Soutenance mémoire
Notion de base en sismologie
La sismologie
La sismologie est l’étude des séismes et, pour les plus forts d’entre eux, les tremblements de terre. Elle étudie généralement la propagation des ondes sismiques à l’intérieur de la Terre. Ces ondes sismiques sont générées, soit par un tremblement de terre, soit par des événements provoqués (le cas d’une explosion). Ces ondes produites par les séismes sont enregistrées par des stations sismiques installées de part et d’autre de la planète. L’analyse de cette propagation permet à la sismologie de déterminer la structure de l’intérieur de la Terre. Ces ondes sismiques portent des informations sur les séismes et sur les propriétés mécaniques de la structure terrestre, c’est-à-dire, les différents trajets auxquels ces ondes ont traversés, du foyer à la station. Ces ondes sont de deux types :
– les ondes de volume
– les ondes de surface .
La combinaison des enregistrements des séismes, en de nombreux points de la planète, offre aujourd’hui une banque de données qui a permis non seulement de mieux comprendre les séismes, leurs conséquences et leurs origines, mais aussi de comprendre la structure interne de la planète afin d’établir un modèle de répartition interne de ces propriétés mécaniques, formant des couches concentriques.
Les séismes
Définition d’un séisme
Un séisme est une libération soudaine d’énergie qui se produit à l’intérieur de la terre et qui peut provoquer des dégâts considérables à cause des ondes élastiques qui se propagent depuis le foyer jusqu’à n’importe quel point de la surface.
Mécanisme des séismes
La croûte terrestre est formée par sept grandes plaques et d’autres plus petites. Ces plaques sont connues sous le nom de plaques tectoniques. Les plaques ne sont pas immobiles, elles se déplacent à des vitesses allant de 1-2 cm/an pour les plaques les plus lentes et jusqu’à 6-7 cm/an pour celles les plus rapides, et elles ne se déplacent pas toutes dans le même sens, sinon qu’elles peuvent le faire en sens opposés.
Le mouvement des plaques provoque des tensions, faisant que celles-ci s’accumulent jusqu’à un point où la résistance de la croûte ne peut plus supporter la tension et elle se casse.
Au moment où a lieu cette rupture, l’énergie qui s’était accumulée se libère soudainement sous forme d’ondes qui se propagent dans toutes les directions en produisant une secousse du terrain. La rupture se propage le long d’une faille dont les dimensions varient selon la magnitude du séisme.
Caractéristiques d’un séisme
Les caractéristiques d’un séisme sont :
– Le foyer ou hypocentre : c’est le lieu où se produit la rupture et qui a crée la première onde sismique; en d’autre terme, c’est là où l’énergie se libère. Les foyers sont localisés dans la lithosphère, entre la surface et une profondeur de 700Km. Il est à noter que la localisation du foyer s’exprime par sa longitude, sa latitude et sa profondeur.
– L’épicentre : c’est le point situé en surface immédiatement au-dessus du foyer.
– La puissance : comme son nom l’indique, c’est la puissance du tremblement de terre et elle s’appelle la magnitude.
Cependant, on peut distinguer quatre différents types de séisme :
– Les séismes tectoniques : ce sont les plus fréquents et les plus dévastateurs. Ces séismes se répartissent aux limites des plaques et se situent à des profondeurs égales en moyenne 300Km.
– Les séismes volcaniques : ils sont le résultat de l’accumulation du magma dans un volcan.
– Les séismes artificiels : ce sont les séismes provoqués par des activités humaines telles que l’extraction (ou l’injection) de fluide dans le sous-sol (le gaz ou le pétrole), l’exploitation de mines ou de carrières, l’affaissement des mines, la mise en eau d’un barrage ou encore une explosion nucléaire.
– Les séismes d’effondrement : Ces séismes sont très rares, ils se produisent lors de l’effondrement du plafond ou d’un « mur » d’une cavité souterraine. Leur puissance est très faible en comparaison à d’autres séismes tels que les tectoniques. Ce type de séismes peut se produire sur toute la surface du globe.
Le téléséisme
C’est un séisme dont la distance épicentrale est supérieure à 30° environ, c’est-à dire plus de 3000km .
Distance épicentrale
C’est la distance séparant l’épicentre d’un séisme et la station à laquelle le séisme à été enregistré. Cette distance est donnée en degré dans le cas d’un séisme télésismique.
Les types d’événements sismiques
En étude sismique, il existe trois types d’événement qui sont :
– Les événements locaux
– Les événements régionaux
– Les événements télésismiques.
Ceux-ci sont caractérisés par des distances épicentrales beaucoup plus grandes. Et dans cette présente étude, on utilisera ces genres d’événement.
La magnitude
La magnitude d’un séisme est l’énergie emmagasinée puis relâchée au moment du séisme. Elle est calculée à partir de la quantité d’énergie dégagée au foyer d’un tremblement de terre et de pouvoir ainsi comparer les séismes entre eux. On parle de l’échelle de Richter. Elle est donnée par la relation suivante:
ML= logA – logA0
Avec A, l’amplitude maximale mesurée sur un sismogramme enregistré par un sismographe. logA0 est le logarithme d’amplitude de référence. De plus, la magnitude est une valeur associée uniquement au séisme. Par contre l’intensité d’un séisme, elle, est associée au lieu d’observation. C’est pour cela qu’on peut parler de deux types d’échelles les plus utilisées :
– L’échelle de Richter : elle donne l’énergie dégagée lors du séisme.
– L’échelle de Mercalli : elle est liée uniquement à l’intensité du séisme. Cette intensité est déterminée par l’ampleur des dégâts causés par le séisme et la perception qu’a eue la population au séisme.
|
Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : RAPPELS THEORIQUES
I. Notion de base en sismologie
I.1. La sismologie
I.1.1. Les séismes
I.1.1.1. Définition d’un séisme
I.1.1.2. Mécanisme des séismes
I.1.1.3. Caractéristiques d’un séisme
I.1.1.4. Le téléséisme
I.1.1.5. Distance épicentrale
I.1.1.6. Les types d’événements sismiques
I.1.1.7. La magnitude
I.1.2. Le sismomètre et le sismogramme
I.1.2.1. Le sismomètre
I.1.2.2. Le sismogramme
I.1.3. Les ondes sismiques
I.1.3.1. Les ondes de volumes
I.1.3.1.a. Les ondes P
I.1.3.1.b. Les ondes S
I.1.3.2. Les ondes de surface
I.1.3.2.a. Les ondes de Love
I.1.3.2.b. Les ondes de Rayleigh
I.1.4. L’atténuation des ondes
I.1.4.1. L’atténuation des ondes de volume
I.1.4.2. L’atténuation des ondes de surface
I.1.5. La structure interne de la Terre
I.2. La théorie du Receiver Function (RF)
I.2.1. Le calcul des « receiver functions »
I.2.1.1. La méthode itérative de déconvolution dans le domaine temporel
I.2.1.2. La méthode de déconvolution de « Water-level »
I.2.2. La théorie de l’inversion
I.2.3. La rotation
I.2.4. La déconvolution
I.2.4.1. Théorie de la déconvolution
I.2.5. La théorie du filtre de Gauss
I.3. Situation géographique de la zone d’étude
II. Matériels et méthodes
II.1. Matériels utilisés
II.2. Méthodes
Comme on l’a montré, beaucoup d’événements ont été enregistrés pendant le premier trimestre de l’année 2010. La plus grande partie de ces événements présentait énormément de bruit. De ce fait, on a dû faire une sélection afin de trouver lesquelles pourront donner des résultats satisfaisants.
II.2.1. Acquisition des données et identification des événements
Madagascar connait un réseau sismique composé des stations courtes périodes et d’autres stations longues périodes. Le paragraphe suivant décrit en détail ces stations.
II.2.1.1. Réseau sismique malagasy
II.2.1.2. Cas de la station d’étude « VOI »
II.2.2. Préparation des données
II.2.3. Conversion des données du format MiniSeed au format SEISAN
II.2.4. Calcul de la réponse instrumentale
II.2.5. Correction instrumentale
II.2.6. Conversion des fichiers de format SEISAN au format SAC
II.2.7. Insertion des informations dans l’en-tête (le header)
II.2.8. Synchronisation et rotation
II.2.8.1. Synchronisation
II.2.8.2. Rotation
II.3.Calcul des « Receiver Functions » et inversion
II.3.1. Calcul des « Receiver Functions »
II.3.2. Inversion
PARTIE III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
III.1. Résultats
III.2. Interprétations et Discussions
III.2.1. Interprétations
III.2.2. Discussions
CONCLUSION
Annexe
