IMAGERIE SISMOLOGIQUE 3D HAUTE RÉSOLUTION DANS LE CONTEXTE DE HAUTEACTIVITÉ MICROSISMIQUE

HIGH-RESOLUTION 3D SEISMOLOGICAL IMAGING IN THE CONTEXT OF HIGH MICROSEISMIC ACTIVITY

• Auteur / Autrice : Ali Aslanli
• Direction : Christel Tiberi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : STE-Sciences de la Terre
• Date : Inscription en doctorat le 23/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GM - Géosciences Montpellier

Mots clés

Mots clés libres

Sismologique

Modélisation 3D

Intelligence Artificielle

Seismology

3D Modelling

Artificial Intelligence

Résumé

La connaissance du sous-sol à toute échelle est essentielle pour les économies (énergies propres, géothermie) énergie, etc.) et sociétales (risques naturels ou anthropiques), ainsi que pour comprendre la dynamique interne du globe et sa déformation de surface. Les problèmes associés sont, par exemple, pour mieux comprendre les relations fluide/sismicité dans les zones fracturées (réservoirs, volcans, rifts, zones de subduction, etc.) ou d'estimer les risques liés à activité (naturelle ou anthropique) du sous-sol dans ces différents contextes géologiques. Ce projet vise donc à mieux caractériser les liens fluide-faute-déformation. Les méthodes géophysiques sont particulièrement bien adaptées à l'imagerie des structures du bassin jusqu'au échelle globale. Les vitesses sismiques en particulier, étant très sensibles aux changements de température, composition et la présence de fluides, sont des indicateurs privilégiés utilisés à différents échelles de temps et d'espace (tomographie, réflectivité, fonctions du récepteur, etc.). Sismique active, qui est très efficace pour l'imagerie haute résolution des interfaces, reste une méthode coûteuse avec extension limitée et peu adaptée au suivi temporel des réservoirs. Passif les méthodes, à plus faible résolution spatiale et basées sur l'utilisation de la sismicité naturelle, ont longtemps ont démontré leur capacité à localiser des interfaces, des zones de déformation et des fluides en utilisant la vitesse modèles (P et S) aux échelles lithosphérique et crustale. En plus de ces modèles structurels, la microsismicité, qu'elle soit provoquée par l'activité de zones actives naturelles, ou par la micro fracturation induite, permet de localiser des plans de failles et d'en suivre l'évolution spatio-temporelle de fracturation. L'ambition de ce projet est de proposer une méthode 3D basée sur l'interopérabilité des méthodes passives et microsismicité pour atteindre une résolution similaire à celle de la sismique active. Les méthodes basées sur les ondes converties combinées à la tomographie fourniront des informations sur les structures et les fluides à l'échelle du réservoir (km au mètre). Nous disposons d'outils puissants au échelles locale et lithosphérique. L'objectif ici est d'adapter et de combiner ces approches afin qu'ils peuvent être utilisés à toutes les échelles. Parmi les méthodes envisagées, les fonctions du récepteur seront appliqué aux tremblements de terre locaux afin d'exploiter leur contenu haute fréquence, et le signal la redondance sera utilisée pour amplifier l'énergie des ondes converties. La méthode sera testée et validée sur des jeux de données disponibles et exceptionnels de zones géologiquement actives ou induites par des séismes (Corinthe, Rift est-africain, géothermie) réservoirs). Ce projet propose d'exploiter des ensembles de données existants et riches pour extraire des des informations de résolution qui ne sont généralement pas bien prises en compte. Les résultats obtenus fourniront les contraintes sur la structure (géométrie des couches, zone déformée, anisotropie), la sismique propriétés de l'environnement et la présence de fluides en profondeur à des échelles intermédiaires (0- 30 km, selon la zone étudiée). Collaborations prévues : Ecole des Mines de Paris (A. Gesret, M. Noble), ENS Paris (H. Lyon Caen), Thessalonique Aristote University (Grèce, L. Karagianni), Géosciences Montpellier (S. Gautier, F. Gueydan)

Knowledge of the subsoil on any scale is essential for economic (clean energy, geothermal energy, etc.) and societal (natural or man- made hazards) issues, as well as for understanding the internal dynamics of the globe and its surface deformation. The associated problems are, for example, to better understand the fluid/seismicity relationships in fractured zones (reservoirs, volcanoes, rifts, subduction zones, etc.) or to estimate the risks associated with activity (natural or anthropogenic) in the subsoil in these different geological contexts. This project therefore aims to better characterise the fluid-fault-deformation links. Geophysical methods are particularly well suited to imaging structures from the basin to the global scale. Seismic velocities in particular, being very sensitive to changes in temperature, composition and the presence of fluids, are privileged indicators that are used at different time and space scales (tomography, reflectivity, receiver functions, etc.). Active seismic, which is very effective for high-resolution imaging of interfaces, is still a costly method with limited extension and is not very suitable for the temporal monitoring of reservoirs. Passive methods, with lower spatial resolution and based on the use of natural seismicity, have long demonstrated their ability to locate interfaces, deformation zones and fluids using velocity models (P and S) at the lithopheric and crustal scales. In addition to these structural models, microseismicity, whether caused by the activity of natural active zones, or by induced micro fracturing, makes it possible to locate fault planes and to follow the spatio-temporal evolution of fracturing. The ambition of this project is to propose a 3D method based on the interoperability of passive methods and microseismicity to reach a resolution similar to that of active seismic. The methods based on converted waves combined with tomography will provide information on structures and fluids at the reservoir scale (km to metre). We have powerful tools at the local and lithospheric scales. The objective here is to adapt and combine these approaches so that they can be used at all scales. Among the methods envisaged, receiver functions will be applied to local earthquakes in order to exploit their high frequency content, and signal redundancy will be used to amplify the energy of the converted waves. The method will be tested and validated on available and exceptional datasets from geologically active or seismically induced areas (Corinth, East African Rift, geothermal reservoirs). This project proposes to exploit existing and rich datasets to extract high resolution information that is generally not well considered. The results obtained will provide constraints on the structure (geometry of the layers, deformed zone, anisotropy), the seismic properties of the environment, and the presence of fluids at depth at intermediate scales (0- 30 km, depending on the area studied). Planned collaborations: Ecole des Mines de Paris (A. Gesret, M. Noble), ENS Paris (H. Lyon Caen), Thessaloniki Aristotle University (Greece, L. Karagianni), Geosciences Montpellier (S. Gautier, F. Gueydan)