Résultats H/V pour les stations du réseau temporaire

Pour qu’on puisse comparer les résultats de la technique H/V bruit de fond avec les

résultats obtenus pour les séismes, nous avons calculé le rapport H/V pour chaque station du

réseau temporaire en utilisant une heure de bruit de fond enregistré par les capteurs CMG40 (à

l'exception de la station PAR équipée d'un capteur L22).

Pour le traitement des données, nous avons utilisé programme J-SESAME (Atakan et al

2004), avec les mêmes paramètres de traitement pour tous les sites sauf CAL et DAR. Les

calculs ont été faits de la manière suivante pour chaque enregistrement :

- "offset removal": sur chaque composante, le signal est translaté uniformément de

manière à avoir une moyenne temporelle nulle

- sélection des fenêtres stationnaires pour éviter des bruits transitoires: ceci est effectué

par une procédure "antitrigger" inspirée des logiques de déclenchement sur un seuil STA/LTA

(short term average / long term average): pour qu'une fenêtre de bruit soit "stationnaire", il

faut que le rapport STA/LTA reste compris entre deux seuils, minimum et maximum, sur une

durée minimale. Dans la pratique, la longueur des fenêtres pour le calcul des STA et LTA a

été fixée à 1 et 30 s, les seuils minimum et maximum pour le rapport STA/LTA ont été

choisis respectivement à 0.5 et 2.0, et la longueur des fenêtres sur lesquelles ces critères

doivent être respectés a été fixée à 50 s. Pour les stations CAL et DAR, la longueur de la

fenêtre et LTA ont été modifiés à 40 et 20 s, respectivement, pour parvenir à un nombre

suffisant de fenêtres.

- Une apodisation de 5% de type cosinus est appliquée de chaque côté des fenêtres

sélectionnées.

- Calcul des spectres de Fourier de chaque composante sur chaque fenêtre sélectionnée.

- Lissage des spectres avec la procédure de Konno-Ohmachi et un paramètre de lissage

b=40

- Calcul, pour chaque fenêtre, d'un "spectre horizontal lissé moyen" en prenant la

moyenne géométrique des deux composantes horizontales

- Calcul des rapports spectraux (NS/V, EW/V et [NS.EW]

/V) pour chaque fenêtre

- calcul des rapports spectraux moyens et de leur écart-type, sur l'ensemble des fenêtres

sélectionnées.

Pour tous les rapports H/V ainsi calculés, les critères de fiabilité décrits dans le guide de

l’utilisateur de SESAME (Koller et al, 2004) ont été vérifiés: il s'avère que toutes les courbes

H/V sont fiables à tous points de vue (nombre et longueur de fenêtres, nombre de cycles

utilisés, et valeur de l'écart type). La figure 3.1 montre, pour les 14 stations fixes, les rapports

H/V moyens pour les deux composantes horizontales et leur moyenne. Pour faciliter la

visibilité, nous avons représenté seulement les courbes moyennes sur cette figure. Les valeurs

d'écart type sont présentées sur la figure 3.2 en termes de facteur d'incertitude.

La première observation est que les effets basse fréquence, évidents sur les rapports

site/référence du chapitre 3, apparaissent beaucoup moins nettement sur le bruit de fond. C'est

seulement à la station MOF que l'on peut discerner un pic basse fréquence d'amplitude

significative sur le H/V bruit de fond. Pour les autres sites, le traitement H/V standard sur le

bruit de fond ne décèle presque rien, sauf, peut-être, pour les stations FAR, TAP et SHL où

l’on peut discerner des pics très faibles à la fréquence fondamentale définie sur les rapports

spectraux classiques. On pourrait aussi discerner un pic très basse fréquence (autour de 0.3Hz)

à la station TAR pour la composante horizontale moyenne, mais d'une part les résultats sur les

enregistrements de séismes séisme ne présentent aucune amplification inférieure à 1Hz, et

d'autre part il apparaît une énorme différence de comportement entre les composantes NS et

EW. Comme les conditions géologiques de ce site et sa relative proximité des montagnes

rendent peu probable l'existence d'un effet basse fréquence (mais les résultats du chapitre 2

nous incitent à la prudence…), nous reviendrons sur l'origine de ce pic anisotrope plus tard

dans ce chapitre.

L'autre observation frappante est celle d'un pic très net et étroit vers 1.3Hz, présent

quasiment à tous les sites (sauf peut-être JAM), pic absent des rapports spectraux classiques.

L’étude détaillée des données à cette fréquence, dans les domaines tant temporel que

fréquentiel, ainsi que l'estimation d’amortissement par la méthode du décrément aléatoire

(Dunand et al., 2002), montrent clairement son origine industrielle: ces pics très étroits

correspondent à des sources monochromatiques entretenues. En outre l'analyse des amplitudes

spectrales composante par composante, ainsi que l'examen du mouvement particulaire,

indiquent que ces signaux sont très polarisés, et que cette polarisation comme les amplitudes

Figure 3.1 Rapports spectraux horizontal/vertical calculés à partir du bruit de fond pour les

stations fixes de la campagne 2002. Trait continu : composante horizontale moyenne; tiretés: composante

NS; pointillés: EW

Figure 3.2 Ecart-types de rapports spectraux présentés sur la figure 3.1 (exprimés en termes de

facteur d'incertitude). Trait continu : composante horizontale moyenne; tiretés: composante NS;

spectrales dépendent fortement de la situation géographique. Comme ce pic peut perturber

sensiblement les mesures, et conduire à de mauvaises interprétations, nous réservons pour une

section ultérieure des investigations détaillées sur ce pic, notamment pour essayer d'en

détecter la source.

Ce pic industriel étroit semble cependant se superposer à un pic (assez faible) d’origine

naturelle (donc plus large), en quelques sites comme CAL, DAR et TAR. On peut observer

aussi d’autres pics à fréquence plus élevée, reliés probablement à l’effet de couches plus

superficielles, aux sites SUD et DAR avec une amplitude supérieure à 3, et avec une

amplitude moindre sur d’autre sites comme TAP, GHP, MOF et SHL.