Une approche bayésienne pour estimer les propriétés physiques dans la zone de transition à partir des ondes de surface

A Bayesian approach to infer the physical properties in the transition zone from surface waves

• Auteur / Autrice : Mélanie Drilleau
• Direction : Antoine Mocquet, Éric Beucler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Univers, Géophysique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Distribution (théorie des probabilités)

Ondes de surface

Mots clés libres

Inversion non-linéaire

Ondes de surface

Zone de transition

Température

Anisotropie radiale

Vitesses de phase

Résumé

Les nouvelles méthodes tomographiques, qui utilisent le calcul des noyaux de sensibilité 3D, emploient souvent comme modèles de référence des modèles VP , VS à grandes longueurs d’onde obtenus par des inversions linéarisées. Ces modèles sont basés sur de petites perturbations de modèles globaux 1D et sont utilisés dans un deuxième temps pour estimer les distributions de température et de composition. D’un point de vue sismologique, le degré d’hétérogénéité dans la zone de transition (350- 1000 km de profondeur), lié aux transitions de phase et aux mouvements de convection, peut être suffisamment important pour que le concept d’un modèle sismique 1D de référence soit remis en question. Un algorithme de Monte Carlo par chaînes de Markov a été implémenté. Il détermine directement de façon statistique l’état thermique et la structure anisotrope du manteau à partir des données de dispersion des ondes de surface de Love et de Rayleigh. Des courbes polynomiales de Bézier sont choisies pour la paramétrisation et produisent à la fois des modèles lisses et des discontinuités. La solution est décrite en termes de probabilités, ce qui permet de prendre en compte les incertitudes. La méthode est illustrée avec des courbes de dispersion synthétiques et réelles. Les résultats indiquent une distribution de température complexe au milieu de la zone de transition sous l’Océan Pacifique. La structure anisotrope détectée est en bon accord avec les études précédentes qui indiquent une anisotropie positive dans le manteau supérieur. En considérant peu de contraintes a priori, la zone de transition paraît isotrope, le long du trajet étudié. Mots-clés : inversion non-linéaire, ondes de surface, distributions de probabilité, zone de transition, température, anisotropie radiale, vitesse de phase.