Postdoctorant(e) en imagerie sismique passive de la croûte H/F

Description du Poste

Les Missions

Tomographie crustale des Bétiques (sud de l'Espagne) à l'aide de méthodes d'imagerie passive (Tomographie locale de temps de trajet et tomographie par le bruit ambiant)

L'Activité

Tomographie par ondes de surface basée sur le bruit sismique ambiant (ANT)
Cette approche permettra d'obtenir un modèle 3D de la vitesse des ondes S avec une résolution latérale relativement homogène dans toute la région étudiée. Bien que la résolution soit inférieure à celle de la tomographie sismique locale, en particulier en profondeur, l'ANT est particulièrement efficace pour cartographier les structures à grande échelle et fournit des estimations plus réalistes de l'amplitude des anomalies de vitesse sismique. Il est important de noter qu'elle est bien adaptée à la détection des anomalies de vitesse élevée attendues pour les massifs de péridotite et qu'elle peut servir de modèle de fond cohérent pour des études tomographiques plus détaillées.
Tomographie sismique locale (LET) utilisant les temps d'arrivée des ondes P et S
La LET fournit des images à plus haute résolution que l'ANT, en particulier en profondeur, ce qui la rend précieuse pour résoudre les structures inclinées et les caractéristiques détaillées de la croûte terrestre. Cependant, cette méthode dépend fortement de la couverture en trajets : les régions à forte sismicité et à couverture dense en stations sont imagées de manière très détaillée, tandis que les zones à faible illumination restent mal résolues. De plus, l'amplitude des anomalies de vitesse a tendance à être sous-estimée par rapport à leur magnitude réelle.
Ensemble, l'ANT et la LET sont des méthodes complémentaires : l'ANT fournit un cadre large et fiable en termes d'amplitude, tandis que la LET offre des détails à petite échelle lorsque la couverture des rayons est suffisante. Leur intégration maximise la résolution et la fiabilité, produisant une vue équilibrée de la géométrie des corps de péridotite et de leur contexte tectonique
Structure du programme : Le travail se déroule en deux étapes, ANT et LET fonctionnant simultanément à chaque étape. L'étape 1 exploite les ensembles de données existants pour fournir rapidement des modèles de référence. La deuxième étape complète les deux méthodes avec des données supplémentaires (corrélations des composantes TT pour les ondes Love dans ANT et nouveaux choix de phase à partir de réseaux temporaires dans LET) afin de fournir des mises à jour affinées. En parallèle, Mantle8 peut déployer une campagne d'acquisition sismique passive dans la région. Ces données seront générées indépendamment du contrat de collaboration. Toutefois, si elles sont collectées dans le cadre du projet, elles seront, après traitement interne, partagées et intégrées à l'étude afin d'améliorer encore les résultats.

1. Tomographie des ondes de surface à l'aide du bruit sismique ambiant (ANT)
Étape 1 (mois 1 à 5) : ANT de référence à partir des corrélations croisées ZZ existantes
Mesure des vitesses de groupe et de phase des ondes de Rayleigh en mode fondamental à partir des corrélations croisées ZZ du bruit ambiant. À partir des données sismiques continues existantes, nous avons calculé les corrélations croisées du bruit ambiant sur la composante verticale-verticale (ZZ). À partir de ces corrélations croisées, nous extrairons les courbes de dispersion (vitesses de groupe et de phase) pour les ondes de Rayleigh en mode fondamental. Ces mesures seront effectuées à l'aide d'une implémentation automatique de l'analyse fréquence-temps (FTAN).
Contrôle qualité des mesures.
Étant donné que l'ensemble de données comprend un très grand nombre de corrélations croisées, les mesures de dispersion seront effectuées automatiquement. Afin de garantir leur fiabilité, les résultats seront soumis à un processus de contrôle qualité rigoureux visant à détecter et à supprimer les mauvaises mesures, les choix incohérents et les valeurs statistiques aberrantes. Cette étape est cruciale pour éviter tout biais dans l'inversion tomographique.
Obtenir des cartes 2D des vitesses de groupe et de phase des ondes de Rayleigh. 
Les données de dispersion validées seront inversées afin de produire des cartes tomographiques bidimensionnelles des vitesses de groupe et de phase des ondes de Rayleigh à des périodes discrètes comprises entre 4 et 40 s. Ces bandes de période sont sensibles aux profondeurs de la croûte et du manteau supérieur, ce qui nous permettra de résoudre la structure latérale des massifs péridotitiques de Ronda et Beni Bousera ainsi que des terranes environnants. Les cartes 2D seront obtenues à l'aide d'approches classiques (linéarisées) et transdimensionnelles.
Inversion transdimensionnelle 1D pour la vitesse des ondes de cisaillement sur une grille, donnant un modèle 3D. Les cartes de dispersion seront ensuite inversées à l'aide d'un cadre bayésien transdimensionnel, appliqué à une grille régulière de profils 1D. Cette méthode non paramétrique permet d'adapter la complexité du modèle aux données, fournissant des estimations robustes de la vitesse des ondes de cisaillement avec des incertitudes quantifiées. L'ensemble des profils 1D sera assemblé en un modèle 3D de vitesse des ondes de cisaillement.
Étape 2 (mois 5 à 11) : affinement ANT avec corrélations TT et mesures Love+Rayleigh et cartes 2D transdimensionnelles
Calculer de nouvelles corrélations croisées TT (transversales-transversales) pour extraire la dispersion des ondes de Love (vitesses de groupe et de phase).
En plus des corrélations ZZ utilisées à l'étape 1, nous allons maintenant calculer les corrélations croisées de la composante transversale (TT). Celles-ci fournissent une sensibilité aux ondes de Love, ce qui nous permet de mesurer à la fois les courbes de dispersion de la vitesse de groupe et de phase et d'élargir ainsi l'ensemble de données pour inclure des informations complémentaires sur les ondes de cisaillement.
Obtenir des cartes 2D des vitesses des ondes de Rayleigh et de Love à l'aide de la tomographie transdimensionnelle.
Les mesures de dispersion des ondes de Rayleigh et de Love seront inversées à l'aide d'une approche de tomographie bayésienne transdimensionnelle. Contrairement aux inversions linéarisées classiques, cette méthode évite d'imposer des paramètres arbitraires tels que le lissage et permet au contraire de laisser les données guider directement la complexité du modèle. Cela est particulièrement important pour cette étude, car les anomalies ciblées sont relativement petites et peuvent être étendues au-delà de leur étendue réelle lors de l'utilisation du lissage. Un avantage supplémentaire est qu'elle fournit des estimations réalistes et fondées sur les données des incertitudes, qui sont essentielles pour quantifier la robustesse des anomalies de vitesse.


Inverser conjointement la dispersion Rayleigh et Love pour mettre à jour la structure 3D Vs. En combinant les ensembles de données des ondes Rayleigh et Love dans une inversion conjointe, nous mettrons à jour le modèle 3D de vitesse des ondes de cisaillement. Cette approche améliore la sensibilité aux propriétés de cisaillement peu profondes et fournit des contraintes sur l'anisotropie potentielle (isotropie transversale) associée aux structures de déformation dans et autour des massifs de péridotite. Le modèle affiné permettra ainsi de saisir à la fois la géométrie globale et la structure subtile de la lithosphère avec une plus grande fiabilité que lors de la phase 1.
Intégrer le nouvel ensemble de données acquis et traité en interne par Mantle8 afin d'améliorer localement la résolution de l’ANT

2. Tomographie sismique locale (LET)

Étape 1 (mois 1 à 5) : LET de référence à partir des catalogues existants
Intégrer les catalogues sismiques de l'IGN (Espagne), du CNRST (Maroc) et de l'IPMA (Portugal); traiter les lectures en double. Nous compilerons et fusionnerons les catalogues sismiques existants des principaux réseaux sismiques nationaux en Espagne, au Maroc et au Portugal. Au cours de ce processus, nous veillerons tout particulièrement à identifier et à supprimer les lectures en double, c'est-à-dire les cas où la même station signale le même événement dans plusieurs catalogues. Le nettoyage de ces redondances garantit que chaque heure d'arrivée n'est représentée qu'une seule fois, ce qui évite les biais et la surpondération dans l'inversion tomographique.
Sélection des données pour la tomographie. À partir du catalogue combiné, nous sélectionnerons un sous-ensemble de séismes bien enregistrés qui seront utilisés dans la tomographie. Les critères de sélection comprendront les événements présentant un nombre suffisant de pics de phase P et S fiables, une couverture azimutale adéquate des stations autour de l'épicentre et un contrôle de profondeur robuste. Cet ensemble de données sélectionnées maximisera la qualité de l'inversion et la résolution des modèles de vitesse sismique qui en résulteront.
Inverser pour obtenir des modèles 3D Vp et Vs et générer des diagnostics de résolution de base. À partir des événements sélectionnés, nous appliquerons une méthode d'inversion qui résout simultanément la structure de vitesse 3D et la localisation des séismes. Cette approche minimise les compromis entre les erreurs hypocentrales et les anomalies de vitesse. L'inversion produira des modèles tridimensionnels de base des vitesses des ondes P et S pour la région étudiée. Des diagnostics de résolution (tests en damier et en pointe, cartes de comptage des coups) seront effectués pour évaluer la robustesse des modèles et identifier les zones bien résolues par rapport aux zones mal contraintes.
Étape 2 (mois 5 à 11) : affinement du LET à l'aide d'expériences temporaires
Collecte d'archives de formes d'onde provenant des principaux déploiements temporaires (principalement TOPO-IBERIA et PICASSO). Nous collecterons des données de formes d'onde en continu à partir d'expériences temporaires à grande échelle, en nous concentrant sur TOPO-IBERIA et PICASSO, qui offrent ensemble une excellente couverture de la région Bétique-Rif-Alboran. Ces déploiements augmentent considérablement la densité des stations par rapport aux réseaux permanents, améliorant ainsi la résolution potentielle de l'imagerie tomographique sous les péridotites de Ronda et Beni Bousera.
Utilisation d'un sélecteur de phase à apprentissage profond (PhaseNet) pour (re)sélectionner les arrivées P et S. PhaseNet sera appliqué systématiquement aux formes d'onde provenant des stations temporaires et permanentes. Cette double stratégie garantit non seulement l'extraction d'arrivées de phase de haute qualité à partir des réseaux temporaires, mais aussi la récupération de sélections supplémentaires à partir des stations permanentes qui n'ont peut-être pas été incluses dans les catalogues régionaux. Les algorithmes d'apprentissage profond sont particulièrement efficaces pour identifier les arrivées d'ondes S, qui sont parfois manquées ou mal sélectionnées dans les catalogues courants.
Traiter les pics en double et les pics qui se chevauchent.
Étant donné que le processus de sélection des pics implique à la fois des stations temporaires et permanentes, une attention particulière sera accordée à l'identification et à l'élimination des pics en double (cas où la même arrivée a été enregistrée plusieurs fois dans différents flux de traitement). Cette étape nous permettra également de comparer directement les nouveaux pics sélectionnés par apprentissage profond avec les pics du catalogue d'origine, offrant ainsi une évaluation systématique de leur qualité relative et des améliorations potentielles.
Réinverser pour obtenir des modèles Vp et Vs mis à jour avec une résolution améliorée.
Le nouvel ensemble combiné d'arrivées P et S de haute qualité sera utilisé pour effectuer une nouvelle inversion tomographique qui résoudra simultanément les emplacements des séismes et la structure de la vitesse. Les modèles 3D mis à jour des vitesses des ondes P et S devraient améliorer considérablement la résolution sous les corps de péridotite et les terranes environnants, en particulier en profondeur.
Fournir des cartes de résolution et des estimations d'incertitude ; calculer les volumes de différence (étape 2 moins étape 1).
Afin d'évaluer les améliorations obtenues à l'étape 2, des analyses de résolution et d'incertitude seront effectuées (tests en damier et en pointe, cartes de comptage des coups). Les volumes de différence entre les modèles des étapes 2 et 1 mettront en évidence les nouvelles caractéristiques résolues par l'ensemble de données amélioré, quantifiant ainsi la valeur ajoutée du repérage et des déploiements temporaires.
Intégrer le nouvel ensemble de données acquis et traité en interne par Mantle8 afin d'améliorer localement la résolution du LET.

Votre Profil

Compétences

Méthodes tomographiques passives

Votre Environnement de Travail

L'arc de Gibraltar abrite deux affleurements majeurs de péridotite : le massif de péridotite de Ronda dans le sud de l'Espagne et la péridotite de Beni Bousera dans le nord du Maroc. Ces péridotites présentent un grand intérêt pour l'exploration de l'hydrogène naturel, car les processus de serpentinisation au sein des roches ultramafiques sont considérés comme une source clé de production d'H₂. Cependant, la géométrie de ces corps reste mal définie, notamment leur étendue latérale au-delà des affleurements superficiels, leur prolongement en profondeur et leur relation avec les unités géologiques environnantes. Ce projet vise à utiliser des méthodes d'imagerie sismique passives avancées pour caractériser la structure tridimensionnelle de ces corps de péridotite, afin d'améliorer notre compréhension de leur potentiel en tant que ressources naturelles d'hydrogène.

Rémunération et avantages

Rémunération

3041,58 à 4216,70 euros brut en fonction de l'expérience du candidat

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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