CHAPITRE 1
INTRODUCTION
La discrimination des signaux sismiques est l'un des sujets
les plus étudiés de la sismologie. Ceci est dû à son
importance dans plusieurs domaines, particulièrement dans le
contrôle de l'applicabilité du traité d'interdiction
complète des essais nucléaires (CTBT: Comprehensive Nuclear
Test-Ban Treaty). Ce dernier, par le biais du système de surveillance
international (IMS: International Monitoring System) et des techniques de la
discrimination des signaux sismiques, vise la détection, la localisation
et l'identification des différents événements sismiques
à travers le monde.
Afin d'aboutir la tâche de la discrimination des signaux
sismiques, pour un réseau sismologique donné, deux points
cruciaux doivent être accomplis: le premier consiste
àchercher les discriminants les plus adéquats et le
deuxième point concerne l'automatisation
de la procédure de discrimination afin, d'une part,
d'analyser en temps réel les enregistrements sismiques et, d'autre part,
de réduire les efforts nécessaires à leur examen.
1.1 Evénements sismiques et réseaux
sismologiques
1.1.1 Evénements sismiques
Notre planète est constamment secouée par des
tremblements de terre. Parmi lesquels, il y a certains qui font peser de graves
menaces sur les populations vivant dans les régions affectées.
Ils peuvent semer la mort en détruisant des habitations, des
édifices publics, des ponts, des barrages ou en déclenchant de
glissements catastrophiques de terrains. Cependant, il y a des milliers ne
causant aucun dommage. Entre ces deux genres de tremblements de terre
(désastreux ou non), des questions relatives à la nature des
séismes ont préoccupé les sismologues. Ceci a permis de
tirer des principes de base qui ont servi de point de départ à
l'application des méthodes sismiques en géophysique
appliquée. Et avec le développement théorique et
technologique au niveau des ondes sismiques, la sismologie
a devenu, d'une manière vitale, une part contributive
à la compréhension de la tectonique des plaques, à
l'étude de la structure interne de la terre, à la
prévision des tremblements de terre, à l'exploration des
gisements et même un moyen de contrôle de certains traités
internationaux tel que le CTBT.
Les ondes sismiques sont des ondes élastiques pouvant
traverser un milieu sans le modifier durablement. Aujourd'hui, on distingue
trois catégories de sources des signaux sismiques en fonction de leur
origine : tectonique, volcanique et artificielle.
1. Les Sources tectoniques: constituent la source principale
des signaux sismiques. Leurs effets au niveau terrestre apparaissent sous forme
de tremblements de terre (séismes tectoniques). Ces derniers sont les
plus fréquents, les plus dangereux et posent des problèmes
complexes aux scientifiques chargés de découvrir les moyens de
les prévoir. Leur principale cause est liée à la
tectonique des plaques et aux contraintes engendrées par les mouvements
d'une douzaine de plaques majeures et mineures constituant la croûte
terrestre. La plupart de ces séismes se produisent aux limites des
plaques, dans les zones où une plaque glisse le long d'une autre. Les
séismes associés aux zones de subduction représentent
presque la moitié des séismes destructeurs de la terre et
dissipent 75 % de l'énergie sismique de la planète. En dehors de
ces zones, les séismes tectoniques se produisent dans des contextes
géologiques différents. Ainsi, Les dorsales
médio-océaniques sont le siège de nombreux séismes,
d'intensité modérée, dont le foyer est relativement
superficiel (moins de 100 km de profondeur). Ces tremblements de terre sont
rarement ressentis par l'être humain et ne représentent que 5 %
environ de l'énergie sismique de la planète. Autres points
à travers le monde connaissent certaine sismicité liée
principalement à un domaine complexe de chaînes montagneuses
jeunes et élevées.
2. Les Sources volcaniques: constituent une autre source des
tremblements de terre naturels dits séismes volcaniques. Ces derniers se
manifestent lorsque le magma s'accumule dans la chambre magmatique d'un volcan.
Tandis que le sommet du volcan se soulève et que les flancs s'inclinent,
des ruptures dans les roches comprimées sont
révélées par une multitude de micro-séismes.
L'étude de tels événement a con-
duit à la création d'une autre branche de la
sismologie dite sismologie volcanique.
3. Les Sources artificielles: sont dues aux activités
humaines telles que la constitution d'énormes réserves d'eau
derrière des barrages, le pompage de fluides profonds, les centrales
hydro-électriques, l'extraction minière ou les explosions
nucléaires souterraines. On note que de faibles séismes se
produisent de temps en temps lors de l'effondrement de galeries de mines
abandonnées.
Les explosions chimiques, d'une part, avec ses deux types
à savoir, les explosions de tirs simples (single shot explosions) et les
explosions en cascade ou avec micro-retard (ripple-fired explosions), et les
explosions nucléaires, d'autre part,
restent les plus grandes sources (en terme d'énergie) des
signaux sismiques dus àl'activité humaine. Ces
explosions sont, généralement, définies par une
libération
instantanée d'une énergie concentrée. La
réponse du terrain entourant la source entraîne la
génération des ondes sismiques propageant dans le sol en
créant trois sortes d'énergie sismique: l'énergie de
l'explosion, l'énergie d'ordre tectonique induite par l'explosion et
finalement le spall Doglas [87].
1.1.2 Réseaux sismologiques
Un réseau sismologique est un ensemble de
sismomètres pour lesquels les données sont captées dans un
récepteur central. Et selon le type de transmission de données,
unidirectionnel ou bidirectionnel, on pourra définir deux types de
réseaux:
1. Les réseaux sismiques physiques: consistent à
transmettre en temps réel les données, relatives à un
événement sismique, vers une station centrale pour
l'enregistrement et l'analyse (figure (1.1)). La transmission de données
pourra se faire à travers le réseau téléphonique,
les liaisons radios ou un réseau informatique spécifique. Les
dernières conceptions de ce type de réseaux font la transmission
de données via l'internet et peuvent travailler dans le cadre d'une
architecture client/serveur.
Connection Station centrale
Sismomètrepermanente
Sismomètre
Sismomètre
Sismomètre
Sismomètre
Figure 1.1: Schéma d'un réseau sismique
physique
Station sismique considérée comme station
centrale
Station sismique
Station sismique
Station sismique
Station sismique
Réseau de communication
Figure 1.2: Schéma d'un réseau sismique
virtuel
une station donnée (figure (1.2)). Ainsi, pour
n'importe quelle station du réseau, on pourra collecter, enregistrer et
analyser les données parvenues des autres stations sismiques du
réseau. Ceci permet de surpasser les différences existantes entre
le réseau local, régional et global.
On note qu'une station d'un réseau sismique virtuel
pourra être considérée comme une station centrale de
traitement et dans ce cas, on trouve le cas du réseau sismique
physique.
Malgré les différences citées ci-dessus,
la localisation avec une certaine précision des événements
sismiques, l'alerte sismique et le contrôle de la sismicité
restent les principales finalités recherchées pour n'importe quel
type de réseaux sismiques.
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