Offres de Stages, Thèses, ...

Offres de Stage L3-M1

1. Structure de la croûte et du manteau sous le bassin des Loyautés et la Nouvelle-Calédonie.
2. Evaluation de la vitesse des ondes de cisaillement dans les alluvions du Rhône à Lyon par la méthode H/V.
3. Analyse multi-fréquence de la structure de la zone de transition sous l'ouest des Etats-Unis.
4. Les campagnes MAGIRAA.
5. Performances de stations sismologiques.

1. Structure de la croûte et du manteau sous le bassin des Loyautés et la Nouvelle-Calédonie.

Lieu : LGL-TPE, La Doua, Villeurbanne
Contact : B. Tauzin, benoit.tauzin[at]univ-lyon1.fr, 04 72 43 26 59
Collaborations avec : J. Collot, chercheur au Service Géologique de la Nouvelle-Calédonie (SGNC) et P. Lebellegard, ingénieur IRD, Nouméa, Nouvelle-Calédonie

Les données sismologiques du New CaleDonia Broadband Seismic Network, réseau installé par P. Lebellegard (IRD) en Nouvelle-Calédonie (code ND), offrent une nouvelle opportunité d'étudier la structure de la croûte et du manteau sous la Nouvelle-Calédonie et le Bassin des Loyautés dans le sud-ouest Pacifique (Collot et al., 2011).

Les processus géodynamiques qui ont formé la région sont débattus, en particulier, la présence d'une seule ou plusieurs paléo-subductions, continues ou non, du nord de la Nouvelle-Zélande jusqu'en Nouvelle-Calédonie (Schellart et al., 2009).

Les observations sismologiques susceptibles d'apporter des contraintes sur les différents modèles géodynamiques concernent toutes les profondeurs, de la surface jusqu'à la base du manteau supérieur. Elles sont la présence :
- de séismes superficiels (< 5 km) localisés au sud de la Nouvelle-Calédonie y compris en domaine marin (Régnier et al., 1999).
- d'interfaces pentées vers 60 km de profondeur sous l'île possiblement associées à des restes de croûte océanique subduite (Régnier, 1988).
- d'une couche à faible vitesse vers 350 km de profondeur au dessus de la zone de transition du manteau supérieur (Courtier & Revenaugh, 2007).
- d'anomalies de vitesses rapides au sommet du manteau inférieur, possiblement associées à la subduction fossile de Nouvelle-Calédonie (Schellart et al., 2009).

A partir de requêtes aux centres de données mondiaux, l'étudiant devra recueillir les données sismologiques nécessaires à l'étude de la région. Il étudiera la sismicité locale postérieure à 1996 et construira un nouveau jeu de données de fonctions récepteur P afin de caractériser les interfaces de la croûte et du manteau.

Ces données, comparées aux informations obtenues à partir de campagnes d'acquisition sismique en mer, seront interprétées dans le cadre des différents modèles géodynamiques proposés pour la Nouvelle-Calédonie.

La partie interprétative se fera avec l'aide de J. Collot, géologue-géophysicien au SGNC. Le stage se déroulera au sein du LGL-TPE sur le site de la Doua avec si nécessaire des contacts par vidéo-conférence avec J. Collot et P. Lebellegard à Nouméa.

Plus d'informations sur le site séisme.nc.

Compétences et outils : Bases de sismologie, Traitement du signal, Traitement sismique, Programmation sous Matlab.

Références :
- Collot, J., Y. Lafoy, L. Géli (2011), Explanatory notes of the structural provinces of the Southwest Pacific Map, Geological Survey of New Caledonia - DIMENC, IFREMER.
- Courtier, A., J. Revenaugh (2007), Deep upper-mantle melting beneath the Tasman and Coral Seas detected with multiple ScS reverberations, Earth Planet. Sc. Lett., 259, 66-76.
- Régnier, M. (1988), Lateral variation of upper mantle structure beneath New Caledonia determined from P-wave receiver function: evidence for a fossil subduction zone, Geophys. J. Int., 95, 561-577, 1988.
- Régnier, M., S. Van de Beuque, C. Baldassari, G. Tribot Laspierre (1999), La sismicité du Sud de la Nouvelle-Calédonie : implications structurales, CRAS, 329, 143-148.
- Schellart, W.P., B.L.N. Kennett, W. Spakman, M. Amaru (2009), Plate reconstructions and tomography reveal a fossil lower mantle slab below the Tasman Sea, Earth Planet. Sc. Lett., 278, 143-151.

Fig. Cartes des stations sismologiques large-bande situées dans le sud-ouest Pacifique. En magenta les stations du New CaleDonia Broadband Seismic Network.

2. Evaluation de la vitesse des ondes de cisaillement dans les alluvions du Rhône à Lyon par la méthode H/V.

Lieu : Ménard, 1 route du Dôme, 69630 Chaponost et LGL–TPE La Doua, Villeurbanne
Contact : B. Tauzin, benoit.tauzin[at]univ-lyon1.fr, 04 72 43 26 59
Encadrement : Emmanuel Javelaud, Stéphane Brûlé (Ménard) et Benoît Tauzin (LGL-TPE)

L’évolution actuelle des règles de construction parasismique [1] bouleverse la façon dont est prise en compte, lors du dimensionnement des structures, l’amplification des ondes sismiques dans les formations superficielles (effet de site lithologique). En effet, la vitesse des ondes de cisaillement Vs dans les formations superficielles est désormais privilégiée pour la classification des sols.

La mesure du bruit de fond sismique grâce à un capteur vélocimétrique sensible et l’utilisation de la méthode « H/V », permettent d’estimer la période fondamentale T0 des sites. Dans des conditions d’usage restrictif, comme pour les modèles de sol bicouche avec un net contraste d’impédance entre les deux formations, il est possible d’obtenir une estimation de la vitesse des ondes de cisaillement de la formation superficielle [2].

L’objectif de ce stage est d’estimer la vitesse des ondes de cisaillement dans les alluvions du Rhône à Lyon par la méthode H/V.

Pour cela, des mesures de bruit de fond seront réalisées en utilisant un des vélocimètres large bande du Département des Sciences de la Terre. Les mesures de bruit de fond seront effectuées au droit de sondages de la banque de données du sous-sol du BRGM [3] présentant un modèle bicouche, et la période propre du site sera déterminée par application de la méthode H/V dite de Nakamura [4,5]. Enfin, il pourra être effectué une analyse statistique / géographique de la vitesse des ondes de cisaillement dans les alluvions du Rhône, en fonction du nombre de point de mesures réalisé et de leurs positions géographiques.

Compétences et outils : Bases sismologiques, Traitement du signal, Programmation.

Références :
[1] Norme EN 1998. Calcul des structures pour leur résistance au séisme – Partie 1 : Règles générales, actions sismiques et règles pour les bâtiments. EN 1998-1 Comité Européen de Normalisation, 2005.
[2] Brûlé S. et E. Javelaud (2012). Méthode H/V en géotechnique : application à un milieu bicouche. Revue Française de Géotechnique (sous presse).
[3] BRGM. Banque de données du sous-sol, accessible en ligne : http://infoterre.brgm.fr/
[4] Nakamura Y. 1989. A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, Quaterly Report of Railway Technical Research Institute (RTRI), 30 (1).
[5] SESAME. 2005. Guidelines for the implementation of the H/V spectral ratio technique on ambient vibrations - measurements, processing and interpretations. SESAME European research project. deliverable D23.12, 2005.

3. Analyse multi-fréquence de la structure de la zone de transition sous l'ouest des Etats-Unis.

Lieu : LGL-TPE, La Doua, Villeurbanne
Contact : B. Tauzin, benoit.tauzin[at]univ-lyon1.fr, 04 72 43 26 59
Collaborations avec : S. Durand (la Doua), F. Chambat (ENS Lyon), Y. Ricard (la Doua)

Les gradients sismiques de la zone de transition (ZT), attribués à des transitions de phase minéralogique de l'olivine, sont porteurs d'informations sur la température, la composition, et les flux de matière dans le manteau. Le paramètre température est souvent caractérisé par la sismologie via l'étude de la profondeur des interfaces et/ou l'épaisseur de la ZT (Shearer, 2000). En revanche, la structure des gradients sismiques, épaisseurs et contrastes de vitesse, sont plus rarement étudiés car plus difficiles à caractériser sismiquement. Il a été montré que l'épaisseur de gradient, liée au domaine de co-existence des minéraux lors des transitions de phase, peut par exemple être affecté par le contenu en eau de la ZT (Wood, 1995; van der Meijde et al., 2003).

Les données sismologiques du réseau dense de stations Transportable Array aux Etats-Unis permettent pour la première fois une caractérisation à haute résolution et sur une échelle semi-continentale de la structure des gradients de vitesse de la TZ. On utilisera pour cela des données de fonctions récepteurs P-S, analysées dans différentes gammes de période, et migrées en profondeur pour carter la profondeur des interfaces ainsi que l'amplitude de conversion P-S aux discontinuités (Tauzin et al., en préparation). La variation fréquentielle des profondeurs apparentes des interfaces et des amplitudes de conversion donnera une information sur l'épaisseur de la transition, et éventuellement sur le contenu en eau de la ZT.

L'étudiant devra manipuler et traiter les données sismologiques du Transportable Array de sorte à imager sous l'ouest des Etats-Unis les interfaces du manteau. Il devra également développer une méthodologie de mesure multi-fréquence des amplitudes de conversion P-S aux discontinuités. La sensibilité de ces observables sismologiques à la structure des gradients devra ensuite être testée via des calculs analytiques et/ou des modélisations numériques.

Le stage se déroulera au sein du LGL-TPE, sur le site de la Doua avec Benoît Tauzin pour l'analyse de données, et avec l'aide de Stéphanie Durand, Frédéric Chambat et Yanick Ricard pour la partie modélisation.

Voir aussi sur le site du Département des Sciences de la Terre.

Compétences et outils : Bases de sismologie, Traitement du signal, traitement sismique, programmation sous Matlab.

Références :
- van der Meijde, M., F. Marone, D. Giardini, S. van der Lee (2003), Seismic Evidence for Water Deep in Earth’s Upper Mantle, Science, 300, 1556-1558.
- Shearer, P.M. (2000), Upper mantle seismic discontinuities, in Earth's Deep Interior: Mineral Physics and Tomography from the Atomic to the Global Scale, AGU Geophysical Monograph 117, 115-131.
- Tauzin, B., R. D. van der Hilst, G. Wittlinger, Y. Ricard, Multiple transition zone seismic discontinuities and low velocity layers below western United States, en préparation.
- Wood,B. (1995), The effect of H2O on the 410-kilometer seismic discontinuity, Science 268, 74-76.

Fig. Cartes de la topographie des discontinuités (a, c) et des amplitudes de conversion P-S (b, d) aux discontinuités de la zone de transition sous les Etats-Unis. Celles-ci ont été obtenues dans la gamme de période 5 - 75 s.

4. Les campagnes MAGIRAA

Lieu : LGL-TPE, La Doua, Villeurbanne
Contact : B. Tauzin, benoit.tauzin[at]univ-lyon1.fr, 04 72 43 26 59
Collaborations avec : S. Pichat (ENS Lyon) et J.X. Dessa (Observatoire Océanologique de Villefranche/mer)

Les campagnes en mer MAGIRAA sont des campagnes d'acquisition de données de sismique marine sur la marge continentale du bassin ligure à bord du Téthys II (navire INSU, flotte océanographique française). Ces campagnes ont été effectuées chaque année depuis 2000 par les étudiants de L3 du Département de Sciences de la Terre de Lyon.

Une dizaine d'années de données sont maintenant disponibles et nécessitent d'être exploitées et valorisées afin de préparer les futures campagnes de mesures en mer.

L'étudiant devra réunir, compiler, traiter et interpréter les données sismiques acquises lors des campagnes précédentes. Il utilisera pour cela le logiciel Seismic Unix ainsi que des routines fournies par J.X. Dessa de l'Observatoire Océanologique de Villefranche/Mer.

Le recoupement des informations de nature sismique, géologique et stratigraphique sur les différents profils devront être replacées dans le contexte des études les plus récentes (e.g. Migeon, 2006; Sage, 2011).

Voir aussi la page dédiée à l'Ecole de Terrain 3: Acquisition Sismique Marine et le blog de la campagne 2012.

Compétences et outils : Bases de sismologie, Traitement sismique, Seismic Unix.

Références :
- Sage, F., M.-O. Beslier, I. Thinon, C. Larroque, J.-X. Dessa, S. Migeon, J. Angelier, P. Guennoc, D. Schreiber, F. Michaud, J.-F. Stephan, L. Sonnette (2011), Structure and evolution of a passive margin in a compressive environment: Example of the south-western Alps-Ligurian basin junction during the Cenozoic, Marine and Petroleum Geology, 28, 1263-1282.
- Migeon, S., T. Mulder, B. Savoye, F. Sage (2006), The Var turbidite system (Ligurian Sea, northwestern Mediterranean)—morphology, sediment supply, construction of turbidite levee and sediment waves: implications for hydrocarbon reservoirs, Geo-Mar Lett., 26, 361-371.

Fig. Carte des différents profils réalisés lors de la campagne 2012 (magenta) et profil de référence (rouge). Les profils sont superposés à la bathymétrie du fond marin pour la région.

5. Performances de stations sismologiques

Lieu : LGL-TPE, La Doua, Villeurbanne
Contact : B. Tauzin, benoit.tauzin[at]univ-lyon1.fr, 04 72 43 26 59

Le Département de Sciences de la Terre de Lyon a récemment fait l'acquisition de 3 stations sismologiques large-bande 3 composantes. Un objectif est de fournir à terme, en continu et depuis un site permanent, des enregistrements de bonne qualité de la sismicité nationale et mondiale. Un site possible d'installation a déjà été identifié sous la coupole d'un des télescopes jumeaux de l'Observatoire de Lyon à St Genis Laval.

Il sera nécessaire tout d'abord de caractériser à partir des données constructeur la réponse de l'instrument. L'étudiant devra ensuite étudier les caractéristiques du bruit à la station. Une première approche consiste à analyser les formes d'ondes de téléséismes sur les enregistrements (e.g. le séisme du 28-10-2012 au Sud de Masset, Canada, et sa séquence de répliques) ou caractériser le seuil de détection de la sismicité locale. Une seconde approche consiste à calculer les densités spectrales de puissance du bruit lui-même (Stutzmann et al., 2000; Mc Namara & Buland, 2004). Une comparaison sera effectuée avec une station de référence du réseau large-bande permanent français (cf. RESIF et Géoscope).

Compétences et outils : Bases de sismologie, Traitement sismique, Traitement du signal, programmation sous matlab.

Références :
- Mc Namara, D.E., R.P. Buland (2004), Ambient Noise Levels in the Continental United States, BSSA, 94, 1517‐1527.
- Stutzmann, E., G. Roult, L. Astiz (2000), GEOSCOPE Station Noise Levels, BSSA, 90, 690-701.
- La page du Réseau Sismologique et Géodésique Français (RESIF).
- La page du réseau global français de stations sismologiques large bande (Géoscope).

Fig. Une des 3 stations sismologiques large-bande 3 composantes appartenant au Département des Sciences de la Terre.

Offres de thèses

Voir sur le site du Département des Sciences de la Terre.