Etude de la structure globale de la terre profonde aux grandes échelles par les modes propres : du manteau inférieur à la graine

Study of the deep earth structure of the earth at large scale, using normal modes : from the lower mantle to the inner core

• Auteur / Autrice : Julien Roch
• Direction : Geneviève Roult, Eric Clévédé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sismologie

Vibrations

Géodynamique

Terre -- Manteau inférieur

Mots clés libres

Méthode des perturbations HOPT [High order perturbation theory]

Sismogrammes synthétiques

Terre, rotation et ellipticité

Résumé

La sismologie est un outil privilégié pour sonder les profondeurs de la Terre, et ainsi mieux comprendre sa dynamique. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés sur les modes propres de la Terre et tout particulièrement les modes propres très basses fréquence. En effet, dans la partie basse du spectre, les modes ont la particularité d'être sensible jusqu'au noyau interne. Dans le contexte d'une Terre latéralement hétérogène, les modes sont constitués en singlets groupés en multiplets (modes dont les fréquences sont proches, et dont les déplacements associés ont un comportement similaire). Le positionnement spectral des singlets au sein d'un multiplet est l'expression directe de l'asymétrie de la structure du globe et de ses caractéristiques quantitatives. Afin d'étudier la structure tridimensionnelle de la Terre profonde, nous avons analysé, dans un premier temps, les données des séismes de Sumatra de 2004 (9. 3), du Chili de 2010 (8. 8) et du Japon de 2011 (9. 0) afin de construire un catalogue de fréquences propres et de facteurs d'atténuation. Dans un second temps, nous avons porté la méthode HOPT et la méthode d'inversion du Neighborhood Algorithm (NA) sur la grille de calcul européenne EGI. Cette procédure nous permet d'explorer l'espace des paramètres de façon précise et surtout dans un temps très acceptable. Nous présentons aussi une méthode originale pour étudier l'éventuelle rotation différentielle de la graine basée sur la variation de la fréquence des singlets au cours du temps

Seismology is a very efficient tool for probing the deep Earth structure, and to better understand its dynamics. In this thesis, we focused on normal modes of the Earth and especially the very low frequency modes. Particularly, in the lower part of the spectrum, the modes are sensitive to the inner core. In the context of a laterally heterogeneous Earth, the modes are made of singlets grouped into multiplets (modes whose frequencies are close, and whose movements were associated with similar behavior). The spectral position of the singlets within a multiplet is the direct expression of the asymmetry of the structure of the earth and its quantitative characteristics. In order to study the three dimensional structure of the deep Earth, we have analyzed, at first, normal modes data from the 2004 Sumatra earthquake (9. 3), 2010 Chilean earthquake (8. 8) and 2011 Japan earthquake (9. 0) to build a catalog of eigen-frequencies and attenuation factors. In a second step, we adapt the HOPT method and the Neighborhood Algorithm (NA) on the EGI European Grid. This procedure allows us to explore the parameter space in detail and especially in a time very acceptable. We also present a new method to study the possible differentiel rotation of the inner-core based on the singlets frequency variation over time.