Academic literature on the topic 'Imagerie par étude sismique'

Localisés à distance des grandes limites de plaques lithosphériques, les domaines intraplaques présentent de faibles vitesses de déformation géologique, se traduisant par des niveaux de sismicité faibles à modérés, avec des temps de retour longs entre deux séismes significatifs. Dans ces régions, les processus de surface sont plus rapides que les processus tectoniques et tendent à effacer les éventuelles traces de rupture laissées en surface par des séismes majeurs du passé. L’estimation de l’activité des failles dans de tels contextes nécessite la mise en œuvre d’une approche pluridisciplinaire combinant géophysique, géologie et paléosismologie. Nous présentons ici l’approche développée par EDF, dans le cadre de ses études d’aléa sismique, pour améliorer la connaissance des failles en France métropolitaine, en se focalisant sur l’utilisation de la sismique réflexion (imagerie) à différentes échelles. Les lignes sismiques de Haute Résolution (HR ; i.e. sismique profonde de type pétrolière) permettent d’estimer la localisation et la géométrie des failles en profondeur, ainsi que leur histoire cinématique. La sismique ultra haute résolution en ondes S (UHRS) donne quant à elle une information sur la localisation des failles en très proche surface et permet de localiser d’éventuelles tranchées paléosismologiques visant à analyser l’activité des failles.

L’énergie sismique libérée par une source naturelle ou artificielle est habituellement utilisée pour éclairer la structure interne de la Terre. Aujourd’hui, de nouvelles méthodes permettent de se passer de ces sources conventionnelles via l'utilisation du bruit sismique ambiant qui, après corrélation de longs enregistrements, transforme virtuellement chaque récepteur en source. Cette méthode d’imagerie du sous-sol est également répétable dans le temps, donnant ainsi accès à une multitude d’applications pour la surveillance des structures géologiques. Cet article présente le principe de l’interférométrie sismique par corrélation du bruit ambiant à travers différents exemples, de l’échelle du laboratoire à l’échelle globale.

L’imagerie du manteau de la Terre est motivée par certaines questions fondamentales en géophysique, telle la compréhension des processus présents et passés de dynamique interne à l’origine de la tectonique des plaques. Depuis une vingtaine d’années, l’étude de l’intérieur de la Terre connaît une véritable révolution, notamment grâce au développement de techniques toujours plus performantes de tomographie sismique et à la puissance de calcul rendue possible par l’informatique. À l’heure actuelle, il est possible de calculer de manière précise le champ des ondes sismiques à travers des structures 3D arbitrairement complexes, en géométrie sphérique et pour des durées suffisantes, par des méthodes de calcul numérique, telle la méthode des « éléments spectraux ».

Le 12 janvier 2010, la capitale d'Haïti, Port-au-Prince, a subit un des plus violents séismes qu'elle ait connu au cours de ces derniers siècles. Soutenue par le PNUD et l'Etat haïtien (LNBTP et BME), une étude de microzonage sismique sur Port-au-Prince a alors été engagée. La connaissance géologique locale et les données topographiques constituent des préalables essentiels dans le processus de réalisation d'un microzonage sismique. Dans ce cadre, les images Pléiades et le MNT (dérivé de ces images PLEIADES et calculé par le SERTIT/CNES dans le cadre du projet KalHaiti) ont été utilisés pour l'étude géologique et l'analyse morphologique de la région de Port-au-Prince. L'étude lithostratigraphique montre un substratum marno-calcaire d'âge miocène à pliocène, caractéristique de dépôts en milieu profond à sublittoral. Ces dépôts sont entrecoupés de dépôts détritiques d'origine tectonique liée au jeu des failles bordières sud de la plaine de Port-au-Prince. La carte des failles actives réalisée est directement intégrée à la carte du microzonage sismique. Les résultats géologiques ont constitué des éléments essentiels pour l'évaluation des aléas mouvements de terrain (effets induits) et des effets de site lithologiques et topographiques du microzonage sismique.

La colonne mixte ou la colonne à module mixte (CMM®) est un procédé de renforcement de sol alternatif aux deux techniques les plus utilisées en France : les inclusions rigides et les colonnes ballastées. Elle se compose d’une partie supérieure de 1,5 m environ de gravier refoulé et compacté (inclusion souple de type colonne ballastée) qui peut accepter des efforts de cisaillement importants et une partie inférieure rigide (inclusion rigide) qui permet de réduire fortement les tassements. Une étude expérimentale en laboratoire d’une semelle carrée reposant directement sur un groupe de quatre CMM® mises en place dans une argile molle a été réalisée au Laboratoire 3SR (Grenoble) afin d’analyser la réponse de ce système sous différentes charges statiques et dynamiques. Les résultats indiquent une augmentation significative de la portance de la fondation sur colonnes mixtes et une dissipation importante de l’énergie inertielle sismique dans la partie supérieure souple.

Introduction : L’objectif de ce travail est d’étudier le dimorphisme sexuel au niveau des volumes des cavités faciales dans une population adulte jeune. Méthodes : L’échantillon sélectionné comporte 60 sujets, âgés entre 18 et 30 ans, ayant bénéficié d’un examen scanner de la tête. Ils sont divisés en deux groupes identiques selon le sexe. Les cavités orbitaires, ethmoïdo-nasale et buccale sont délimitées par des points sur les acquisitions scanner 3D et leurs volumes mesurés à l’aide du logiciel AMIRA®, alors que les deux sinus maxillaires sont segmentés et leurs volumes calculés. Le test Kolmogorov-Smirnov est utilisé pour démontrer la normalité des variables, suivi du test « t » de Student pour la comparaison des moyennes (p < 0,05). Résultats : Les moyennes des volumes des cavités orbitaires, ethmoïdo-nasales, buccales et des sinus maxillaires sont plus grandes chez les hommes, alors que le dimorphisme sexuel n’a pas été mis en évidence au niveau du rapport des volumes de chacune des cavités sur le volume facial total. Conclusion : Les volumes absolus des cavités faciales étudiées sont plus grands chez les hommes, mais pas les volumes relatifs, ce qui pourrait s’expliquer par l’existence d’une différence cranio-faciale de taille, et non de forme, entre les hommes et les femmes.

Parmi toutes les essences qui peuplent la forêt alsacienne, le châtaignier est considéré comme un arbre d’avenir face aux enjeux du réchauffement climatique. Cette essence a fait l’objet d’une étude particulière dans le cadre d’un projet franco-allemand intégré au programme européen Interreg IV A Rhin supérieur. D’une durée de trois ans, cette étude avait pour objectif de développer des stratégies de préservation et de valorisation de ces châtaigneraies. Elle a ainsiporté sur la conservation des paysages forestiers, sur la valorisation du bois et des fruits, ainsi que sur la préservation des châtaigneraies face au chancre qui menace les peuplements.Dans le cadre de ce programme, le SERTIT a développé une méthode pour produire une cartographie détaillée et à jour des zones de châtaigniers sur toute l’Alsace. La méthodologie pour distinguer les châtaigniers des autres essences forestières a été développée à partir d’un choix ciblé d’images satellites acquises à différentes saisons et des données de terrain de placettes géo localisant des châtaigneraies. Ainsi des images SPOT5 et ALOS AVNIR-2 multi-temporelles couvrant différentes phases du cycle de développement annuel du châtaignier (au printemps et en été) ont été utilisées.L’étude est basée sur une analyse des caractéristiques spectrales pour les principaux feuillus à partir d’échantillons de terrain pour les différentes images. Ainsi, l’analyse des signatures spectrales a permis d’identifier les images permettant une différenciation des châtaigniers, ce sont celles acquises au début du printemps et en été. Elles correspondent aux caractéristiques particulières propres à cette essence qui sont son développement foliaire tardif par rapport aux autres feuillus et sa floraison abondante. Les résultats de cette cartographie générée sur l’ensemble de la région Alsace ont été validés lors de campagnes de terrain, cette validation qui n’a été que partielle a pourtant montré une bonne précision de détection des peuplements de châtaigniers matures qui est de 85%.

Ce travail décrit tout d'abord une méthode d'inversion des accélerogrammes de champs proche dans le domaine des fréquences. Cette méthode permet de trouver le glissement, la vitesse du front de rupture et la durée de la rupture en chaque point de la faille. Elle a été appliquée à trois séismes: le séisme californien de Landers (1992), le séisme d'Uttarkashi (1991) situe au nord de l'inde et le séisme de Northridge en Californie (1994). Nos résultats montrent que les séismes étudiés sont complexes. La répartition spatiale du glissement comprend plusieurs sous-évènements. La largeur de chaque sous évènement semble contrôlée par la segmentation de la faille. La durée de la rupture en chaque point est compatible avec un mécanisme de type fracture ou la radiation d'un point de la faille se termine à l'arrivée d'une phase d'arrêt émise à partir des bords de chaque sous-évènement. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéresses aux variations de contraintes associées aux séismes. Notre étude de la cinématique du séisme de Landers montre que le glissement a gardé une direction constante pendant la rupture alors que celle-ci est hétérogène. Nous interprétons ce résultat par une chute de contrainte partielle pendant le séisme. Une méthode de calcul du champ de contrainte dynamique radie par une source sismique dans un milieu a couches planes est ensuite décrite. Cette méthode est appliquée au séisme de Landers. Les variations du critère de rupture de Coulomb sont calculées sur les plans de faille de deux séismes apparemment déclenchés par le séisme de Landers. Cette analyse montre que la résistance des failles est une fonction dépendante du temps. De faibles variations statiques des contraintes peuvent être corrélées avec le déclenchement des séismes alors que des variations dynamiques plus importantes mais de faibles durées n'ont eu aucun effet immédiat

Cette thèse porte sur l’application de la technique de corrélation de bruit sismologique ambiant pour l'imagerie et le suivi des réservoirs géothermiques de Rittershoffen (ECOGI) et de Soultz-sous-Forêts (GEIE-EMC). La forte variabilité spatio-temporelle des sources du bruit de fond sismologique dans la gamme de période 0.2-7s limite la reconstruction des fonctions de Green. Cela induit des erreurs dans la construction des modèles de vitesse. Deux approches sont proposées pour s’affranchir des effets de la non-uniformité spatiale du bruit. Par ailleurs, la variabilité temporelle des sources de bruit est un facteur limitant pour le suivi du réservoir. On estime que les perturbations de vitesse doivent être de l’ordre de 0.1% à 1% pour pouvoir être détectées par les réseaux disponibles. Ce seuil n’a pas été franchi lors de la construction du site Rittershoffen mais une modification probable des propriétés diffractantes du milieu a été observée à la suite d’une stimulation
This work focuses on the application of the ambient seismic noise correlation technique for the imaging and monitoring of deep geothermal reservoirs near Rittershoffen (ECOGI) and Soultz-sous-Forêts (GEIE-EMC). The strong spatial and temporal variability of the noise sources in the period range 0.2-7s limits the reconstruction of the Green’s functions. This results in significant errors in the velocity models. Two approaches are proposed to overcome the spatial non-uniformity of the noise and to improve the quality of the velocity models. Besides that, the temporal variability of the noise sources is a limiting factor for monitoring purposes. We estimate that the speed variations should be larger than 0.1% to 1% to be detected by the available networks. This threshold was not reached at Rittershoffen during the drillings or the stimulations. However, a probable change of the diffracting properties of the medium was observed following a hydraulic stimulation

La muographie est une technique d’imagerie en physique des particules où les muons atmosphériques traversant une cible sont utilisés pour déterminer des informations de l’intérieur de la cible : distribution de la densité ou composition chimique via le numéro atomique. En fonction de l’énergie des muons et de la quantité de matière à traverser, il y en a qui vont survivre et d’autres qui vont être arrêtés par la cible. Et, la diffusion des muons dépend, en première approximation, de leur impulsion et du numéro atomique moyen le long de leur parcours de vol. La muographie propose, à partir de la mesure de la transmission et/ou de la diffusion des muons à travers la cible, de fournir des informations sur son intérieur.Il existe actuellement deux types de muographie : la muographie par transmission où le flux transmis des muons à travers la cible est mesuré pour inférer la distribution de densité de la cible et la muographie par diffusion où la diffusion des muons à travers la cible est utilisée pour déterminer la distribution du numéro atomique de la cible. Cette thèse traite de la muographie par transmission pour radiographier les volcans.Dans le cas de la muographie par transmission, un télescope à muons est utilisé pour mesurer le flux transmis des muons atmosphériques à travers la cible. Ce flux est, en première approximation, une fonction bijective de la quantité de matière rencontrée par les muons. L’idée est d’inverser le nombre de muons mesurés en une estimation de la densité de la cible.Il existe d’autres méthodes d’imagerie en géophysique permettant de reconstruire la densité d’une cible. C’est le cas, par exemple, de la gravimétrie et de l’imagerie par sismicité. Ces méthodes dites conventionnelles présentent des faiblesses. Pour ces méthodes, le problème d’inversion est soit mal posé, c’est-à-dire il n’existe pas de solution unique ou la solution présente de grandes variations pour de petites variations des paramètres dont elle dépend. Un ensemble de contraintes supplémentaires sont alors ajoutées pour enlever la non-unicité.En muographie par contre, le problème d’inversion est bien posé et la solution est unique. Les méthodes conventionnelles en géophysique ne permettent pas, à elles seules, de déterminer la densité de la cible. Jointes avec la muographie, elles présentent de gros potentiel, soit en fournissant d’autres informations sur la roche et/ou sur la nature de l’eau, soit en améliorant la précision sur la reconstruction de la densité de la cible.Plusieurs expériences utilisent l’approximation CSDA (Continuous Slowing Down Approximation) pour estimer la probabilité de survie des muons à travers une cible. Le fait d’utiliser cette approximation, donc de négliger le caractère stochastique de l’interaction des muons avec la matière, sous-estime la probabilité de survie des muons et par conséquent induit des effets systématiques sur la reconstruction de la densité. Dans les kilomètres de roche standard l’effet est de 3% - 8% en fonction de la modélisation de l’interaction des muons de hautes énergies avec la matière. En outre, une mauvaise estimation du bruit de fond des muons de basse impulsion qui affectent la mesure du signal résulte en une sous-estimation de la densité de la cible par rapport à la gravimétrie. Cela vient probablement de l’utilisation de l’approximation analytique pour simuler la propagation des muons à travers la cible et de la difficulté de rejeter dans la mesure ceux de basse impulsion. Pour ces raisons, dans l’expérience MIM (Muon IMaging) (où cette thèse a été réalisée), nous utilisons un traitement Monte Carlo pour simuler le transport des muons à travers la cible. Dans ce cas, nous pouvons estimer précisément l’effet de ces muons de basse impulsion sur la reconstruction de la densité. (...)
Muography is an imaging technique in particle physics where atmospheric muons passing through a target are used to determine information about the interior of the target : density distribution or chemical composition via the atomic number. Depending on the energy of the muons and the amount of matter they have to cross, some of them will survive and others will be stopped by the target. And, the diffusion of the muons depends, to a first approximation, on their momentum and the average atomic number along their flight path. Muography proposes, from the measurement of the transmission and/or diffusion of muons through a target, to provide information about its interior.There are currently two types of muography : transmission muography, where the transmitted flux of muons through the target is measured to infer the density distribution of that target, and diffusion muography, where the diffusion of muons through the target is used to determine the distribution of the atomic number of the target. This thesis discusses transmission muography in order to radiography volcanoes.In the case of transmission muography, a muon telescope is used to measure the transmitted flux of atmospheric muons through the target. This flux is, to a first approximation, a bijective function of the amount of matter encountered by the muons. The idea is to invert the measured number of muons into a density estimation of the target.There are other imaging methods in geophysics that can be used to reconstruct the density of a target. This is the case, for example, of gravimetry and seismic imaging. These so-called conventional methods have weaknesses. For these methods, the inversion problem is either ill-posed, i.e. there is no unique solution, or the solution presents large variations for small variations of the parameters on which it depends. A set of additional constraints are then added to remove the non-uniqueness.In muography however, the inversion problem is well posed and the solution is unique. Conventional geophysical methods alone cannot determine the density of a target. Combined with muography, they have great potential, either by providing other information on the rock and/or on the nature of the water, or by improving the accuracy of the target density reconstruction.Several experiments use the CSDA (Continuous Slowing Down Approximation) approximation to estimate the survival probability of muons through a target. Using this approximation, thus neglecting the stochastic character of the interaction of muons with matter, underestimates the muon survival probability and therefore induces systematic effects on the density reconstruction. In standard rock kilometers the effect is 3% - 8% depending on the modeling of the interaction of high energy muons with matter. In addition, a bad estimation of the background of the low momentum muons affecting the measurement of the signal results in an underestimation of the density of the target with respect to the gravimetry. This probably comes from the use of the analytical approximation to simulate the propagation of the muons through the target and the difficulty of rejecting in the measurement those with low momentum. For these reasons, in the Muon IMaging (MIM) experiment (where this thesis was conducted), we use a Monte Carlo treatment to simulate the muon transport through the target. In this case, we can accurately estimate the effet of these low momentum muons on the density reconstruction. One of the techniques used in our experiment, to make the low momentum muons scatter so that they can be statistically rejected, is to insert a thickness of lead between the telescope detection planes. (...)

La sismique réflexion est basée sur l'enregistrement en surface des ondes sismiques réfléchies sur les discontinuités du sous-sol. Le traitement sismique profondeur a deux étapes majeures: l'estimation d'un modèle de vitesse de propagation des ondes, puis la migration en profondeur qui repositionne les réflecteurs. Le modèle de vitesse, difficile à obtenir est crucial pour la qualité de l'image migrée. Pour l'évaluer, la tomographie travaille avec des temps de trajet pointés dans les données sismiques. Une extension permet de faciliter ce pointé: la tomographie de pente, prend en compte en plus les pentes locales des réflexions enregistrées sans les suivre dans l'ensemble des données. Deux méthodes de ce type ont été développées à l'École des Mines de Paris: la Stéréotomographie et la MVA (Migration Velocity Analysis). La première a une phase de pointé dans les données, recherche itérativement un modèle de vitesse. La MVA utilise des pentes mieux pointées dans le domaine migré, qui présente un meilleur rapport signal sur bruit. Mais ce pointé s'opére à chaque itération. Cette thèse propose une technique de pointé profondeur pour la Stéréotomographie. J'ai étudié le phénomène de l'aliasing de la migration qui peut dégrader la qualité du pointé profondeur. Il est de plus démontré les pentes dans le filtre "anti-aliasing" permettent une image optimale. Puis ce travail propose une migration utilisée quantitativement pour obtenir le pointé tomographique dans le domaine migré. J'ai ainsi montré une méthode pour obtenir par une migration d'attributs avec un modèle de vitesse erroné, des pointés pour la Stéréotomographie. Deux applications sur des données réelles
Seismic reflection methods are based on the surface records of the seismic waves reflected on the discontinuities in the studied media. The seismic depth processing has two parts: the estimation of the velocities of the waves propagation, and then the depth migration repositions the reflectors. The velocity model is crucial for the quality of the migrated image. The tomography evaluates it using traveltimes picked in the seismic data. An extension of the tomography has been proposed for improving this picking: slope tomography which takes into account the local slope of the recorded reflection events without going along the entire reflectors in the data. Two technics of slope tomography been developped at the Ecole des Mines de Paris: Stereotomography and MVA (Migration Velocity Analysis). The first one has one picking process in the data, before an iterative optimization of the velocities. The MVA works with slopes obtained in the migrated domain, where the picking process is easier (better signal to noise ratio). But in this case, the picking occurs at each iteration. My purpose was to provide a technic of depth picking for the Stereotomography. I firstly studied the aliasing of the migration, which may imply some wrong picked events if it is not filtered. Moreover, I demonstrate that the slopes in the anti-aliasing filters lead to a more accurate focusing. Secondly, this work presents a quantitative method providing a tomographic picking data set in the migrated domain. Thus, I demonstrate a method based on a migration of attributes, whatever the velocity model is, which provides the locally coherent events for Stereotomography. Two real data applications

La migration de Kirchhoff est une technique d'imagerie sismique dite intégro-diffractionnelle, car le champ d'onde réfléchi y est traité comme étant une sommation de tous les champs d'onde des diffractions élémentaires. Cette thèse traite de ces deux aspects principaux de la migration de Kirchhoff que l'on va trouver respectivement dans le deuxième et troisième chapitre. La modélisation est basée sur les principes de l'optique géométrique. Dans le cas des couches à vitesse constante, l'optique géométrique permet d'approcher la propagation du front d'onde réel par celle d'une série de fronts d'onde circulaires. L'erreur introduite par cette procédure est donnée à priori et n'excède pas le pas d'échantillonnage temporel. Un autre avantage de l'optique est le calcul explicite des centres de courbure du front d'onde. Ceci permet de calculer facilement l'expansion géométrique, l'élément principal dans l'expression des amplitudes. En ce qui concerne la deuxième partie de cette thèse, nous avons exploité les propriétés géométriques entre l'évènement sismique qui se réfléchit sur une interface et la réponse impulsionnelle d'un point diffractant de cette interface. Le point de contact entre ces évènements est appelé point stationnaire. Basé sur les propriétés de la stationnarité, ce point est déterminé par une mesure de cohérence. Théoriquement, le maximum de cette cohérence détermine le point stationnaire. En réalité, le bruit sismique, la zone de Fresnel ainsi que le croisement entre évènements sismiques introduisent une incertitude spatiale dans la détermination du point stationnaire. L'introduction de cette cohérence permet d'atténuer les effets de bords de la migration de Kirchhoff en faible degré de couverture. Ceci se confirme par les résultats de la migration à offset constant appliquée à des données réelles. Le point stationnaire est lié directement au rayon spéculaire. Lorsque l'ouverture est élevée, les rayons spéculaires calculés sur la section migrée sont les mêmes que les rayons réfléchis. Par contre, en faible ouverture, ce qui se passe souvent lorsque la profondeur augmente, on observe une instabilité due à l'incertitude spatiale de la détermination du point stationnaire. Malgré les difficultés actuelles dans la détermination de ce point, la méthode développée dans cette thèse apparaît comme un outil très intéressant pour l'interprétation des images migrées.

Nous proposons d'extraire à partir de données sismiques multicubes de nouveaux attributs sismiques par des analyses en composantes généralisées, résumant les données initiales, tout en gardant un lien clair avec ces dernières et permettant de mettre en évidence toute redondance d'information. Ces nouveaux attributs sont ensuite géologiquement interprétés à l'aide de méthodes statistiques. Dans le cadre AVO, l'apport de l'information sismique avant sommation vis à vis de l'information sismique après sommation est mis en évidence, sur un cas synthétique réaliste, puis sur un cas réel. Dans le cadre 4D, sur un cas réel, la part de non reproductibilité du signal sismique en dehors du réservoir est mesurée, puis les variations du signal au cours du temps au sein du réservoir, suite à son exploitation, sont interprétées. La méthodologie développée a également été adaptée afin de définir un attribut de cohérence, mesurant une similarité locale entre plusieurs cubes sismiques 4D ou AVO.

La marge convergente Sud-colombienne à Sud-équatorienne (3°N-3. 5°S) représente une région d'intenses déformations crustales liées à la subduction de la plaque océanique Nazca sous la plaque continentale Sud-américaine. Elle a été affectée par plusieurs grands séismes de subduction au cours du 20° siècle. Entre 0° et 3°S, la Ride de Carnégie, portée par la plaque Nazca, témoigne de l'interaction entre le point chaud des Galápagos et le centre d'expansion Cocos-Nazca depuis ~20 Ma. Son passage en subduction sous la côte équatorienne entraîne des variations latérales de surrection, de sismicité, de déformations et de distribution des sédiments le long de la marge. Ce travail est axé sur la modélisation à partir de plusieurs approches de l'ensemble des données sismiques grand angle acquises dans ce secteur (campagnes Sisteur et Salieri), permettant d'obtenir des images en profondeur et à différentes échelles des structures, et ainsi de contribuer à la compréhension des processus tectoniques régissant cette marge convergente. La variation du couplage inter-plaques le long de la marge semble influencée par la flottabilité de la plaque océanique plongeante, la structure et le poids de la marge chevauchante, l'origine des matériaux entraînés en subduction, et donc par le régime tectonique contrôlant la dynamique de la subduction (accrétion/érosion). Les résultats de ce travail montrent que la déformation compressive et l'érosion se distribuent différemment du Nord au Sud de ce secteur d'étude, permettant une segmentation de la marge en trois zones structuralement et sismiquement contrastés : U La zone Nord (Sud-Colombie/Nord-Equateur, 3°N-1°N) montre une croûte océanique d'épaisseur normale ce qui exclut la possibilité d'un prolongement de la ride Cocos-Malpelo à l'Est du Graben de Yaquina. La marge chevauchante se caractérise par un substratum océanique Crétacé (formations Diabasico et Piñon) marqué par de fortes vitesses sismiques (6. 0-6. 5 km/s). Elle semble contrôlée par un régime tectonique transitoire entre accrétion et érosion, s'exprimant par une subsidence avant-arc (bassins de 2-3 km d'épaisseur) et le passage en subduction de l'intégralité des sédiments recouvrant la plaque océanique (~2 km d'épaisseur). Localement, le couplage inter-plaques pourrait être accentué par la présence d'une structure écaillée au sein du chenal de subduction, à l'aplomb de laquelle vient s'enraciner un chevauchement secondaire, entraînant des variations de surpressions et d'échappement de fluides le long du contact inter-plaques, ainsi qu'une chenalisation de ces fluides le long de cette grande fracture, fragilisant le substratum de la marge et constituant une zone de faiblesse propice à la propagation de la rupture de grands séismes comme celui de 1958. U La zone centrale (subduction de la Ride de Carnégie, 1°N-2. 5°S) révèle une croûte océanique épaissie jusqu'à ~19 km s'amincissant progressivement en direction de son flanc Sud (~14-15 km d'épaisseur). Le couplage pourrait ainsi évoluer d'une zone bloquée sismiquement au Nord, du fait d'une très forte flottabilité de la Ride, à une zone plus faiblement bloquée au niveau du flanc Sud de la Ride. La partie supérieure de la Ride se caractériserait par une structure stratifiée atypique, témoignant probablement d'une intercalation de coulées basaltiques et de niveaux volcano-sédimentaires (provenant d'îles volcaniques émergées similaires aux actuelles îles Galápagos). Dans cette zone, la marge est également composée d'un substratum océanique Crétacé (formation Piñon), plus développé. L'avant-arc ne présente pas d'indice clair de subsidence. U La zone Sud (région du Golfe de Guayaquil, 2. 5°S-3. 5°S) se caractérise par une croûte océanique de 7 km d'épaisseur qui a subit faiblement l'influence du point chaud des Galápagos lors de sa formation (20 Ma). L'avant-arc Sud-équatorien montre des indices de subsidence, révélés par de puissants bassins sédimentaires (jusqu'à 7 km d'épaisseur) se développant à la faveur de systèmes de failles normales et décrochantes (≥5 Ma). Le substratum océanique Crétacé caractérisant la partie inférieure de la plaque chevauchante plus au Nord s'étendrait probablement jusque dans cette région Sud, mais avec des vitesses sismiques beaucoup plus faibles, sans doute liées à l'ouverture du Golfe (dynamique d'extension N-S) et à la présence d'un régime tectonique en érosion marqué (hydrofracturation et abrasion de la base de la plaque chevauchante) ayant contribué à l'élimination de la partie profonde (" haute vitesse ") du socle de la marge. Le régime tectonique globalement extensif contrôlant l'ouverture du Golfe tendrait à atténuer la pression inter-plaques. Néanmoins, la présence sur la plaque Nazca de monts sous-marins, les processus d'érosion basale et les variations de perméabilité associées pourraient contribuer à augmenter localement le couplage inter-plaques.

Le besoin croissant de puissance de calcul dans la résolution des problèmes physiques, a conduit les architectes à explorer la voie du parallélisme dans la conception des supercalculateurs. Les campagnes de prospection sismique, dont le résultat comprend plusieurs milliards d'échantillons à traiter, amènent les géophysiciens à s'intéresser à tous les moyens d'augmenter la puissance de calcul et à rendre performants les logiciels sismiques. C'est donc au confluent de ces deux métiers que se situe cette thèse, avec un intérêt particulier pour le multitasking qui est illustré par la présentation de différents algorithmes liés au traitement sismique. La faisabilité et la rentabilité de la parallélisation sont démontrées et analysées pour les problèmes de migration et de modélisation, Cette approche informatique conduit à des gains de performance importants et à une proposition de méthodologie de programmation parallèle. Une nouvelle famille de méthodes d'optimisation est developpée dans le cadre de l'inversion pour tenir compte du caractère multiparametre inhérent à l'équation des ondes. Cette approche algorithmique permet d'envisager un certain type de parallélisme et d'améliorer le conditionnement du problème tout en réduisant l'occupation mémoire. La conclusion la plus générale est que l'utilisation des architectures parallèles implique la conception de nouveaux algorithmes.

Le travail de ce mémoire a été réalisé dans le but d'étudier les possibilités de localisation de cavités peu profondes par la réflexion sismique haute résolution. Il se compose de trois parties. La première partie consiste à développer des outils numériques pour simuler convenablement la propagation d'ondes sismiques hautes fréquences. Pour cela, on présente une méthode d'analyse de la dispersion numérique. On montre qu'un bon contrôle de cet aspect permet d'obtenir correctement les vitesses de propagations d'ondes ainsi que les réflexions. On propose dans un deuxième temps de prendre en compte l'amortissement matériel du sol dans les simulations en modifiant notre code de calcul. Cette prise en compte permet de respecter les aspects énergétiques et fréquentiels des différentes ondes. La deuxième partie consiste à étudier la possibilité de localisation des cavités par simulation numérique. Cette possibilité dépend entre autre de la forme et de la taille de la cavité, de la hauteur qui la sépare de l'interface située immédiatement sous la cavité, de la disposition des différentes couches géologiques, de la disposition du système d'acquisition en surface, et de la longueur d'onde du sondage. On propose d'analyser indépendamment l'influence de certains de ces paramètres sur la possibilité et la précision de localisation des cavités. La troisième partie consiste à mener une campagne de mesures utilisant la réflexion sismique haute résolution sur un site possédant des cavités souterraines. En profitant des conclusions de la partie précédente, on tente d'établir une carte de présence des vides sur les profils sismiques sondes.