Améliorer l'imagerie sismique en réduisant les ondes de surface

L'imagerie sismique, c'est un peu comme essayer de voir ce qui se passe sous terre depuis la surface. C'est super utile pour des trucs comme trouver du pétrole, surveiller les tremblements de terre et comprendre ce qui se passe sous nos pieds. Mais voilà, un gros souci. Les ondes de surface, qui sont comme des invités indésirables à une fête, étouffent souvent les signaux importants qu'on veut capter. Ces ondes de surface peuvent imiter les sons des réflexions qu'on souhaite vraiment entendre. Du coup, c'est galère d'obtenir une image claire de ce qui se passe en dessous.

#Le plan : faire taire les voisins bruyants

On a pondu un super plan en deux étapes pour réduire ces ondes de surface chiantes. D'abord, on transforme nos récepteurs en sources virtuelles grâce à une méthode appelée interférométrie sismique. Ça nous aide à comprendre à quoi ressemblent les ondes de surface. Ensuite, on soustrait ces ondes estimées de nos données pour clarifier les réflexions qu'on veut voir. En plus, on ajoute une petite touche : on utilise les résultats qu'on vient d'obtenir comme point de départ pour une nouvelle série de ce processus. Pense à ça comme un jeu vidéo où tu passes des niveaux-à chaque fois, tu te rapproches un peu plus de l'objectif ultime.

#Le terrain de jeu : où on a testé notre idée

On a testé notre approche sur un jeu de données de réflexion sismique 2D de Scheemda, dans la province de Groningen aux Pays-Bas. En comparant notre travail avec les données originales, on a pu voir à quel point notre astuce marchait bien. Spoiler : on a trouvé un moyen de réduire significativement les ondes de surface, ce qui rend beaucoup plus facile de voir les réflexions et de comprendre ce qui se cache en dessous.

#Le problème du bruit

Les enquêtes sismiques sont souvent embêtées par les ondes de surface, qui peuvent être agaçantes. Ces ondes se déplacent à travers le sol et produisent du bruit qui peut encombrer nos données, cachant les réflexions essentielles pour faire des images de ce qu'il y a dessous. C'est comme essayer d'entendre ta chanson préférée à un concert où quelqu'un chante faux juste à côté de toi.

#Solutions traditionnelles : les anciennes méthodes

Avant, les gens utilisaient quelques méthodes traditionnelles pour gérer les ondes de surface. Ils pouvaient utiliser des filtres qui se concentrent sur certaines fréquences, mais parfois ça ne marche pas. Imagine utiliser une passoire pour attraper de gros morceaux, mais laisser passer les petits trucs. Pas top ! Quand les ondes de surface se dispersent, c'est encore plus tricky de les enlever.

#Entrée en scène : l'interférométrie sismique

Et maintenant, voici l'interférométrie sismique, ou SI pour les intimes. C'est un nom technique pour une astuce maligne. Cette méthode aide à récupérer les données des ondes de surface en croisant les signaux de différentes sources. Pense à ça comme écouter discrètement une conversation pour capter les sujets principaux abordés. On peut ensuite utiliser ces infos pour soustraire les ondes de surface de nos enregistrements originaux.

#Suppression récursive des ondes de surface par interférométrie (RISS)

On a mis au point une petite variante de SI avec notre méthode qu'on appelle Suppression récursive des ondes de surface par interférométrie, ou RISS. Ça sonne classe, non ? Mais en fait, ça veut juste dire qu'on applique notre processus plusieurs fois pour affiner les données. Chaque étape nous rapproche des réflexions claires qu'on veut. Imagine peler un oignon ; chaque couche que tu enlèves apporte de la clarté à ce qu'il y a à l'intérieur.

#Notre étude de terrain à Scheemda

Dans notre quête pour débarrasser les données sismiques des ondes de surface, on s'est rendus à Scheemda. En 2022, on a installé notre matériel, avec un vibrateur comme source et des géophones pour enregistrer les données. On a veillé à ce que tout soit bien placé pour capter efficacement les ondes sismiques. Pense à ça comme mettre en place la scène parfaite pour un concert pour s'assurer que tout le monde entend bien la musique.

#Le processus sismique : étape par étape

1. Collecte de données : D'abord, on a collecté les données sismiques avec notre vibrateur comme source. Les géophones faisaient office d'oreilles, écoutant les ondes qui traversaient le sol.

2. Récupération des ondes de surface : On a appliqué l'interférométrie sismique pour découvrir où se cachaient les ondes de surface dans nos enregistrements. C'est comme tirer le rideau pour voir d'où vient tout ce bruit.

3. Soustraction des ondes de surface : Après avoir identifié les ondes de surface, on les a soustraites de manière adaptative de nos enregistrements originaux. Cette étape est cruciale car elle nous permet de faire taire les ondes de surface bruyantes tout en gardant les réflexions importantes.

4. Itération du processus : Au lieu de s'arrêter après un tour de soustraction, on a répété le processus en utilisant les données nettoyées comme nouveau point de départ. C'est là que la partie récursive entre en jeu, nous permettant d'affiner encore plus les résultats.

5. Ajustements finaux : Après avoir appliqué notre technique, on a fait quelques ajustements finaux pour améliorer la clarté des réflexions pour une meilleure interprétation.

#Les résultats : ce qu'on a trouvé

Après avoir appliqué RISS à nos données de Scheemda, on était super contents des résultats. Les ondes de surface étaient significativement atténuées, ce qui a donné des images plus nettes des structures sous-surface. C'est un peu comme nettoyer les fenêtres d'une maison ; tout d'un coup, tout ce qui est dehors devient beaucoup plus facile à voir.

#Comment RISS se compare aux autres méthodes ?

Pour voir comment notre méthode se comparait, on a examiné des techniques traditionnelles comme le muting chirurgical et le filtrage f-k. Bien que le muting chirurgical puisse être utile, il ne réussit souvent pas à enlever complètement les ondes de surface. Le filtrage f-k peut aussi poser des problèmes, car il est difficile de régler les bons paramètres pour les plages de fréquence. Notre approche RISS se distingue comme étant purement basée sur les données, ce qui signifie qu'elle s'adapte aux données sans avoir besoin de devinettes.

#Conclusion : l'avenir de l'imagerie sismique

En fin de compte, notre technique de Suppression récursive des ondes de surface par interférométrie s'est révélée très efficace pour améliorer l'imagerie sismique. En utilisant des méthodes basées sur les données, on améliore non seulement la qualité des réflexions sismiques mais on rend aussi le processus plus efficace.

Alors la prochaine fois que tu entendras parler d'imagerie sismique, souviens-toi : on ne fait pas juste du bruit-on fait des vagues, discrètement !

#Remerciements

On remercie les agences de financement qui ont rendu cette recherche possible et nos partenaires techniques qui ont fourni le matériel nécessaire. Également, un grand merci aux habitants de Groningen de nous avoir permis de mettre en place notre terrain de jeu sismique dans leurs jardins !

#Disponibilité des données

Si tu es curieux et que tu veux voir les données qu'on a utilisées ou les codes qu'on a développés, ils sont disponibles en ligne pour tous ceux qui veulent plonger plus profondément dans le monde de l'imagerie sismique. Cherche juste le dépôt 4TU.ResearchData, et tu trouveras notre travail qui t'attend !

Cet article a exploré le monde de l'imagerie sismique et les méthodes innovantes développées pour améliorer la clarté des réflexions sous-surface en s'attaquant au défi posé par les ondes de surface. Avec notre méthode de Suppression récursive des ondes de surface par interférométrie, on espère ouvrir la voie à une imagerie sismique plus claire et plus efficace à l'avenir, rendant les mystères souterrains un peu moins mystérieux. Ça a été une aventure sismique, et le voyage ne fait que commencer !