Développement de méthodes d’imagerie de la forme d’onde complète et/ou d’observables extraits des signaux enregistrés

L’imagerie sismique est au cœur de nombreux projets de l’équipe, avec des applications à des échelles variées allant du laboratoire à la Terre globale en passant par la proche surface, les structures crustales comme les réservoirs pétrolifères ou les volcans, les structures lithosphériques, voire le manteau supérieur.

Les écoutes peuvent être actives (tirs), passives (séismes) ou sans sources (bruit ambiant) : l’équipe s’investit dans ces trois types d’écoute avec des interactions réciproques.

La proche surface est également sondée par des ondes électromagnétiques, notamment sur les structures instables ou les glaciers.

Nous développons de nouvelles méthodes pour reconstruire les hétérogénéités de paramètres physiques du sous-sol (vitesses des ondes, densité, atténuation, paramètres anisotropes, porosité, saturation en fluides, conductivité et
permittivité électriques, ...) en ajustant les données observées
aux quantités
correspondantes modélisées dans des milieux complexes en 2D et 3D.

Ces modélisations nécessitent des moyens informatiques conséquents tant pour le stockage des données, des simulations que pour les ressources de calcul (accès aux ressources CIMENT sur Grenoble et aux ressources nationales de supercalculateurs (IDRIS, CINES et CCRT). Il est nécessaire d’accompagner leur utilisation avec les compétences humaines adéquates.

Le problème d’optimisation non-linéaire est au cœur de l’inversion de formes d’onde complètes et de la tomographie par corrélation de bruit ambiant, réclamant une expertise en mathématiques appliquées.

L’étude d’autres méthodes d’investigation géophysique (gravimétrique, diffusion électromagnétique, ...) est en plein développement au sein de l’équipe.

Les couplages entre ces différentes méthodes d’investigation permettent de mieux contraindre la reconstruction du milieu. Notamment, le couplage entre les ondes électriques et les ondes électromagnétiques est un pan de recherche actif, difficile mais prometteur.

Nos projets sont financés par l’ANR, un consortium de recherche et développement soutenu par une dizaine de groupes pétroliers (SEISCOPE). Nos collaborations
internationales au niveau académique sont nombreuses sur ces sujets.

Figure : Imagerie sismique et acoustique à toutes les échelles.