elements de sismique ii master gc 2009

7/31/2019 Elements de Sismique II Master Gc 2009

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EXPLORATION SISMIQUE

Mthodes dimagerie sismiquepropagation des ondes

rayon sismique

31/03/2009 Saad Bakkali FST TANGER 1

Structure Interne de la Terredes hodochrones aux couches

Structure Superficielle de la crote

de la discontinuit Moho aux profils sismiques


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LES ONDES SISMIQUES

Lopacit de la TerreLa terre est semi-transparente aux ondesvibrationnelles


Le transport de linformationDe linformation des profondeurs

est ainsi transporte la surface dela Terre.

Dcodage de cette information


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Le mouvement des particules

Ondes de volume Onde P : onde compressive 5 km/s surface Onde S : onde cisaillante 3 km/s surface


Ondes de surface Onde LQ : onde cisaillante 2.9 km/s

surface

Onde LR : onde complexe 2.7 km/ssurface


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La propagation des ondes

Notion de front donde Front donde : particules vibrant en phase Principe de Huygens : construction dun


ront on eNotion de rayons Rayons : trajectoire perpendiculaire aux fronts

donde Temps de propagation : vitesse de

propagation


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Fronts donde

Surface de vibration Principe de Huygens



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Les rayons sismiques Rayon sismique = rayon optique


Temps de propagation mme en milieuinhomogne.

Vibrations P et S

Vecteur lenteur


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Milieu discontinu : un interface

Rupture du front donde Conversion des ondes


critique Rayons et temps

encore valables


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Lois de Descartes (Snell)

Milieu vitesse V1 Milieu vitesse V2 Onde acoustique


horizontale

Onde rflchie Onde rfracte Continuit de la composante horizontale

du vecteur p


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Lois de Descartes (Snell)

Milieu vitesse V1 Milieu vitesse V2 Onde compressive P


ou cisaillante verticale SV Onde rflchie Onde rfracte Continuit de la composante horizontale

du vecteur p


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Angle Critique

Si la vitesse du milieu infrieur estplus forte que la vitesse du milieusuprieur, il existe un


angle critique


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Milieux discrets vers milieuxcontinus


Equation du rayon sismique si v(z) en utilisant Descartes

Extension la gomtrie sphrique


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Structure de vitesse en profondeur


tructure radiale


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Cas dun interface superficiel

Dtection du moho : onde


schma de propagation avec une ondedirecte, une onde rflchie et une onde conique


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Hodochrone : temps versus distance Dtection du moho : temps


calcul des temps de propagation de londe directe, de londe rflchie et de londeconique.

H1 et V1

V2


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Disposition dacquisition

Exprience de sismique marteau(quelques dizaines de mtres deprofondeur)



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Enregistrement et analyse

Distance critique Distance dintersect


T=1/V2 * x + 2H1 *(1/V12-1/V2

2)1/2

Ti=2H1 cos ic1/V1

si autres couches

+ 2H2 cos ic2/V2 +


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Cas dun interface pent

Lacquisitionse fait dans lesdeux sens et


permet dedtecter unpendage

ventuel


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Disposition dacquisition marine

Acquisition sur une flte sismiquetrane partir dun bateau portantun canon air



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Exemple terrestre Acquisition sismique plus complexe


18 KM


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ECHOS VERTICAUX

Section offset nul


Un chenal identifi

au-dessous du fond

ocanique


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Approche sismique-rflexion

cho sonar : ondesrflchies


La courbure

Ambiguit temporelleLe temps aller-retour plutt que

la vitesse sert de calage vertical


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Analyse de vitesse par NMO

Normal Move-Out



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Sommation detraces

Arrangement pourpoint milieu commun


Sommation etdtection des horizons


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Migration


Cas des interfaces pents


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Image sismique du sous-sol


De la monotrace la multitrace en sommation ou en migration


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Interprtation sismique

Des profilssismiques

linterprtation


s sm que :

dtection des

diverses

structures

gologiques


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Interprtation

structurale et


g o og que


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Conclusion

Ondes sismiquesun outil dinvestigation


Structures diffrentes chellesDe la terre globale la couche superficielle


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Mthode de sismique-rflexionAprs avoir identifi une zone dintrt o la subsurface doit tre dcrite, une quipe

dploie sur le terrain un cble pouvant dpasser les 2 4 kms de long et raliser untrou pour dposer une charge explosive une profondeur de 6 30 m. Une chargede 1 25 kg dexplosifs est mise en action grce une dclencheur lectrique

(blaster) qui provoque le tir (shot) et lenregistrement simultan des sismogrammesou traces provenant du cble.

Ce cble est parcouru par un grand nombre de paires de fils lectriques apportant lessignaux lectriques en bout de cble. Ces paires sortent du cble des distances de


m o p us eurs g op ones son connec s en grappe pour onner un s gna

lectrique correspondant un groupe de capteurs pouvant aller juqu 27 capteurs.Tenant compte de la longueur du cble, nous pouvons trouver de 48 196 groupessur un cble.

Les signaux lectriques sont traits par des amplificateurs et des numriseurs dans uncamion de terrain avant dtre emport au laboratoire pour traitement orient vers

ltude des ondes rflchies.

En conclusion, le rsultat est la gnration de signaux sismiques intervals rguliers surune ligne droite passant par un tir. Ces traces sont enregistres partir du tempsorigine du tir.


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Mthode de sismique-rfractionLquipement est le mme que celui utilis pour une exprience de sismique rflexion

mais la distance entre le tir et les stations sismiques est grande par rapport laprofondeur dtude envisage, si bien que le trajet des ondes est essentiellementhorizontal alors quil tait principalement vertical en sismique rflexion.

Les ondes coniques et les ondes rfractes pntrent une zone forte vitesse ce quiconduit des angles critiques lors de leur retour vers la surface de la Terre.

Lutilisation de lexploration de sismique-rfraction est donc plus restreinte et rclame dessources importantes pour pouvoir enregistrer un signal de grandes distances. Le


dploiement peut tre suivant des gomtries dventail plutt que de lignes de

manire traquer les ondes coniques suivant les diffrents besoins.Par extension, la dtection des dmes de sel qui correspondent des zones forte

vitesse est aussi classe en mthode de rfraction bien que la rflexion anglecritique ne soit pas ncessaire.

En conclusion, le rsultat est la gnration de signaux sismiques intervals rguliers surune ligne droite ou en ventail loin du tir. Ces traces sont enregistres partir dutemps origine du tir.

E l ti i i


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Exploration sismique Premires prospections: Baron Roland Etvs premiresbalances en 1888 conduisant des explorations gravimtriques ds

1900 aux USA avec un succs mitig jusquen 1924 o le dme NASHfut dcouvert aux USA conduisant la premire dcouverte de ptroleen 1926.

Thories des ondes sismiques : Ds 1678, travail deHooke sur la rhologie mais dveloppement de la thorie des ondeslastiques pas avant 1818-1828 avec les travaux de Cauchy et de


Poisson. Dveloppements importants en 1899 (Knott) et 1907 (Wiechertet Zoeppritz) pour les ondes de volume et 1885 (Rayleigh), 1911 (Love)et 1924 (Stoneley) pour les ondes de surface.

Dtection exprimentale : Premire dtections des ondes deRayleigh par Mallet en 1848 et 1851 mais premires expriences pourles ondes de volume en 1878 (Abbot) et 1885 (Milne ou Gray) effectuantles premires lignes de capteurs. A cette occasion fut soulign lintrtpour la dcouverte du sous-sol. La discrimination entre les ondes P etondes S date de 1900 (Hecker).


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Exploration ptrolire Dtection de minerais par Fessenden

ds 1914-1917 (Titanic en 1912) Sismogrammes sensibles en 1914 par

Mintrop en Allemagne en autres pourlocaliser les batteries


Explosion des brevets entre 1920 et1926 conduisant la GeophysicalResearch Corporation, puis auxdveloppements de de la Society ofExploration Geophysics


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Premires sismiques rfractions Onde rfracteSignal normal et signal

prcurseur caractristiquedes ondes coniques signede prsence de milieu


rap e onc e se ans ce

cas. Camion dacquisitionTrois gophones contrls par

une acquisition en 1930.

Etapes


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Etapes

technologiques


Enregistrements avec faille coupant

le deuxime rflecteur.

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