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Thèse H/F Imagerie des Alpes par FWI télésismique : application aux données Alparray

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

Date Limite Candidature : vendredi 22 janvier 2021

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Informations générales

Référence : UMR7329-STEOPE-005
Lieu de travail : VALBONNE
Date de publication : vendredi 11 décembre 2020
Nom du responsable scientifique : Stéphane Operto & Vadim Monteiller
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 mars 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Le projet AlpArray (http://www.alparray.ethz.ch/home) est une initiative Européenne ayant permis le déploiement d'un vaste réseau dense de stations sismologiques large bande à terre et en mer couvrant l'ensemble du système orogénique Alpin (Alpes - Apennins - Carpates - Dinarides). L'objectif de ce projet est de développer de nouvelles images géophysiques de la lithosphère et du manteau supérieur de la ceinture Alpine dans le but de proposer de nouvelles hypothèses sur les processus géodynamiques profonds l'ayant formée. Le premier objectif de cette thèse est de construire des nouveaux modèles de vitesse de propagation des ondes P et S, de la densité et de l'atténuation de la totalité de la chaîne par inversion des formes d'ondes complètes (FWI: Full Waveform Inversion) des données télésismiques enregistrées durant AlpArray, ceci dans le but d'atteindre un niveau de résolution jamais atteint dans l'imagerie des Alpes. Dans un second temps, on se focalisera sur une zone complexe centrée sur le noeud Ligure à la jonction du bassin Ligure, de l'arc Alpin et des Apennins dans le but de préciser la géométrie des trois Mohos coexistant. Le niveau de résolution fourni par la FWI doit nous permettre de lever les ambiguités existantes sur les processus géodynamiques ayant façonné la lithosphère Alpine et le manteau supérieur et de confronter ces interprétations aux observations de surface bien documentés. Dans la termination sud de la chaîne alpine, sur laquelle une partie de nos efforts seront focalisés, une meilleure compréhension de la jonction complexe entre les Apennins et le bassin Ligure devrait contribuer à percer l'origine mal comprise de la sismicité qui y est enregistrée.

La "Full Waveform Inversion" est une méthode d'imagerie sismique qui vise à reconstruire les paramètres élastiques du sous-sol (constantes élastiques, densité) avec une résolution de l'ordre de la longueur d'onde par minimisation des écarts entre les champs d'ondes enregistrés et simulés numériquement. Bien que cette méthode d'inversion (non linéaire) ait été initialement développée pour des applications en exploration géophysique, des applications récentes sur des données télésismiques ont ouvert de nouvelles perspectives sur l'imagerie de la lithosphère et du manteau supérieur. Comparativement à des approches éprouvées de tomographie par inversion des temps de trajet, la FWI vise à exploiter la totalité de l'information (phase et amplitude de chaque arrivée) contenue dans les sismogrammes pour améliorer la résolution de l'imagerie et estimer quantitativement l'ensemble des paramètres sismiques contrôlant la propagation des ondes élastiques. Le candidat tirera profit d'un code existant de FWI développé durant une thèse antérieure pour implémenter de nouvelles fonctions visant à mieux préconditionner et régulariser l'inversion tout en impliquant dans celle-ci de nouvelles classes de paramètres comme l'atténuation et l'anisotropie. La partie finale de la thèse sera dédiée à une interprétation géologique poussée des modèles reconstruits en collaboration avec des géologiques spécialistes de Alpes.

Cette thèse couvre un large spectre d'expertise en géophysique interne, du traitement de données sismologiques à l'interprétation géodynamique via la prise en main de méthodes numériques de simulation d'ondes et d'inversion sur des problèmes de grandes tailles nécessitant du calcul scientifique haute performance. Le candidat aura une formation en géophysique avec un bon niveau en mathématiques appliqués, en calcul scientifique et en traitement du signal. Il évoluera au sein d'un environnement scientifique privilégié qui lui permettra d'aborder les différents aspects de son travail de recherche via des interactions quotidiennes avec une équipe pluri-disciplinaire regroupant des géologues Alpins, des géophysiciens et sismologues spécialistes de la FWI et des ingénieurs en calcul scientifique. Les calculs seront effectués avec les ressources de calcul du mésocentre SIGAMM et des centres nationaux du GENCI (Cines, Idris).

Cette thèse sera effectuée à Geoazur (Sophia-Antipolis) avec quelques missions de courte durée au LMA (Marseille).

Contexte de travail

Cette thèse se déroulera au laboratoire Geoazur (https://geoazur.oca.eu/fr/acc-geoazur) avec quelques missions de courte durée au Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique de Marseille (LMA) (http://www.lma.cnrs-mrs.fr).
La direction de la thèse sera assurée par Stéphane Operto (https://geoazur.oca.eu/fr/stephane-operto) et Vadim Monteiller (Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique de Marseille. email: monteiller@lma.cnrs-mrs.fr) avec une forte implication de Stephen Beller (Université de Princeton). Ce travail de thèse sera effectué dans la cadre du projet LISALPS financé par l'ANR dans le cadre de l'appel d'offres AAPG 2020. Ce projet regroupe comme laboratoires partenaires Geoazur, le LMA et ISTerre.
Géoazur (https://geoazur.oca.eu/fr/acc-geoazur) est un laboratoire de recherche en Sciences de la Terre et de l'Univers aux activités pluri-disciplinaires dans les domaines de la sismologie, la géodésie, les risques naturels, la mécanique des roches, l'imagerie de la Terre, l'étude des marges actives, et l'astrophysique. Il a pour tutelles l'Université de la Côte d'Azur, le CNRS, l'IRD et l'Observatoire de la Côte d'Azur. Il est situé sur la technopole de Sophia-Antipolis située à une vingtaine de kilomètres de l'agglomération Niçoise. Le candidat sera rattaché à l'équipe Imagerie & Ondes de Geoazur spécialisée dans le développement de méthodes d'imagerie de l'intérieur de la Terre tout en bénéficiant des interactions avec les sismologues de l'équipe Seismes. Le candidat bénéficiera des infrastructures de calcul fournies par les moyens propres du laboratoire, le mesocentre SIGAMM hébergé par l'Observatoire de la Côte d'Azur et les centres nationaux regroupés autour du GENCI.

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