Utilisation des corrélations du bruit sismique en sismologie: tomographie passive et étude de distributions de sources de bruit

LANDES Devant le Jury composé de: Nikolaï SHAPIRO ....... Directeur de thèse Eric DEBAYLE .......... Rapporteur Philippe ROUX ......... Rapporteur Satish SINGH .......... Examinateur Jocelyn GUILBERT ...... Examinateur Michel CAMPILLO ....... Examinateur Résumé : Des études récentes ont montré qu'il était possible d'extraire la fonction de Green entre deux récepteurs par corrélation d'un champ d'ondes sismiques aléatoires enregistrées entre ces deux points. Appliquée à la sismologie, la faisabilité de cette approche est illustrée par l'étude des corrélations du bruit sismique ambiant sur de longues périodes et permet la reconstruction de la partie "ondes de surface" des fonctions de Green. Ainsi, la possibilité de mesurer des vitesses à partir des corrélations de bruit sur différents trajets d'un réseau sismique ouvre la voie à une imagerie passive des structures de la Terre. Cependant, ce résultat est intimement lié aux propriétés du bruit sismique qui diffèrent suivant les régions d'étude. Le travail de recherche que je présente se compose de quatre études séparées. La première étude a permis de tester et d'appliquer la technique de tomographie passive dans un environnement océanique afin d'étudier la structure de la croûte inférieure et du manteau supérieur sous l'Islande. La deuxième étude se base sur l'observation de certaines corrélations de bruit d'un signal qui ne fait pas partie de la fonction de Green mais qui résulte d'ondes de volume télésismiques contenues dans le bruit, ondes générées par des tempêtes océaniques. Grâce à une analyse réseau, on peut ainsi étudier la distribution des sources de microséismes dans l'océan profond. La troisième étude analyse la faisabilité d'utiliser les corrélations de bruit sismique enregistré en fond de mer à des fréquences supérieures à 1Hz pour avoir accès à la distribution de vitesse des premiers 30 m. Enfin, en marge de cette problématique de bruit sismique, je présenterai une dernière étude originale qui montre l'utilisation de courbes de dispersion et de diagramme Temps-Fréquence pour estimer la vitesse de rupture du séisme de Koxokili de novembre 2001.