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Wang, Yi. Imagerie haute résolution des structures lithosphériques par inversion de formes d'ondes P télésismiques courte période

Wang, Yi (2017). Imagerie haute résolution des structures lithosphériques par inversion de formes d'ondes P télésismiques courte période.

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Résumé en francais

La tomographie sismique permet d'imager l'intérieur de la Terre à partir de l'observation des ondes sismiques faite à la surface. L'inversion de forme d'ondes complètes est une méthode tomographique qui permet d'imager les structures lithosphériques de petite échelle. Cette approche demande des méthodes numériques efficaces et précises pour résoudre l'équation des ondes dans des milieux hétérogènes complexes. En théorie, la limite de résolution que l'on peut atteindre avec cette technique est de l'ordre de grandeur de la plus petite longueur d'onde présente dans le champ d'onde utilisé. Du fait de son coût élevé en temps de calcul, l'inversion de formes d'ondes complètes constituait encore récemment un formidable défi pour le sismologue. Cependant, cette situation est en train d'évoluer rapidement du fait des progrès récents à la fois des moyens de calcul haute performance ainsi que des méthodes numériques, mais aussi des déploiements de réseaux denses à l'échelle régionale. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'imagerie haute résolution des structures lithosphériques sous la chaine des Pyrénées par inversion de formes d'ondes P télésismiques courte période. L'objectif principal est d'apporter des contraintes nouvelles sur le taux de raccourcissement subi par cette chaine de montagnes pendant la convergence alpine. Nous utilisons une méthode de modélisation hybride qui couple une méthode de propagation d'onde globale 1D à une méthode d'éléments spectraux 3D à l'échelle régionale. Cette méthode hybride permet de coupler les champs globaux et régionaux sur les bords du domaine régional 3D. Elle limite les calculs 3D qui sont extrêmement couteux à l'intérieur du domaine régional, ce qui permet de réduire considérablement le temps de calcul. La méthode hybride permet ainsi de modéliser des sismogrammes synthétiques jusqu'à des périodes de l'ordre de la seconde, en prenant en compte toutes les complexités qui peuvent affecter la propagation des ondes dans le domaine régional 3D. A l'aide de cette méthode, il est également possible de calculer par la méthode de l'adjoint les dérivées de Fréchet qui relient les perturbations des formes d'onde observées aux perturbations des paramètres élastiques et de la densité dans le milieu. Ces noyaux de sensibilité sont utilisés pour formuler un problème inverse résolu par un algorithme itératif de type L-BFGS. Nous inversons les données de 5 sources télésismiques enregistrées par deux transects denses déployés au niveau des Pyrénées occidentales et centrales pendant l'expérience PYROPE. Nous avons ainsi obtenu les premières sections haute résolution de vitesses des ondes P et S au travers d'une chaine de montagnes. Les modèles tomographiques apportent des évidences claires en faveur d'un sous charriage de la plaque ibérique sous la plaque européenne. Ils montrent également l'importance de l'héritage et en particulier des structures liées à l'épisode de rifting crétacé dans la structuration de la chaine.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Chevrot, Sébastien
Ni, Sidao
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Géosciences Environnement Toulouse (GET), UMR 5563
Mots-clés libres :Inversion de forme d'ondes - Tomographie sismique - Imagerie par réseau régional - Ondes P télésismiques - Orogène
Sujets :Sciences de la terre
Déposé le :08 Nov 2019 14:41