian side of the Plateau (strike flexure) feeding the Zambezi, Limpopo and Tugela deltas ; since at least Middle Miocene times, all those reliefs have been fossilized, with very low erosion rates (x1m/Ma), in response to the major aridification of southern Africa

Du fait de l’épuisement des réserves de pétrole, l’exploration et la production sont réalisées dans des environnements de plus en plus complexes. Faire de l’imagerie sismique sous le sel allochtone (par exemple dômes de sel) demeure une tâche difficile à cause du fait contraste de vitesse dentre le sel et les sédiments voisins et les structures très complexes produites par les déplacements de sel. Les nappes de sel allochtone couvrent de nombreuses régions potentiellement productives dans l’offshore profond du Golfe du Mexique. Forer la base du sel est une tâche extrêmement difficile en raison des pressions de pore fortement variables que l’on recontre dans les sédiments sous le sel. Des méthodes sismiques pour estimer la vitesse des ondes sismiques peuvent être employées en même temps que des formules empiriques pour prévoir la pression de pore. Cependant, il est souvent impossible de mesures précises depuis la surface, et nous avons donc employé des données VSP (Vertical Seismic Profile) “walk-away” cela implique d’effectuer plusieurs tirs sismique à diverses distances du forage (géneralement avec un dispositif de canons á air) tout en enregistrement les vitesses mesurees par des geophones placés à des profondeurs appropriées dans le forage. Avant cette thèse, les données étaient traitées en utilisant l’information d’amplitude en fonction de l’angle dans un simple approximation 1D ou en utilisant l’information de temps de parcours (également avec une approximation 1D). Dans cette thèse, j’ai effectué une inversion 2D de forme d’onde pour résoudre le problème d’estimation des vitesses. Cela a l’avantage d’inverser simultanément l’ensemble des données (comprenant les ondes transmises, les ondes refléchies et les ondes converties) et la méthode inclut l’information de temps de parcours et d’amplitude. L’inversion a été exécute avec des méthodes locales d’inversion du fait de la taille du problème inverse et de la difficulté du problème direct. Les problèmes liés aux grandes variations de le sensibilité inhérents à l’acquisition de données, ont conduit à un examen de la méthode de Gauss- Newton et à des matrices, de préconditionnement possibles pour la méthode du gradient conjugué. En raison de la nature mal contrainte du problème inverse, une régularisation a été appliquée avec une méthode de préconditionnement innovatrice. La méthodologie a été appliquée à des données réelles et la pression de pore a été prédite en utilisant l’équation bien établie de Eaton. En outre, les structures sous le sel ont été déterminées, confirment ainsi l’efficacité de cette technique
Depletion of the earth’s hydrocarbon reserves has led to exploration and production in increasingly complex environments. Imaging beneath allochthonous salt (e. G. Salt domes) remains a challenging task for seismic techniques due to the large velocity contrast of the salt with neighbouring sediments and the very complex structures generated by salt movement. Extensive allochthonous salt sheets cover many potentially productive regions in the deep-water Gulf of Mexico. Drilling through the base of salt is an extremely challenging task due to widely varying pore-pressure found in the sediments beneath. Seismic methods to estimate the seismic velocity can be used in conjunction with empirical formula to predict the pore pressure. However, accurate measurements are often not possible from surface reflection seismic data, so walk-away Vertical Seismic Profile (VSP) data has been used. This involves repeatedly firing a seismic source at various distances from the borehole (usually an airgun array) while recording the velocities measured by geophones in the borehole placed at appropriate depths near the base of the salt. Before this thesis, the data had been processed using the amplitude versus angle information in a simple one-dimension approximation or using travel time information (also using a 1D assumption). In this thesis, I have used 2D full waveform inversion to tackle the problem of velocity estimation. This has the advantage of simultaneously inverting the whole dataset (including transmitted waves, reflected waves, converted waves) and the method includes traveltime and amplitude information. The inversion was performed using local inversion methods due to the size of the inverse problem and the cost of the forward problem. Concerns over large sensitivity variations, that are inherent in the data acquisition, have lead to an examination of the Gauss-Newton method and possible preconditioning matrices for the conjugate gradient method. Due to the poorly constrained nature of the inverse problem, a smoothness constraint has been applied with an innovative preconditioning method. The methodology has been applied to real data and the pore pressure has been predicted using the well established Eaton equation. In addition, the sub-salt structure was recovered, further demonstrating the value of this technique

Nous modélisons le rapport entre variation de pesanteur et déplacement vertical du sol dus à une surcharge à la surface d'un modèle de Terre à symétrie sphérique, stratifié et élastique. Les résultats théoriques sont comparés aux valeurs numériques trouvées pour diverses charges à partir des sorties de modèles globaux. Nous évaluons la résolution et la précision des variations temporelles du contenu en eau du sol estimées par la mission de gravimétrie spatiale GRACE. Celles-ci sont comparées aux prédictions des variations saisonnières de plusieurs modèles hydrologiques. En Europe, la validation des mesures GRACE par les mesures des gravimètres du reseau GGP repose sur une analyse en composantes principales et met en évidence la sécheresse de l'été 2003. Les signatures gravitationnelles cosismique et postsismique associées au séisme de Sumatra (2004) sont extraites des données GRACE. Une modélisation de l'effet cosismique montre que la réponse statique de l'océan ne peut être negligée.

L'analyse des donnees stratigraphiques et structurales de la serrania del interior confirme l'existence de 2 cycles sedimentaires cretace moyen-miocene. L'interpretation des profils sismique montre que la partie enfouie de l'edifice est structuree par des accidents suggerant la presence d'un decollement. L'interpretation gravimetrique et aeromagnetique confirme que la serrania est un exemple de chaine d'avant pays decollee et mise en place dans un contexte particulier associant une composante principale en coulissage dextre avec une collision oblique

Le bassin de Hefei est un bassin continental situé au nord des montagnes du Dabie (Chine de l'Est). Les montagnes du Dabie sont une source majeure des sédiments accumulés dans le bassin de Hefei, du Jurassique inférieur au Quatemaire. Dans cette thèse, nous avons étudié la corrélation entre le développement structural du bassin de Hefei et l'évolution tardi et post orogénique de la chaîne de montagnes du Dabie avoisinante ainsi que de l'activité de la faille de Tanlu. Dans le bassin de Hefei, nous procédons à une analyse 4D. Les données comprennent quatorze lignes sismiques 2D, dix-neuf forages, des cartes gravimétriques et des données de terrain. Dans un premier temps, nous avons analysé et quantifié les géométries actuelles du bassin en utilisant le logiciel Kingdom Suite. Dans un second temps, nous avons restauré les profils jusqu'au Jurassique grâce au logiciel 2D Move. Une analyse quantitative du rejet des failles et une reconstruction 4D du bassin indiquent que le bassin de Hefei est divisé en deux régions : une région Nord où la déformation est faible et la pile sédimentaire atteint 2000 m d'épaisseur et une région Sud où les déformations sont nombreuses et la pile sédimentaire dépasse les 8000 m d'épaisseur. La limite entre ces deux zones correspond à la faille de Feizhong, d'orientation W-E et à pendage Sud. Deux autres failles orientée W-E et à pendage Sud se trouvent dans la zone Sud. Il s'agit des failles de Shushan et de Feixi. Ces trois failles créent une géométrie en blocs basculés. Les demi-grabens limités par les failles ont permis des accumulations importantes de sédiments. Une analyse en « back-stripping » et une étude de l'enfouissement des sédiments ont apporté des informations sur l'activité des failles et une analyse quantitative des rejets à chaque étape de formation du bassin. Tout d'abord, au jurassique inférieur (203-175 Ma) jusque 1000 m de sédiments sont déposés dans la partie Sud du bassin avec un taux de subsidence de 8 m/Ma. Ensuite, au Jurassique moyen et supérieur (175-135 Ma) le bassin de Hefei se développe vers le Nord, le taux de subsidence atteint 28 m/Ma dans la partie Sud, et 1000 à 5000 m de sédiments sont déposés
Dans la partie Ouest du bassin, les trois failles principales ont un rejet normal (de 400 à 1000 m) tandis que dans la partie Est, les failles de Shushan et Feixi présentent un jeu inverse (de plus de 2000 m). Ceci peut être corrélé avec la compression continue enregistrée dans les Montagnes du Dabie jusqu'à la fin du Jurassique. Une accumulation importante de sédiments jurassiques dans le bassin concorde avec les hauts taux d'exhumation des Montagnes du Dabie. Au Crétacé inférieur (135-96 Ma), le centre de dépôt sédimentaire du bassin migre vers le NE, le long de la faille de Tanlu, qui marque la limite Est du bassin. Les failles de Feizhong, Shushan et Feixi ont un jeu syn-sédimentaire. Dans les Montagnes du Dabie, la transition compression-extension a lieu vers 135 Ma, et l'orogène entre dans une phase de « doming ». Du volcanisme et la mise en place de plutons granitique accompagnent cette extension liée à la subduction de la plaque Pacifique à l'Est. L'influence de la faille de Tanlu sur le développement du bassin de Hefei augmente durant le Crétacé. Les sédiments du Crétacé supérieur (96-65. 5 Ma) ne sont déposés que dans la partie NE du bassin, le long de la faille de Tanlu, avec un taux de subsidence de 4 m/Ma. L'étape suivante dans l'évolution du bassin de Hefei, à l'Eocene (53-33. 7 Ma) est marquée par une nouvelle extension. Les failles de Feizhong et Feixi ont un jeu syn-sèdimentaire permettant une accumulation de sédiments atteignant 2500 m. Le taux de subsidence est de 12 m/Ma dans la partie Sud du bassin. Cette extension est associée à la collision Inde-Asie à l'Ouest. Au Néogène (23. 5-0 Ma) les sédiments sont déposés dans la partie Ouest du bassin et couvrent les failles majeures. L'étude du bassin de Hefei permet une meilleure compréhension de l'évolution tardi et post-orogénique des Montagnes du Dabie voisines. Une bonne corrélation existe entre la chaine de montagnes et le bassin sédimentaire connexe. Dans l'optique d'une recherche de pétrole ou de gaz, ces corrélations entre chaîne orogénique et bassin (source potentielle) sont extrêmement importantes

En bordure septentrionale du Bassin de Paris, le Nord de la France occupe une position clé pour la compréhension des relations structurales entre le substratum paléozoïque déformé et les dépôts mésocénozoïques de la couverture sédimentaire. En profondeur, le caractère extrêmement hétérogène du substratum est marqué par la superposition du front de chevauchement varisque à vergence Nord, matérialisé par la Faille du Midi, et du front calédonien, à vergence sud, reconnu dans le massif du Brabant plus au Nord. L'utilisation combinée d'un modèle géologique 3-D, réalisé à partir des données de sondage, et des données sismiques et gravimétriques montre que les fronts varisque et calédonien interagissent et influencent la géométrie des dépôts de couverture en individualisant des domaines structuraux bien précis. En Artois-Boulonnais, la réactivation d'accidents calédoniens profonds durant l'orogenèse varisque semble contrôler la géométrie du front chevauchant induisant, en particulier, une augmentation du pendage de la Faille du Midi. Ce redressement des chevauchements profonds apparaît comme un facteur majeur dans la genése des failles affectant la couverture en Artois et dans la localisation de l'inversion tectonique au niveau de ces failles. Ce n'est pas le cas latéralement, dans le bassin houiller et l'Avesnois où aucune structure similaire n'est observée. Il est possible que, dans cette zone, ce système soit transféré vers le Nord, décalant ainsi l'inversion tectonique. L'activation, la réactivation et l'évolution latérale des structures profondes sont donc des facteurs déterminants dans l'individualisation des différents domaines structuraux de la couverture sédimentaire.