Projet ANR-08-JCJC-0066 – SisDif : Sismologie différentielle : caractérisation et imagerie dynamique avec les ondes diffuses.
Programme : Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs (JCJC) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-ALPES SECTEUR ALPES (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-ALPES SECTEUR ALPES)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 156331.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 36 mois
Résumé : Les ondes classiques (acoustiques, sismiques, optiques, radio…) qui se propagent dans des milieux très hétérogènes sont soumises à des processus de diffusion qui rendent délicates les techniques conventionnelles d'imagerie et de communication. Pourtant les ondes diffuses sont parfaitement déterministes, et contiennent de nombreuses informations sur le milieu qu'elles traversent. L'objectif de notre projet et de caractériser, imager et surveiller des structures complexes telles que la croûte terrestre, les volcans ou les failles sismiques grâce, et non pas en dépit de ce désordre. L'originalité de notre approche est triple. 1) Nous allons étudier le champ d'onde d'un point de vue différentiel (exploitation des dérivées spatiales et temporelles du champ d'onde et de la phase), ce qui n'a été que très peu étudié en acoustique et en sismologie, et qui est maintenant expérimentalement possible grâce à la densité de capteurs disponibles. 2) Nous allons mêler des développements théoriques, numériques, et expérimentaux en laboratoire (acoustique), pour in fine proposer des techniques et procédures expérimentales applicables à la sismologie. 3) Les phénomènes que nous étudions sont multi échelle (échelle de temps et de longueur) et multifréquence. Le projet se structure en trois axes : I. L'étude de la dynamique d'équipartition des ondes diffuses à l'échelle de la terre globale. Cet axe est basé sur l'étude des dérivées spatiales du champ d'onde, et va permettre de caractériser la texture (le degré d'hétérogénéité) de la structure profonde de la Terre, en particulier à l'échelle de la lithosphère et du manteau. Cet axe implique un travail sur les données sismiques réelles (sismologie globale) et un travail de simulation numérique direct (spectral element methods). II. La mise en évidence, la caractérisation et la localisation de changements infimes dans un milieu diffusant à partir de la variation temporelle des forme d'ondes diffuses (coda). Cet axe est basé sur un travail théorique et expérimental en laboratoire, et doit déboucher sur l'élaboration d'une technique de traitement de données et la définition d'un protocole expérimental applicable à la sismologie pour la compréhension des éruptions volcaniques et l'occurrence des tremblements de terre. III. L'étude expérimentale à l'échelle d'un volcan des dérivées spatiales de la phase des ondes sismiques diffuses. Par phase, il faut comprendre la phase du signal analytique, qui est constante dans un milieu homogène mais qui varie au fur et à mesure des événements de diffusion dans un milieu hétérogène. La corrélation spatiale des dérivées de la phase nous renseigne directement sur le libre parcours moyen des ondes élastiques dans le milieu, c'est-à-dire le degré d'hétérogénéité du sous-sol. Le premier avantage de cette technique, issue de l'optique et des ultrasons, est de ne pas être influencée par l'absorption. Un second avantage est de ne pas souffrir de la qualité de la source (mesure indépendante de la forme d'onde émise et de la polarisation de la source). Ces axes ne sont pas indépendants les uns des autres, et profiteront des avancées respectives réalisées dans chacun des domaines. Le travail sur ces trois axes se fera à la frontière du savoir actuel, et mêlera des notions héritées de la mécaniques quantique, de l'optique et de la physique mésoscopique avec des applications en acoustique et en sismologie. Les collaborateurs du projet sont impliqués dans chacun des axes, chaque axe demandera un effort collaboratif de tous les partenaires et nécessitera la mobilisation de leurs compétences spécifiques. L'équipe, composée de trois jeunes chercheurs et d'une doctorante, est basée à Grenoble (a l'exception de L Margerin, basé à Aix, et dont la tache de travail essentiellement numérique et de traitement de donnée rentre parfaitement dans le cadre d'une collaboration à distance). Nous mélangeons et partageons des compétences en sismologie, en acoustique, en physique théorique de la ma