Signaux sismiques catalogués

En nous inspirant des types de signaux sismiques répertoriés par Walter et al. (2009), Walter & Joswig (2009), Roth et al. (2005), Spillmann et al. (2007) et Helmstetter & Garambois (2010), nous considérons trois types principaux de signaux sismiques que nous appelons type A, type B et type C. Nous proposons une classification sur la base de critères qualitatifs, tels que l’identification des phases sismiques et la signature globale du spectrogramme. La durée, le contenu fréquentiel, les variations relatives en amplitude et la corrélation entre traces sont les paramètres discriminants les plus significatifs.

Le premier catalogue de signaux sismiques identifiés sur le glissement de Super-Sauze par Walter & Joswig (2009) présente les signaux détectables, sur l’ensemble des capteurs, quelques capteurs ou sur des capteurs isolés. En ce qui concerne notre analyse, nous ne retenons que les signaux sismiques qui peuvent être visuellement identifiés par au moins trois capteurs, ceci dans le but de vérifier la corrélation entre les traces, pour éviter de retenir d’éventuels artefacts du signal, et de pouvoir par la suite mieux contraindre notre identification à l’aide de méthodes de localisation (sections 3.3.3 et 3.4.2 de ce chapitre).

Dans notre cas, compte tenu de la forte atténuation des milieux et de la proximité entre les sources et les capteurs par rapport aux longueurs d’ondes, nous nous attendons à distinguer avec difficulté les arrivées des ondes P, des ondes S et des ondes de surface. À cet effet, comme Walter & Joswig (2009) et Helmstetter & Garambois (2010) l’ont déjà identifié, nous ne pouvons observer des arrivées des ondes P et des ondes S distinctes que dans le cas du type C. Pour ce type, les arrivées des ondes sont marquées par des amplitudes variables entre les sismogrammes horizontaux et les sismogrammes verticaux.

Les exemples qui suivent illustrent ces types de signaux sismiques A, B et C. Ils sont issus de nos propres applications et sont communs aux glissements de terrain de Super-Sauze et de Valoria.

3.2.2.1. Caractéristiques des signaux sismiques de type A

Les signaux sismiques de type A (Fig. 3.4) durent en moyenne une seconde et sont définis par des fréquences dominantes autour de 10 Hz. Il s’agit en général d’un signal émergent faiblement rendant difficile le pointé des premières arrivées. Il est par ailleurs impossible de distinguer les ondes P des ondes S. Ceci est dû au contenu basse-fréquence du signal et à la courte distance qui sépare les sources des capteurs. L’allure générale du signal (enveloppe) est marquée par un unique pic en amplitude et a une forme symétrique, à savoir qu’elle augmente puis diminue doucement avec le temps. Il arrive aussi que certains signaux sismiques contiennent des fréquences plus élevées et soient composés d’une succession de plusieurs « sous-événements ».

Figure 3.4. Exemples de signaux sismiques de type A (de durée différente) détectés sur les glissements de

Super-Sauze (gauche) et de Valoria (droite) : (a) et (c) spectrogramme moyenné sur tous les capteurs verticaux, (b) et (d) transformée de Fourier (fft) du signal sismique calculé sur la longueur de la barre rouge (ligne noire) et du bruit calculé sur les 200 s qui précèdent le début du signal (ligne grise), (c) et (f) sismogrammes des trois canaux du capteur 3C (C00 est la composante verticale, C01 est la composante Nord-Sud et C02 est la composante Est-Ouest). Les spectrogrammes sont bruts tandis que les sismogrammes sont filtrés entre 2 et 30 Hz.

Ces signaux sont similaires en termes de durée et de contenu fréquentiel aux événements détectés par Helmstetter & Garambois (2010) sur le glissement rocheux de Séchilienne, dans les Alpes françaises. Helmstetter & Garambois (2010) ont nommé ces événements « microséismes » (Fig. 1.14) en suggérant qu’ils pouvaient être induits par des ouvertures et de fermetures de fissures. Ils sont aussi mis en évidence dans le cas de glissements argileux (Fig. 1.13, Walter & Joswig 2008) et sont associés à des fractures.

3.2.2.2. Caractéristiques des signaux sismiques de type B

Les signaux sismiques de type B correspondent à des signaux plus longs qui peuvent durer jusqu’à plusieurs dizaines de secondes. Ces signaux sont souvent composés de plusieurs sous-événements dont le délai entre les pics en amplitude successifs est de l’ordre d’une seconde. Le contenu fréquentiel est en général compris entre 2 et 30 Hz.

Il arrive que ces signaux se répètent sur plusieurs minutes. La différence principale qui les distingue des signaux de type A est en fait la durée. Par conséquent, il est parfois peu évident de bien distinguer un signal sismique de type B d’une succession de signaux sismiques de type A.

Walter & Joswig (2008) ont aussi mis en évidence ces types de signaux sur le glissement de Super-Sauze. Ils les ont localisés à première approche dans la région amont la plus escarpée du glissement.

Figure 3.5. Exemples de signaux sismiques de type B détectés sur les glissements de Super-Sauze (gauche) et de

Valoria (droite). Même présentation qu’en Fig. 3.4.

3.2.2.3. Caractéristiques des signaux sismiques de type C

Les sismogrammes des signaux sismiques de type C sont en général très émergents. Ils présentent deux nettes arrivées d’ondes avec un délai d’arrivées variant de la seconde à plusieurs dizaines de secondes et caractérisées par des ordres d’amplitudes variables entre les composantes verticale et horizontales du signal. La première arrivée est en général impulsive et contient des hautes fréquences. La seconde arrivée est suivie d’une coda sismique avec une décroissance progressive en amplitude et en fréquence. Le contenu fréquentiel est variable. Les signaux sismiques les plus longs contiennent

uniquement des très basses fréquences (autour de 2 Hz) tandis que ceux qui ne durent que quelques secondes peuvent être définis au-delà de 100 Hz. La forme de l’enveloppe est asymétrique avec une augmentation très rapide suivie d’une diminution plus lente.

Figure 3.6. Exemples de signaux sismiques de type C détectés sur les glissements de Super-Sauze (gauche) et de

Valoria (droite), et respectivement par les réseaux sismiques locaux SISMALP (Thouvenot et al. 1990) et INGV. Même présentation qu’en Fig. 3.4, avec la date, la magnitude, la localisation et la distance de l’épicentre au glissement de terrain. Les lignes bleues et vertes représentent les arrivées des ondes P et S.