Sismologie
Présentation générale
Avant propos
Les ondes sismiques offrent une fenêtre d’observation privilégiée de notre planète. La sismologie est une science qui s’intéresse à la compréhension de tous les phénomènes physiques responsables de la génération, la propagation et la mesure de ces ondes. Au sein de notre équipe, nous couvrons l’intégralité de ces thèmes en détail afin de décrire les processus physiques impliqués dans les sources sismiques (failles sismiques, déformations lentes et transitoires, volcanisme, glissements de terrain, glaciers, mouvements océaniques) et les propriétés des environnements qu’elles traversent (de la subsurface jusqu’aux profondeurs de la Terre). Nos activités de recherche comprennent le développement de nouveaux instruments de mesure, le déploiement de capteurs in situ, l’analyse de données et la modélisation.
Quelques chiffres clés
Notre équipe compte trente huit membres dont 16 chercheurs et enseignants chercheurs permanents, 5 ingénieurs, techniciens et administratifs, et 16 doctorants et postdoctorants. Nous publions régulièrement nos analyses dans des revues avec une moyenne de plus de 50 publications par an grâce. Notre équipe dispose d’un parc d’instruments de haute qualité que nous déployons en flux tendu sur divers sites d’intérêt pour bénéficier de mesures complémentaires.
Contenu de cette page
La recherche que nous menons au sein de l’institut de physique du globe de Paris est une recherche qui évolue en fonction de nos découvertes, de nos collaborations et des événements qui ont lieu. Le but de cette page est de synthétiser le plus fidèlement possible l’activité de recherche de notre équipe en tentant d’en saisir l’essentiel. Le contenu de cette page vise un public large, et fait référence à des contenus pour les plus initiés. Cette page est toujours en construction, si des liens restent invalides, nous nous efforçons de les mettre à jour prochainement.
Imagerie de la la Terre
Observer la structure interne du globe des profondeurs à la surface
De nombreuses énigmes restent à résoudre en matière d’imagerie de la Terre, notamment en ce qui concerne les limites thermochimiques, telles que le manteau inférieur, la zone de transition du manteau et la limite entre la lithosphère et l’asthénosphère. Les développements récents en imagerie sismique bénéficient de la combinaison de l’accès aux données de réseaux sismiques de haute qualité ainsi que de nouveaux outils d’imagerie haute résolution, qui mettent en lumière la structure fine des zones de subduction, des régions auparavant mal contraintes de remontée du manteau, ainsi que les détails de la structure aux frontières du noyau-manteau et du noyau interne.
L’intelligence artificielle
Pour apprendre à explorer des jeux de données massifs
L’exploration de vastes ensembles de données vise à identifier des modèles, détecter et localiser des signaux, caractériser des sources, et étendre ou densifier les données dans l’espace et le temps. Cette exploration conjointe des ensembles de données, notamment à travers l’information mutuelle des données multiphysiques, permet de mieux contraindre l’analyse des processus physiques en jeux dans les objets géologiques actifs. Les objectifs principaux de ces recherches incluent l’étude de la déformation lente des systèmes de failles, l’évolution des systèmes volcaniques, ainsi que la prévision des glissements de terrain et des mouvements de glaciers.
Sismologie optique
Vers une révolution de la surveillance sismique
Nous travaillons sur de nouvelles méthodes d’observation à partir d’instruments optiques en cours de développement pour améliorer notre connaissance des sources et des structures des objets géologiques actifs. Par exemple, les mesures de sismicité par fibre optique (DAS, pour Distributed Acoustic Sensing) constituent un nouveaux défis dans la discipline pour traiter la quantité de données gigantesque produite, ainsi que pour parfaitement modéliser le comportement de tels instruments dans de nombreux contextes de terrains (couplage au sols, déploiements sous-marins ou sur des terrains accidentés). Nous réalisons des expériences de terrain sur des sites stratégiques, notamment à Stromboli pour son activité volcanique explosive, à Paris où les études géologiques urbaines sont primordiales, ainsi qu’en Guadeloupe et à La Réunion, deux régions où la surveillance sismique est essentielle.
Sismologie urbaine
Sonder les sous-sols urbains et l’activité sismique anthropique
« Nous visons ici à imager la structure du sous-sol pour mieux comprendre l’effet des vibrations naturelles et anthropiques sur les bâtiments. Or, l’environnement urbain est extrêmement bruyant et présente des défis significatifs pour le déploiement des instruments. Pour surmonter ces obstacles, nous explorons l’utilisation de la technologie DAS (Distributed Acoustic Sensing) et des déploiements denses de nœuds sismiques, qui pourraient permettre une exploration plus efficace du sous-sol. Cette approche innovante devrait grandement améliorer notre capacité à surveiller et à comprendre les impacts des vibrations urbaines sur nos infrastructures.devrait grandement améliorer
Sismologie rotationnelle
Une nouvelle opportunité d’étudier les profondeurs du globe
Notre équipe de sismologie est à la pointe du développement de nouvelles techniques dans le domaine de la sismologie rotationnelle. Notre capacité à mesurer de manière de plus en plus fine les rotations induites par le champ d’onde (et non pas seulement les translations comme les mesure un sismomètre classique) offre de nouvelles perspectives pour l’étude des sources et des structures. L’un des avantages majeurs de cette technique est l’amélioration significative de l’imagerie profonde. En utilisant la sismologie rotationnelle, nous pouvons obtenir des images plus claires et plus détaillées des structures internes de la Terre, ce qui est crucial pour la compréhension des processus géologiques sous-jacents. Cette avancée représente un grand pas en avant dans notre compréhension de l’origine, de l’évolution et de la composition de notre planète
Sources sismiques
De la nucléation à la radiation sismique
L’analyse, la caractérisation et la compréhension des sources sismiques sont cruciales en sismologie, car elles nous permettent de mieux anticiper et gérer les risques liés aux tremblements de terre. Pour les séismes classiques, de nombreuses questions demeurent autour de leur initiation, leur développement et sur la variabilité du mouvement sismique engendré. De plus, d’autres sources sismiques restent mal comprises. Par exemple, dans les zones de subduction, de nombreux processus coexistent, en plus des séismes dévastateurs à l’origine des tsunamis: séismes lents, trémors, séismes de très basse fréquence… Ces phénomènes ne rentrent pas dans les modèles de cycle sismique classiques et présentent un enjeu à la fois pour leur détection et leur compréhension mécanique. La compréhension mécanique des sources peut aussi être aidée par l’analyse des séismes induits, dont l’enjeu est important car ils sont déclenchés par des activités humaines comme l’exploitation minière, la fracturation hydraulique ou la géothermie. L’instrumentation installée au plus proche de ces sources permet de caractériser finement leur déclenchement et leurs comportements en fonction des perturbations du milieu. Ces exemples illustrent la nécessité d’approfondir notre connaissance des sources sismiques pour mieux comprendre et appréhender les tremblements de terre.
Sismologie environnementale
Glacier et glissements de terrains
L’analyse numérique joue un rôle crucial dans l’évaluation de l’aléa lié aux glissements de terrain (landslides) et dans la compréhension de l’écoulement des glaciers, principalement grâce à sa capacité à modéliser des systèmes complexes et à simuler des scénarios variés.
Pour les glissements de terrain, l’analyse numérique permet de modéliser la stabilité des pentes et les déclencheurs potentiels des landslides, tels que les précipitations intenses, les tremblements de terre, ou les modifications anthropiques du paysage. Ces modèles peuvent prendre en compte de multiples facteurs, comme la géologie, la topographie, l’hydrologie, et les changements d’usage des sols, offrant ainsi une évaluation plus précise du risque de glissement. En ce qui concerne les glaciers, l’analyse numérique aide à comprendre leur dynamique, leur réponse aux changements climatiques, et leur contribution potentielle à l’élévation du niveau de la mer. Les modèles numériques peuvent simuler la façon dont les glaciers évoluent en réponse à divers scénarios climatiques, permettant ainsi de prédire leurs mouvements, leur fonte, et leur impact sur les écosystèmes environnants et les communautés humaines.
Sources sismiques océaniques
