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Pierre-François Roux

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

Conclusions et perspectives

Méthodes sismologiques pour l'étude de la fracturation dans les glaciers Alpins

Glaciers d'Argentière et du Gorner

Pierre-François Roux

Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique Université de Savoie, Chambéry, France

Le Bourget du Lac, 3 mars 2008

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(2)

Conclusions et perspectives

Plan de l'exposé

1

Introduction

2

La sismicité profonde comme indice du frottement basal

3

Inuence du jökulhlaup sur la sismicité

4

Corrélation de bruit au glacier d'Argentière

5

Conclusions et perspectives

(3)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Plan de l'exposé

1

Introduction Motivations

Fracturation dans les glaciers alpins Objectifs scientiques

Sites et instrumentation Caractéristiques des signaux

2

La sismicité profonde comme indice du frottement basal

3

Inuence du jökulhlaup sur la sismicité

4

Corrélation de bruit au glacier d'Argentière

5

Conclusions et perspectives

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(4)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Cadre

Contexte général Développement :

d'instruments de méthodes

pour l'étude des mouvements gravitaires

Application aux glaciers alpins

(5)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Fracturation et séismes glaciaires

Diérents mécanismes de fracturation Fracturation thermique

Ouverture de crevasses Hydrofracturation Frottement basal . . .

Séismes glaciaires

Onde émise au sein de la masse de glace

Mesurer ces séismes permet de caractériser l'un de ces mécanismes

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(6)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Études précédentes

Ce qui a été étudié jusque là. . .

Neave et Savage (1970) : sismicité = ouverture de crevasses

Weaver et Malone (1979) ; Deichmann et al. (2000) : sources localisées en profondeur

La sismicité de surface domine mais il existe des sources en

profondeur

(7)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Objectifs

. . .et ce que nous avons étudié . . .

1

Frottement basal : localisation et caractérisation de séismes profonds

2

Hydrofracturation et modications du champ de contraintes : inuence des variations de pression d'eau

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(8)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Méthodes d'antennes

Principe de base

Signal cohérent d'un capteur à l'autre . . .

. . .mais décalé du temps de propagation nécessaire entre les deux sismomètres.

Intérêt des antennes Aspect pratique

Précision accrue (information

relative)

(9)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Glacier d'Argentière et instrumentation

Glacier d'Argentière

Glacier tempéré de 10 km de long et d'environ 19 km

2

de surface

Importante chute de séracs Galeries creusées dans le lit rocheux, ≈ 5 m sous la base du glacier

Accès unique à la base du glacier

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(10)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Glacier d'Argentière et instrumentation

Dispositif d'acquisition 9 sismomètres

courte-période, verticaux Enregistrement simultané et continu sur un mois (de décembre 2003 à janvier 2004)

Pas de résolution verticale

(11)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Glacier du Gorner et instrumentation

Sens d’écoulement

Gornergletscher

Glacier polythermal de 14 km de long

Convergence de deux glaciers (Grenz et Gorner) Formation d'un lac supra-glaciaire (Gornersee chaque printemps, et vidange rapide

(jökulhlaup) en juin/juillet

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(12)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Jökulhlaup : dénition et ordres de grandeur

D'après Sugiyama et al. (2007)

Dénition

Jökull (glacier) et hlaup (lit. "explosion") Voie supra-, intra- ou sub-glaciaire

Caractéristiques de la vidange Volume du lac :

≈ 4 . 10

6

m

3

Surface ≈ 0 . 3 km

2

Hauteur d'eau augmente

juste avant la vidange

(Huss et al., 2007)

(13)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

Glacier du Gorner et instrumentation

90 91 92 93

Northing (km)

623 624 625 626 627 628 629 630

Easting (km)

Campagnes de terrain organisées par l'ETH Zürich (2004, 2006, 2007) 14 sismomètres courte-période à trois composantes, dont un en forage Couplage avec mesures GPS, hauteur d'eau, sismique active . . . Données acquises en déclenchement

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(14)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

La sismicité à Argentière

Normalized spectrum

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Frequency (Hz) Velocity (m s−1)

0.0 0.5 1.0

Time (s)

11 DEC 2003 00h13

0.84 ARG1 0

Deux principaux types de séismes

Signaux courts, impulsifs, contenus dans la bande spectrale 10 40 Hz (fracturation ?)

Signaux longs, complexes et d'amplitude élevée.

Spectre varie avec le

temps (chutes de séracs)

(15)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

La sismicité à Argentière

0.00.1 0.20.3 0.40.5 0.60.7 Time (s)

(3)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Frequency (Hz) (3) 0

Velocity (µm s−1)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 (2)

Normalized spectrum

0 5 10 15 20 25 30 35 40

(2)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

(1)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

(1)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Time (s)

(1) (2) (3)

Deux principaux types de séismes

Signaux courts, impulsifs, contenus dans la bande spectrale 10 40 Hz (fracturation ?)

Signaux longs, complexes et d'amplitude élevée.

Spectre varie avec le temps (chutes de séracs)

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(16)

Conclusions et perspectives Caractéristiques des signaux

La sismicité du Gorner

4IME S

$EEP EVENT

4IME S

3URFACE EVENT

0 3

0 3 2AYLEIGH

Classication

Séismes de surface : onde de surface dominante &

faibles ondes de volume Séismes profonds : ondes de volume dominantes &

faible onde de surface

Séparation suivant des

critères spectraux (Walter

et al., 2008)

(17)

Conclusions et perspectives

Plan de l'exposé

1

Introduction

2

La sismicité profonde comme indice du frottement basal Méthode développée

Application au glacier du Gorner : complément d'information Application au Glacier d'Argentière

3

Inuence du jökulhlaup sur la sismicité

4

Corrélation de bruit au glacier d'Argentière

5

Conclusions et perspectives

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(18)

Conclusions et perspectives

Méthode de recherche sur grille en trois étapes

3 étapes en un coup d'÷il. . .

Mesure des décalages temporels pour N

s

séismes

Calcul des décalages théoriques pour N

v

modèles de vitesse

Calcul de la densité de probabilité sur la position des N

s

sources et le modèle de vitesse

On recherche le modèle de vitesse et les localisations qui ajustent au mieux

les données

(19)

Conclusions et perspectives

Calcul des décalages temporels

2117.6 2117.8 2118.0 2118.2 2118.4

Northing (km)

958.0 958.5 959.0 959.5

Easting (km) 2000

2100 2200

2300 2300

2300

−0.2

−0.1 0.0 0.1 0.2

Time delay (s)

2480 2490 2500 2510 2520 2530

Time (s) 0

Amplitude (arbitrary units)

2480 2490 2500 2510 2520 2530

Étape I

Diérentes méthodes (temporelles, fréquentielles)

Méthodes temporelles : minimisation de la variance de la diérence des deux traces maximisation de l'intercorrélation Précision inférieure au pas d'échantillonnage

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(20)

Conclusions et perspectives

Calcul des décalages temporels

0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

Normalized RMS

−0.08 −0.06 −0.04 −0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 Time lag (s)

RMS

b

Interpolated RMS Discrete RMS 0

Velocity (m s−1)

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Time (s)

Signal

a

Chan. #1 Chan. #2

Étape I

Diérentes méthodes (temporelles, fréquentielles)

Méthodes temporelles :

minimisation de la

variance de la diérence

des deux traces

maximisation de

l'intercorrélation

Précision inférieure au pas

d'échantillonnage

(21)

Conclusions et perspectives

Calcul des décalages temporels

−1.0

−0.5 0.0 0.5 1.0

Cross−correlation

−0.025 0.000 0.025

Time lag (s)

Cross−correlation

−1.0

−0.5 0.0 0.5 1.0

Normalized amplitude

−0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Time (s)

Signal

Étape I

Diérentes méthodes (temporelles, fréquentielles)

Méthodes temporelles : minimisation de la variance de la diérence des deux traces maximisation de l'intercorrélation Précision inférieure au pas d'échantillonnage

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(22)

Conclusions et perspectives

Calcul des décalages temporels

Étape I

Diérentes méthodes (temporelles, fréquentielles)

Méthodes temporelles :

minimisation de la

variance de la diérence

des deux traces

maximisation de

l'intercorrélation

Précision inférieure au pas

d'échantillonnage

(23)

Conclusions et perspectives

Calcul des décalages théoriques

τ

ij

= T

j

− T

i

= Z

Pj

v(s)

1

ds − Z

Pi

v (s)

1

ds

Étape II

Décalage théorique entre les capteurs i et j (τ

ijcal

) Chaque point du MNT = source potentielle Diérents modèles de vitesse

⇒ calcul des temps de parcours (Podvin et Lecomte, 1991 ; Monteiller et al., 2005)

Tracé de rai ⇒ prise en compte de la topographie

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(24)

Conclusions et perspectives

Calcul des décalages théoriques

Étape II

Décalage théorique entre les capteurs i et j ( τ

ijcal

) Chaque point du MNT = source potentielle Diérents modèles de vitesse

⇒ calcul des temps de parcours (Podvin et Lecomte, 1991 ; Monteiller et al., 2005)

Tracé de rai ⇒ prise en

compte de la topographie

(25)

Conclusions et perspectives

Calcul des décalages théoriques

Étape II

Décalage théorique entre les capteurs i et j ( τ

ijcal

) Chaque point du MNT = source potentielle Diérents modèles de vitesse

⇒ calcul des temps de parcours (Podvin et Lecomte, 1991 ; Monteiller et al., 2005)

Tracé de rai ⇒ prise en compte de la topographie

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(26)

Conclusions et perspectives

Calcul de la densité de probabilité

E = X

ij

ijobs

− τ

ijcal

|

2

σ

2ij

ρ( X

1

, ..., X

Ns

, V

1

, ... V

M

) ∝ exp − E

σ

ij

: écart-type sur les données ; τ

ijobs

: décalages mesurés ; τ

ijcal

: décalages calculés

Étape III

Calcul de la densité de probabilité ρ pour :

N

s

séismes

N

v

modèles de vitesse (M valeurs de vitesse de propagation)

⇒ 3N

s

+ N

v

paramètres à considérer

Extraction des lois

marginales

Densité de probabilité

complètement calculée

(27)

Conclusions et perspectives

Localisation des séismes profonds

90.8 91.2 91.6 92.0

Northing (km)

627.6 628.0 628.4 628.8

Easting (km)

Trois essaims de séismes profonds

Deux sont localisés à l'intérieur du réseau, à l'interface glace-roche (Walter et al., 2008) Le troisième est situé en bordure du glacier

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(28)

Conclusions et perspectives

Localisation des séismes profonds

2200 2400 2600

Altitude (m)

0.0 0.5

Distance (km)

A−A’

90.6 90.8 91.0 91.2 91.4 91.6 91.8 92.0

Northing (km)

627.5 628.0 628.5 629.0

Easting (km)

A

A’

Trois essaims de séismes profonds

Deux sont localisés à

l'intérieur du réseau, à

l'interface glace-roche

(Walter et al., 2008)

Le troisième est situé en

bordure du glacier

(29)

Conclusions et perspectives

Localisation des séismes profonds

90.8 91.2 91.6 92.0

Northing (km)

627.6 628.0 628.4 628.8

Easting (km)

Trois essaims de séismes profonds

Deux sont localisés à l'intérieur du réseau, à l'interface glace-roche (Walter et al., 2008) Le troisième est situé en bordure du glacier

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(30)

Conclusions et perspectives

Essaim 3

2200 2400 2600

Altitude (m)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Distance (km)

A−A’

90.5 91.0 91.5 92.0

Northing (km)

627.5 628.0 628.5 629.0

Easting (km)

A

A’

(31)

Conclusions et perspectives

Application de la méthode

2200 2400 2600

Altitude (m)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Along path coord. (km) A−A’

90.5 91.0 91.5 92.0

Northing (km)

627.5 628.0 628.5 629.0

Easting (km)

A

A’

dx = dy = dz = 10 m V

glace

= 3600 m . s

1

V

roche

= 3900 m . s

1

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(32)

Conclusions et perspectives

Application de la méthode

(33)

Conclusions et perspectives

Stick-slip

stick-slip

Existence de points froids à l'interface glace - roche (Goodman et al., 1979)

1

Accumulation de contrainte cisaillante

2

Rupture

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(34)

Conclusions et perspectives

Fracturation mode I

250 300 350 400

Pressure (m H2O)

27/06 29/06 01/07 03/07 05/07 Date

Water pressure

Flotation level

Drainage

D'après Walter et al. (2008)

Relation avec la hauteur d'eau Variations diurnes / nocturnes de la hauteur d'eau

Séismes lorsque la hauteur d'eau diminue

Plus de séismes après

l'initiation de la vidange

(35)

Conclusions et perspectives

Fracturation mode I

fracturation en extension (mode I ; Walter et al. (2008))

Hauteur d'eau élevée ⇒ découplage entre le glacier et le lit rocheux Hauteur d'eau faible : frottement sur le lit rocheux ⇒ déformation fracturation en mode I de la glace basale

compatibilité avec les diagrammes de radiation

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(36)

Conclusions et perspectives

La sismicité à Argentière

0 4000 8000 12000

Cumulative nb.

15 22 29 5

December 2003 January 2004 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Nb. events / hour

Forte émissivité du glacier (13 930 évènements détectés)

Détection des séismes par STA/LTA (Allen, 1978) Nombre moyen de séismes par heure : 19.34

Pas de cycle jour / nuit

(37)

Conclusions et perspectives

Localisation : essaims de séismes

2117.5 2118.0 2118.5

Northing (km)

958.0 958.5 959.0 959.5

Easting (km) Average PDF

1 2 3 4 5 6 7 8

PDF (x 10−5 m−2)

2117.5 2118.0 2118.5

Northing (km)

958.0 958.5 959.0 959.5

Easting (km) Mean Std. Dev.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Mean standard deviation (m)

dx = dy = dz = 30 m

V

glace

= 2100 m.s

1

, V

roche

= 2300 m.s

1

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(38)

Conclusions et perspectives

Localisation : chutes de séracs

2117.8 2117.9 2118.0 2118.1 2118.2 2118.3

Northing (km)

958.3 958.4 958.5 958.6 958.7 958.8 958.9 Easting (km)

Average PDF

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PDF (x 10−4 m−2)

2117.8 2117.9 2118.0 2118.1 2118.2 2118.3

Northing (km)

958.3 958.4 958.5 958.6 958.7 958.8 958.9 Easting (km)

Mean Std. Dev.

0 10 20 30 40

Mean standard deviation (m)

(39)

Conclusions et perspectives

Localisation : chute de séracs

#1 #2

20 40 60 80 100 PDF (x 10−5 m−2)

#3

−0.04

−0.02 0.00 0.02

Time delay (s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Pair #

#1

#2

#3 0

Velocity (µm s−1)

0 5 10 15 20 25

Time (s)

#1

#2

#3

Chan. #1

13.8

Vitesse d'avalanche ≈ 12 m . s

−1

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(40)

Conclusions et perspectives

Magnitudes locales

OG03 ARG

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0.1037 Chan. #1

Disp. (µm)

0

0.1482 OG03

Détermination d'une loi d'atténuation

log A = a + c log ∆

a : dépend de la station c : caractérise l'atténuation géométrique

∆: distance source - station

Utilisation de séismes régionaux

(d

OG03−ARG

= 20 km)

(41)

Conclusions et perspectives

Magnitudes locales

100 101 102 103

Occurences

−3.0 −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 Magnitude

Gutenberg-Richter (détection modélisée avec une loi de type Gumbel (Marsan et al., 2008)) m

c

= − 1 . 6 ; b = 1 . 2

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(42)

Conclusions et perspectives

Mécanismes proposés

Sources possibles des séismes localisés

Chutes de séracs

Ouverture de crevasse

Sources profondes

(stick-slip)

(43)

Conclusions et perspectives

Mécanismes proposés

Image LGGE - C. Vincent

Sources possibles des séismes localisés

Chutes de séracs Ouverture de crevasse Sources profondes (stick-slip)

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(44)

Conclusions et perspectives

Mécanismes proposés

2118.0

Northing (km)

958.5 959.0

Easting (km)

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 4.8

PDF (x 10−4 m−2) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Time (s) 11/12/2003

03/01/2004

Densité de probabilité de 28 séismes

Sources possibles des séismes localisés

Chutes de séracs

Ouverture de crevasse

Sources profondes

(stick-slip)

Mauvaise couverture

instrumentale ⇒ pas de

détermination des mécanismes

au foyer

(45)

Conclusions et perspectives

Plan de l'exposé

1

Introduction

2

La sismicité profonde comme indice du frottement basal

3

Inuence du jökulhlaup sur la sismicité Sismicité au glacier du Gorner Localisation des séismes de surface Variations des observables

Origine de ces variations ?

4

Corrélation de bruit au glacier d'Argentière

5

Conclusions et perspectives

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(46)

Conclusions et perspectives

Évolution de la sismicité avec l'initiation de la vidange

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Cumulative nb.

15/06 22/06 29/06 01/07

Cumulative number of icequakes

Évolution temporelle de la sismicité

Grand nombre de séismes enregistrés

Accélération de la sismicité

après l'initiation de la

vidange

(47)

Conclusions et perspectives

Sismicité de surface

1 2 3 4 5 6

Sensor #

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Time (s) Signal windowing

Onde de surface cohérente Fenêtrage

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(48)

Conclusions et perspectives

Méthode de localisation

−0.5 0.0 0.5 1.0 1.5

Norm. Amp. (m s

−1

)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Time (s) 1

2 3 4 5 6

Sensor #

90.0 90.5 91.0 91.5 92.0

Northing (km)

627.0 627.5 628.0 628.5 629.0 Easting (km)

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Maximum RMS

(49)

Conclusions et perspectives

Incertitudes

90.5 91.0 91.5 92.0

Northing (km)

627.0 627.5 628.0 628.5 629.0 Easting (km)

Distance uncertainty

0 200 400

Distance uncertainty (m)

90.5 91.0 91.5 92.0

Northing (km)

627.0 627.5 628.0 628.5 629.0 Easting (km)

Azimuthal uncertainty

0 10 20

Azimuthal uncertainty (

o

)

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(50)

Conclusions et perspectives

Localisation

−0.5 0.0 0.5 1.0 1.5

Norm. Amp. (m s−1)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Time (s) 1

2 3 4 5 6

Sensor #

90.0 90.5 91.0 91.5 92.0

Northing (km)

627.0 627.5 628.0 628.5 629.0 Easting (km) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Maximum RMS

Observables 2 observables :

amplitude crête-à-crête

de la trace somme

vitesse apparente

(51)

Conclusions et perspectives

Amplitude crête-à-crête

90.5 91.0 91.5 92.0

Northing (km)

627.0 627.5 628.0 628.5 629.0

Easting (km)

Before

90.5 91.0 91.5 92.0

627.0 627.5 628.0 628.5 629.0

Easting (km)

After

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Norm. peak−to−peak amp.

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(52)

Conclusions et perspectives

Vitesse apparente

90.5 91.0 91.5

Northing (km)

627.5 628.0 628.5 629.0

Easting (km)

Before

90.5 91.0 91.5

Northing (km)

627.5 628.0 628.5 629.0

Easting (km)

After

1400 1600

Mean apparent velocity (m.s

−1

)

(53)

Conclusions et perspectives

Modication du champ de contraintes

D'après Sugiyama et al. (2007)

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(54)

Conclusions et perspectives

Augmentation de la hauteur d'eau

D'après Sugiyama et al. (2007)

(55)

Conclusions et perspectives

En résumé. . .

Sources possibles

Trajets source-stations plus complexes Sources plus supercielles

Milieu plus saturé en eau . . .

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(56)

Conclusions et perspectives

Plan de l'exposé

1

Introduction

2

La sismicité profonde comme indice du frottement basal

3

Inuence du jökulhlaup sur la sismicité

4

Corrélation de bruit au glacier d'Argentière Méthode

Application à Argentière Discussion

5

Conclusions et perspectives

(57)

Conclusions et perspectives

Corrélation de bruit sismique

Relation corrélation ↔ fonction de Green

Corrélation d'un champ aléatoire

∝ fonction de Green (Lobkis et Weaver, 2001)

Cas milieu ouvert et absorbant (Terre) :

Diusion (coda) Homogénéïsation spatiale (temps longs)

Symétrie des fonctions de corrélation Corrélation ⇒ parties causales et acausales

Asymétrie ⇔ bruit directif (Pedersen et al., 2007)

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(58)

Conclusions et perspectives

Données

Pré-traitements

Correction instrumentale

Égalisation spectrale entre 2 Hz et 15 Hz Binarisation

Corrélation

(59)

Conclusions et perspectives

Corrélation sur 72 heures

Fonctions de corrélation

50 100 150 200 250 300 350

Range (m)

−4 −2 0 2 4

Time lag (s)

−4 −2 0 2 4

Time lag (s)

Positions des maxima

50 100 150 200 250 300 350

Range (m)

−2 −1 0

Time lag (s)

50 100 150 200 250 300 350

−0.4 −0.2 0.0 Time lag (s)

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(60)

Conclusions et perspectives

Dérive instrumentale

Dérive déterminée par corrélation

−1.8

−1.6

−1.4

−1.2

−1.0

−0.8

−0.6

−0.4

−0.2 0.0

Time lag (seconds)

15/12 22/12 29/1201/01 08/01

Dérive déterminée avec un séisme tectonique

−2.0

−1.6

−1.2

−0.8

−0.40.00.4

Time delay (s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 Pair #

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sensor #

0 3 6 9 12 15

Time (s)

(61)

Conclusions et perspectives

Variations du maximum de corrélation

2117.6 2117.8 2118.0 2118.2 2118.4

Northing (km)

958.0 958.5 959.0 959.5

Easting (km)

2000

2100 2200

2300

2300 2300

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

Max. correlation

15/12 22/12 29/12 01/01 08/01

Date

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

Stacked max. correlation

0 4 8 12 16 20

Time (hours)

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(62)

Conclusions et perspectives

Deux sources de bruit distinctes ?

2117.6 2117.8 2118.0 2118.2 2118.4

Northing (km)

958.0 958.5 959.0 959.5

Easting (km)

2000

2100 2200

2300

2300 2300

(63)

Conclusions et perspectives

Deux sources de bruit distinctes ?

60 80 100 120 140 160 180

Azimuth (

o

)

15/12 22/12 29/1201/01 08/01 Date

60 80 100 120 140 160 180

Azimuth (

o

)

0 4 8 12 16 20 Time (hours) 1200

1600 2000 2400 2800

Apparent velocity (m s

−1

) 15/12 22/12 29/1201/01 08/01

Date

1600 2000 2400 2800

Apparent velocity (m s

−1

) 0 4 8 12 16 20

Time (hours)

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(64)

Conclusions et perspectives

Deux sources de bruit distinctes ?

2117.6 2117.8 2118.0 2118.2 2118.4

Northing (km)

958.0 958.5 959.0 959.5

Easting (km)

2000

2100 2200

2300

2300 2300

(65)

Conclusions et perspectives

Deux sources de bruit distinctes ?

15/1222/1229/1201/0108/01

Date

−0.025 0.000 0.025 Time lag (s) 0

4 8 12 16 20

Time (hour)

−0.005 0.000 0.005 Time lag (s)

−0.6

−0.4

−0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−0.2 −0.1 0.0 0.1 0.2

Time lag (s) 19h−4h

−1.0

−0.5 0.0 0.5 1.0 1.5

Normalized correlation

10h−15h

−1.0

−0.5 0.0 0.5 1.0

−0.2 −0.1 0.0 0.1 0.2

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(66)

Conclusions et perspectives

Variations dans la sismicité ?

2117.6 2117.8 2118.0 2118.2 2118.4

Northing (km)

958.0 958.5 959.0 959.5

Easting (km) 2000

2100 2200

2300

2300 2300

100 200

Common detections

15/12/03 22/12/03 29/12/0301/01/04 08/01/04

80 100 120 140

Common Detections

0 4 8 12 16 20

Time (hours) 0.0

0.1 0.2 0.3 0.4

Max. Correlation

0.1 0.2 0.3

Max. Correlation

0 4 8 12 16 20

Stacks

(67)

Conclusions et perspectives

Sources de sismicité

Sources cycliques Crevassage

Thermo-fracturation . . .

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(68)

Conclusions et perspectives

Lien avec les écoulements d'eau ?

Réseau d'écoulement sous-glaciaire Conduites forcées et torrent naturel

Collection d'eau : variation temporelles ?

Proximité des conduites avec le

réseau

(69)

Conclusions et perspectives

Plan de l'exposé

1

Introduction

2

La sismicité profonde comme indice du frottement basal

3

Inuence du jökulhlaup sur la sismicité

4

Corrélation de bruit au glacier d'Argentière

5

Conclusions et perspectives

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(70)

Conclusions et perspectives

Conclusions

Sources profondes

Recherche sur grille prenant en compte la topographie Localisation à proximité de l'interface glace / roche Activité localisée en essaims

Corrélation avec des multiplets

⇒ Mécanismes profonds (stick-slip, fracturation mode I)

(71)

Conclusions et perspectives

Conclusions

Sources de surface Recherche sur grille

Deux observables : amplitude crête-à-crête et vitesse apparente Corrélation avec l'occurence de la vidange

⇒ Modication du champ de contraintes

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(72)

Conclusions et perspectives

Conclusions

Corrélation de bruit

Caractérisation de toute la sismicité

Informations sur le milieu de propagation et les erreurs instrumentales Mise en évidence d'une cyclicité diurne

Lien avec la sismicité ou les écoulements d'eau ?

(73)

Conclusions et perspectives

Conclusions

Synthèse

Les méthodes d'antennes sont un bon outil pour les mouvements gravitaires

La corrélation de bruit complète l'information

Pierre-François Roux Fracturation dans les glaciers alpins

(74)

Conclusions et perspectives

Perspectives

Perspectives

Nécessité de mieux contraindre les vitesses de propagation Localisation des sources de bruit

Meilleure couverture instrumentale Mesures annuelles

Relocalisation relative

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