Le sous-sol décodé par les « codas »

- communiqué de presse

Vendredi, 24 janvier 2003

Des chercheurs du laboratoire de géophysique interne et tectonophysique (CNRS - Université Joseph Fourier, Grenoble) ont développé une méthode qui, à terme, pourrait améliorer l'analyse de la composition du sous-sol terrestre à partir d'ondes secondaires résultant d'un séisme. En étudiant ces ondes dites « codas », les géophysiciens ont montré qu'en superposant leurs modes vibratoires ils obtenaient un signal d'ondes directes (ondes P et S). Cette nouvelle méthode, dont les détails sont publiés dans la revue Science du 24 janvier 2003, s'appuie sur l'étude de ce signal.

Les « codas sismiques » sont les ultimes ondes visibles après un tremblement de terre. Elles se propagent à travers la roche pendant plusieurs minutes. Résultant d'une combinaison des ondes directes P et S, elles subissent les nombreuses hétérogénéités du sous-sol terrestre. Ainsi, au cours de leur trajet, elles traversent des milieux aux propriétés différentes qui provoquent leur diffraction. Tour à tour, elles perdent rapidement leur énergie en se divisant : certaines sont réfléchies, d'autres réfractées aux interfaces des milieux. Cette propagation aléatoire et complexe est donc le témoin de la structure de la Terre.

L'équipe de Michel Campillo et Anne Paul(1), à Grenoble, a exploité les enregistrements de stations sismologiques basées au Mexique où 101 tremblements de terre de magnitude supérieure à 4 ont été enregistrés en 1998. Résultat : après quelques secondes, voire quelques minutes, ce sont bien des ondes « codas » qui arrivent aux observatoires sismologiques. Ces « codas » ont subi assez de diffractions dans la croûte terrestre pour appartenir à un régime qualifié de diffus. Les ondes se déplacent dans toutes les directions et occupent ainsi tout l'espace qui leur est offert.

Une fois la nature des ondes vérifiée, les géophysiciens ont compilé les « codas » mesurées sur deux stations d'enregistrement A et B distantes de plusieurs dizaines de kilomètres. En les exploitant mathématiquement, ils se sont aperçus que la corrélation moyenne entre les signaux n'était autre que la réponse sismique que l'on aurait enregistrée en B si l'on avait généré une impulsion forte et brève en A. De plus cette réponse entre stations correspond à des sources parfaitement localisées en espace et en temps, ce qui n'est pas le cas des séismes.

Ces résultats pourraient ainsi permettre aux chercheurs de décrire les propriétés du sous-sol terrestre grâce à ces « codas ». Depuis toujours, les géologues n'analysent que localement la structure de zones géographiques à partir de la vitesse d'ondes directes enregistrées grâce à des stations situées à proximité. Il faut pour cela que les régions soient suffisamment sismiques. Aujourd'hui, les chercheurs espèrent pouvoir définir les hétérogénéités des enveloppes superficielles de la Terre dans des zones géographiques à très faible sismicité grâce à ces ondes secondaires provenant de tremblements de terre éloignés.

Note(s): 
  1. Laboratoire de géophysique interne et tectonophysique, en collaboration avec le laboratoire de physique et modélisation des milieux condensés (CNRS - Université Joseph Fourier, Grenoble) et dans le cadre du groupement de recherche « Propagation des ondes et imagerie en milieu aléatoire » (PRIMA --CNRS, Paris)

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