III.1) Trajet du front d'onde (cas de deux terrains)
Le cas le plus simple rencontré en sismique
réfraction est celui de deux terrains isotropes séparés
par un plan parallèle à la surface du sol. L'interface entre ces
deux milieux se situe à une profondeur e1. Dans le milieu
supérieur, l'onde sismique se propage avec une vitesse V1 et avec une
vitesse V2 dans un milieu inferieur telle que V1<V2.Par souci de
simplicité, alors supposons également que l'épaisseur du
deuxième milieu est infinie.
On observe sur la figure 12 que le premier front d'onde
à toucher l'interface est celui qui a le rayon e1. Il atteint la
frontière verticalement sous la source. Il existe un point d'incidence
critique correspondant à un angle critique ic tel que sin
ic=V1/V2.Tous les fronts d'ondes, lorsqu'ils atteindront l'interface
à ce point se diviseront en deux parties, l'une étant
réfléchie de l'interface vers la surface et l'autre étant
réfractée dans le second milieu. L'autre partie
réfractée se déplacera désormais le long de la
frontière à une vitesse V2. A partir de ces ondes
réfractées, de nouvelles ondes remonteront à la surface et
pourront y être enregistrées par les géophones
implantés en surface.
Les ondes réfractées, ou plutôt les fronts
d'onde, ont leur centre à l'interface verticalement en dessous de la
source. Sur la figureIV.4, le point C représente le lieu du début
de la réfraction. Au passage du front d'onde, du milieu 1 au milieu 2,
on note une distorsion de l'enveloppe dans le nouveau milieu. LL'
représente l'enveloppe du front d'onde pour le second milieu. Du point
C, (figure 12) une partie de l'énergie est réfractée vers
la surface. Ceci se traduit, pour le premier milieu, par le fait que
l'enveloppe des ondes réfractées (EL) est en avance sur le trajet
des ondes directes. De même, les enveloppes MF et NP (figure 12) des
ondes réfractées sont elles aussi plus en avance que les trajets
directs. Les points C, E, F, P et S sont les lieux où les ondes directes
et réfractées arrivent en même temps. Les géophones
(G), placés en surface, captent le temps pris par l'onde longitudinale
pour parcourir les différents trajets AG1...AGn. L'instant de
l'ébranlement T = 0, l'arrivée des fronts d'onde aux
géophones TG1...TGn et les distances AG1...AGn,
nous permettent de tracer les dromochroniques (graphique temps-distances) en
portant en abscisse les distances et en ordonnée les temps de parcours
correspondants (figure 13). Les pentes des deux segments de la dromochronique
fournissent les valeurs des vitesses V1 et V2.
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Figure 12 : Position des fronts d'ondes (onde
longitudinale), cas de deux terrains séparés par un plan
horizontal.
Figure 13 : Dromochroniques dérivées du
schéma de la figure 12
Le graphique (figure 13), dérivé du
schéma des fronts d'onde de la figure 12, nous fournit les vitesses des
deux milieux. Ce sont des vitesses réelles, car les terrains sont
parallèles et isotropes.
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