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Thèse sur le développement d'un capteur de déformation en forage à mesure optique pour la géophysique et la volcanologie H/F

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 27 juin 2022

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Informations générales

Référence : UMR5243-HELOUR-025
Lieu de travail : MONTPELLIER
Date de publication : lundi 16 mai 2022
Nom du responsable scientifique : Jean Chery
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Depuis les années 2000, le développement de réseaux d'observation géodésique (GNSS, InSAR, strainmeters) a permis de documenter de nombreux glissements lents sur les failles, tant en domaine de subduction (Dragert et al. 2001 ; Ide et al. 2007) que sur les failles de décrochement (Murray et Segall, 2005). Les capteurs de déformation en forage (strainmeters) à haute résolution présentent des caractéristiques (Agnew 1986 ; Sakata 1981) qui les rendent complémentaires des mesures GNSS et InSAR. Ils permettent en particulier l'observation des trois composantes horizontales du tenseur de déformation (qui en comprend six au total) avec une résolution de l'ordre de 1 nano-strain, détectant ainsi des mouvements plus faibles que ceux détectés par GPS/InSAR. Toutefois, ils présentent un certain nombre d'inconvénients qui limitent leur utilisation : prix élevé, mesure partielle du tenseur de déformation, dérive mécanique dans le forage. L'équipe de projet construit depuis 2009 des capteurs optiques pour la géophysique (Seat et al. 2012, Chawah et al. 2015). Nous développons depuis 2020 à Géosciences et au LAAS un prototype de strainmeter de forage à 6 composantes qui devrait pallier ces inconvénients. Un premier prototype devrait être installé fin 2022 ou début 2023 sur l'observatoire hydro-géodésique du Larzac.
Dans ce contexte, le doctorant aura un rôle clé dès son arrivée dans le projet. Un premier séjour de 3 mois au LAAS lui permettra de participer à la calibration optique en laboratoire du strainmeter à interrogation interférométrique par fibre optique. Par la suite, le doctorant aura pour objectif d'évaluer les performances de l'instrument in-situ en effectuant :
a- l'analyse des données de calibration (surpression in-situ) et la détermination d'un modèle mécanique de l'ensemble strainmeter, matériau de couplage, et roche encaissante;
b- l'étude de l'adéquation entre le tenseur des déformations 3D produit par le strainmeter avec les prédictions issues des modèles de marées terrestres ;
c- l'interprétation et la modélisation de la déformation transitoire induite par les phénomènes hydrologiques se produisant sur le site d'observation, en utilisant les données instrumentales complémentaires (pluviométrie, piézomètrie, sismologie, gravimétrie, inclinométrie) acquises à l'observatoire du Larzac (OSU OREME et réseau H+).
Ces différents éléments du projet de recherche feront l'objet de publications dans le cadre de la collaboration Géosciences Montpellier – LAAS INP.

Références :
Agnew, D. C. (1986). Strainmeters and tiltmeters. Reviews of Geophysics, 24(3), 579-624.
Chawah, P., J. Chery, F. Boudin, M. Cattoen, H.-C. Seat, G. Plantier, F. Lizion, A. Sourice, P. Bernard, C. Brunet, D. Boyer, S. Gaffet, A simple pendulum borehole tiltmeter based on a triaxial optical-fiber displacement sensor, Geophys. J. Int., 203, 1026–1038, 2015.
Dragert, H., Wang, K., & James, T. S. (2001). A silent slip event on the deeper Cascadia subduction interface. Science, 292(5521), 1525-1528.
Ide, S., Beroza, G. C., Shelly, D. R., & Uchide, T. (2007). A scaling law for slow earthquakes. Nature, 447 (7140), 76.
Sakata, S. (1981). On the concepts of some newly-invented borehole three-component strainmeters. Rep. Nat. Res. Center Disaster. Prev., 25, 95-126.
Seat, H.C. Chawah, P, Cattoen, M, Sourice, A, Plantier, G, Boudin, F, Chery, J, Brunet, C, Bernard, P, Suleiman, M, Dual-modulation fiber Fabry-Perot interferometer with double reflection for slowly-varying displacements, Optics letters, 37, 10.1364/OL.37.002886, 2012.

Contexte de travail

Le doctorant sera intégré dans le laboratoire Géosciences Montpellier, et sera affilié à l'école doctorale GAIA (Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau). Il effectuera aussi des séjours au LAAS INP à Toulouse. L'équipe d'encadrement sera constituée de Jean Chéry, Cédric Champollion et Michel Peyret (GM), ainsi que de Han Cheng Seat, Michel Cattoen et Olivier Bernal (LAAS).
Le doctorant collaborera également avec l'équipe du projet ANR X-STRAIN 2022-2025, dans le cadre de l'installation de plusieurs strainmeters sur la faille de Haiyuan en Chine. Ce projet fait l'objet d'une collaboration académique avec l'Académie des Sciences Chinoise.

Contraintes et risques

Spécificités du poste : Mobilité géographique (nationale), incluant des missions de recherche expérimentale au LAAS Toulouse, et des missions de terrain à l'observatoire du Larzac (OSU OREME).

Informations complémentaires

Compétences attendues :
- Bonnes connaissances dans l'un ou plusieurs des domaines suivants : géophysique, instrumentation scientifique, optique, mesures interférométriques, mécanique de la déformation, modélisation numérique, traitement du signal, programmation scientifique ;
- Qualité rédactionnelle pour la production d'articles scientifiques ;
- Aptitude à travailler en équipe ;
- Autonomie et curiosité scientifique ;
- Esprit critique et de synthèse.
Documents à fournir : 2 lettres de recommandation à joindre avec votre lettre de motivation

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