Recherche de variations saisonnières de la sismicité liées au chargement hydraulique d’une faille par exploration systématique d’une base de données de signaux sismiques (Deep Learning)

De nombreuses observations tendent à montrer que les fluides sous pression dans la croûte ont un rôle important dans le contrôle de la sismicité – par exemple, observation d’une sismicité induite dans les exploitations industrielles mettant en jeu des fluides sous pression dans des volumes où la contrainte tectonique ne peut être négligée. Cette sismicité est un facteur bloquant pour les projets d’utilisation de la chaleur géothermique profonde, projets qui émergent dans le cadre de la nécessaire transition énergétique. Mais bien au-delà de ces applications, l’action des fluides pressurisés est aussi un processus invoqué dans le déclenchement des séismes lents dans les zones de subduction, par exemple, et son étude est nécessaire pour mieux les comprendre.

Cette proposition de stage se place dans le cadre de l’étude des relations entre chargement hydraulique et sismicité commencée sur la faille du Vuache à Annecy. Des observations convergentes tendent en effet à montrer que le segment de cette faille situé immédiatement au nord d’Annecy est mis sous pression hydraulique par un aquifère en charge, aquifère dont le sommet est situé sur la montagne de la Mandallaz (pli chevauchant jurassien au nord d’Annecy). Cette mise sous pression a pu contribuer au déclenchement du séisme d’Epagny (M 5.3 en 1996), dont les répliques montrent une migration de plus de 3 km en 15 jours. Depuis, 2 stations du RAP (Réseau Accélérométrique Permanent) ont été implantées dans la zone épicentrale, l’une d’entre elle étant dans la zone la plus active. Plusieurs années (7 ans) de données sont maintenant disponibles. L’objectif de ce stage est de rechercher les microséismes locaux enregistrés par ces stations pour détecter les éventuelles variations saisonnières du taux de sismicité local. Si ces variations existent, nous essaierons par la suite de les relier aux variations saisonnières du chargement hydraulique.

Dans un premier temps, il faudra extraire les données enregistrées en continu de la base de données du RAP. Ensuite il faudra utiliser des algorithmes de détection de signaux sismiques pour identifier les microséismes locaux. Un détecteur sans modèle basé sur l’entropie du signal sismique sera d’abord utilisé ; nous utiliserons ensuite l’apprentissage en profondeur (Deep Learning) pour reconnaître des modèles dans le champ d’ondes enregistré par une station unique. Cette procédure sera utilisée sur la période la plus longue possible, supérieure à un an, de façon à pouvoir mettre en évidence des variations saisonnières de la sismicité.

Ce sujet fait donc appel à des connaissances en traitement du signal, informatique, intelligence artificielle, physique, sismologie et sciences de la terre. Il permet d’expérimenter des techniques nouvelles et performantes d’exploration de grosses bases de données, qui sont maintenant utilisées dans de très nombreuses applications.

Indemnité de stage maximale non chargée ; stage peut avoir lieu à Grenoble ou au Bourget.
Contact : Jean-Luc.Got univ-smb.fr