Inversion des formes d'ondes 3D élastiques pour la caractérisation multi-paramétres du sous-sol

par Theodosius marwan Irnaka

Projet de thèse en Terre Solide

Sous la direction de Romain Brossier et de Ludovic Metivier.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Institut des Sciences de la Terre (laboratoire) depuis le 31-01-2017 .


  • Résumé

    L'inversion des formes d'ondes est une méthode inverse permettant d'ituliser des enregistrements sesmique pour produire des images hautes résolution du sol. La résolution fu probléme inverse sous forme linéarisée repose sur l'utilisation massive du probléme direct : la simulation des ondes sismiques dans des milieux complexes. Aux échelles crustales, la plupart des applications d'inversion reposent aujourd'hui sur une approximation acoustique de la Terre. Les dévelopments récents des formalismes d'inversion, de la qualité den données, des calculateurs et des environements terrestres toujours plus complexes à imager vont pouvoir permettre d'utiliser une physique élastique plus réaliste. Aux échelles crustales pour l'exploration, le choix de la méthode numérique optimale pour ces simulation n'est cependant pas Claire. Alors que les differences-finies appraissent comme les plus flexible pour la physique acoustique, les complexités associée à la physique élastique (topographies complexes, effets de surface libre et modélisation des ondes de surfaces, conversions d'ondes, zones altérées et forts gradients de vitesses) ne permettent pas de conclure facilement sur la ou les méthodes les plus approproées. L'objectif du projet est donc de prendre en main plussieurs méthodes de modélisation (codes de simulation 3D existant pour des méthodes de difféerences-finies, élément finis continus spectraux, éléments finis discontinus), d'en apprehender les potentialités, et de mettre en oeuvre ces méthodes sur des cas tests de complexités croissants représentatifs de cibles crustales à imager. L'analyse des performances (flexibilité, facilité de mise en oeuvre, precision, cout de calcul) devra permettre de mieux cerner les méthodes optimates à utilizer pour les applications d'imagerie.

  • Titre traduit

    3D elastic full waveform inversion for subsurface characterization


  • Résumé

    Full-waveform inversion in one of inverse methods using seismic records to provide high resolution images of subsurface. The result of this inverse problem can be achieved in linearized form based on the massive usage of forward problem: seismic waves simulation in complex medium. At the crustal scales, most of full-waveform inversion application nowadays is based on acoustic wave approximation of the earth. Increasing development in inversion method, data quality, complex terrestrial environments and computational power enabled us to use more realistic elastic wave simulation. For crustal scale explorations, the best choice for the most optimal numerical method for these simulation is not yet clear. While finite-difference method is well known for its flexibility for acoustic wave simulation, the complexities associated with elastic wave simulation (complex topographies, surface waves modeling, wave conversions, altered zones and strong velocity gradients) make the method is no longer the best choice for all cases. This research aims to perform several numerical modeling (using available 3D simulation codes: finite differences, discontinues galerkin finite element and spectral element), to grasp the potential and implement these methods on increasing complexity of representative test cases. Performance analysis (flexibility, ease of implementation, accuracy and calculation cost) should allow better definition of the optimal methods for seismic imaging applications.