Quantification de la génération de bruits microsismiques dans la bande côtière et implications pour l'imagerie sismique : apport de la mesure acoustique distribuée sur fibre optique

Overview & Synopsis

Les océans et mers, qui représentent plus de 70% de la surface de la terre sont jonchés de câbles à fibre optique exploités par les réseaux de télécommunications et malgré cette instrumentalisation massive, les fonds océaniques restent relativement inconnus. Depuis une vingtaine d'années, l'intérêt pour les systèmes de capteurs acoustiques distribués (DAS) ne cesse d'augmenter grâce à leur capacité à transformer ces câbles en capteurs sismiques capables de mesurer des perturbations extérieures. Ces interrogateurs DAS peuvent mesurer les interactions acoustiques (sous forme de taux de déformation) le long d'un câble à fibre optique. Ils fournissent une grande ouverture de détection pour l'acquisition de données acoustiques et sismiques à haute résolution dans les domaines temporel et spatial, à terre ou en milieu marin ; l'enregistrement peut se faire sur une large gamme de fréquences (du mHz au kHz) à une résolution spatiale de l'ordre du métrique.Dans notre étude, nous exploitons un câble de 42 km situé au large de Toulon, France, allant de la marge (0 m) jusqu'à la plaine abyssale (2500 m). Ainsi, nous quantifions précisément les ondes de gravité océaniques voyageant jusqu'à la côte, qui se réfléchissent, et mènent à la génération de sources microsismiques (SM) dites « côtières ». En moyenne, 30% de ces ondes sont réfléchies à la côte ; leur intensité influe sur celle du bruit microsismique généré localement, et leur azimut à un impact sur la position des SM qui dominent les enregistrements. Par ailleurs, cette analyse a montré une forte diversité de vitesses apparentes utilisables pour produire une imagerie. Dans un deuxième temps, nous cherchons à comprendre l'impact de ces changements de position des SM sur les vitesses apparentes que l'on sélectionne. Nous montrons que la vitesse réelle (i.e. la vitesse la plus faible) est toujours identique, quelle que soit la puissance de la houle, ce qui montre qu'il existe en tout temps des sources le long de la côte. Par ailleurs, lorsque nous pointons la plus haute énergie - habituellement utilisé lors de tomographies traditionnelles, quelques différences apparaissent (quelques centaines de m/s). Nous montrons qu'il existe plusieurs sources sur des diagrammes de pointée traditionnels. De ce fait, nous avons fait une tomographie en utilisant 900 capteurs linéaires issus d'un segment perpendiculaire à la côte, où la sensibilité de la fibre est maximale. Puis nous avons fait un autre modèle en utilisant des vitesses apparentes, corrigé d'un angle correspondant à la position de source dominante par rapport au câble. Nous montrons qu'il y a des différences significatives entre ces 2 modèles, de quelques centaines de m/s à presque 1000 m/s lorsqu'on augmente en profondeur.