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Wavefield gradients and small-scale heterogeneities
Comme toutes les sources sismiques produisent non seulement des translations mais aussi ses gradients, c'est-à-dire des déformations et des rotations, ces trois mouvements sont également cruciaux en sismologie. Seule la mesure de tous ces mouvements permet d'accéder complètement au mouveme...
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| Auteurs principaux : | , , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Wavefield gradients and small-scale heterogeneities / Sneha Singh; sous la direction de Yann Capdeville |
| Publié : |
2020 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
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| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Sciences de la terre : Nantes : 2020 |
| Sujets : |
| Résumé : | Comme toutes les sources sismiques produisent non seulement des translations mais aussi ses gradients, c'est-à-dire des déformations et des rotations, ces trois mouvements sont également cruciaux en sismologie. Seule la mesure de tous ces mouvements permet d'accéder complètement au mouvement du sol. Toutefois, contrairement aux translations, les déformations et les rotations sont affectées par des hétérogénéités locales à petite échelle, telles que des inhomogénéités géologiques, des topographies de surface et des cavités. Dans ce travail, nous étudions l'effet des hétérogénéités à petite échelle sur les gradients de champ d'onde dans le contexte de problèmes à la fois direct et inverse. Dans le contexte du problème direct, nous montrons que les structures à petite échelle peuvent affecter la phase, l'amplitude et le temps de parcours des gradients de champ d'onde. Cependant, l'effet des structures à petite échelle sur un récepteur donné peut être capté par un tenseur J, qui ne dépend pas de la source et du temps. Par conséquent, J peut être déterminé par une inversion linéaire. Une fois trouvé, il peut également être utilisé pour corriger tous les futurs gradients de champ d'onde au niveau de ce récepteur. Dans le contexte du problème inverse, nous montrons que les déformations et les rotations n'apportent pas d'améliorations substantielles aux inversions complètes de la forme d'onde. Elles peuvent récupérer le même modèle que celui des déplacements lorsque le nombre de données est suffisant (pour les rotations) et lorsque les récepteurs sont placés loin des hétérogénéités (pour les déformations et les rotations). Lorsque les récepteurs sont placés près des hétérogénéités, le modèle récupéré à partir des gradients de champ d'onde n'est pas correct. Since all seismic sources produce not only translations but also its gradients, i.e strains and rotations; all three motions are equally crucial in seismology. Only with the measurement of all these motions can ground motion be completely accessed. Unlike translations, however, strains and rotations are shown to be affected by local small-scale heterogeneities, such as geological inhomogeneities, surface topographies, and cavities. In this work, we study the effect of small-scale heterogeneities on wavefield gradients in the context of both forward and inverse problems. In the context of the forward problem, we show that small-scale structures can affect phase, amplitude, and travel time of the wavefield gradients. However, the effect of small-scale structures at any given receiver can be captured by a tensor J, which does not depend on source and time. Therefore, J can be determined through linear inversion. Once found, it can also be used to correct all future wavefield gradients at that receiver. In the context of the inverse problem, we show that strains and rotations do not bring substantial improvements to full waveform inversions. They can recover the same model that is recovered from displacements when the number of data is sufficient (for rotations) and when the receivers are placed far away from heterogeneities (for both strains and rotations). When the receivers are placed near heterogeneities, the model recovered from wavefield gradients is not correct. |
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| Variantes de titre : | Gradients de champ d'ondes et hétérogénéités à petite échelle |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de Planétologie et Géosciences (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Éric Beucler (Président du jury) ; Eléonore Stutzmann, Céline Hadziioannou (Membre(s) du jury) ; Ana Ferreira, Romain Brossier (Rapporteur(s)) |
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