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Thèse en sciences de la Terre, soutenue le 9 décembre 2022 par Yu Liu, rattaché à l’Institut des sciences de la Terre (ISTE) de la FGSE.
La subsurface de la Terre présente une hétérogénéité à plusieurs échelles. Les méthodes géophysiques de surface, en particulier le géoradar (GPR) et la sismique, sont efficaces pour étudier l’hétérogénéité et améliorer notre compréhension de la subsurface. Dans cette thèse, quatre nouvelles techniques d’interprétation sont proposées, dont trois pour explorer la vélocité des ondes radar ou la structure de corrélation du sous-sol peu profond en utilisant le GPR, et une pour caractériser les structures sub-verticales dans un environnement cristallin en utilisant la sismique.
Pour le sous-sol peu profond, la connaissance détaillée des propriétés diélectriques, par exemple la vitesse d’onde radar, est particulièrement intéressante car elle fournit une image à échelle fine pour décrire l’hétérogénéité. La première étude de cette thèse développe une approche qui permet d’obtenir l’image de la vitesse de l’onde radar à haute résolution à partir de données GPR. Une étape importante de cette méthode est l’estimation du modèle de vitesse de fond à partir des champs d’ondes diffractés.
Une deuxième étude de cette thèse présente une stratégie de pondération pour améliorer ses performances. Une autre façon de caractériser les sous-sols peu profonds complexes avec des données GPR est d’estimer les propriétés géostatistiques liées à l’hétérogénéité.
Pour réaliser cette estimation de manière efficace, une troisième étude propose un schéma d’apprentissage supervisé. Les résultats des tests de données synthétiques et de terrain confirment la viabilité de cette méthode.
Dans la dernière étude de cette thèse, les données sismiques de la zone d’Ivrea-Verbano sont prises comme exemple pour tester la capacité d’utiliser les champs d’ondes diffractées et une vue géostatistique pour interpréter les structures à fort pendage dans un environnement cristallin.
Les données sismiques de terrain permettent d’évaluer la continuité et l’angle de pendage dominant des structures sub-verticales dans la région sondée. Ce travail fournit des informations intéressantes et potentiellement de nouvelles perspectives concernant les études de sismique réflexion dans les terranes cristallins. En fin de compte, les avancées techniques de cette thèse ont le potentiel d’améliorer notre compréhension des environnements complexes de subsurface.