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UNIVERSITÉ MARIEN NGOUABI ---------------------- FACULTÉ DES SCIENCES ET TECHNI

UNIVERSITÉ MARIEN NGOUABI ---------------------- FACULTÉ DES SCIENCES ET TECHNIQUES ---------------------- DÉPARTEMENT DE GEOLOGIE ---------------------- MASTER II GÉOSCIENCES ---------------------- PARCOURS : GÉOSCIENCES APPLIQUÉES Exposé de Géophysique INTRODUCTION A LA SISMIQUE REFRACTION ET REFLEXION PARTICIPANTS MOUKENGUE MAKELE Lionnel BAMBI MATALA Louise MAPOUKA Espoir DZIONO Ruth LITOUNDZI Gerfel NGOUBILI Nadia MAYIMA Benjamin SAYI Jessica TSOMO MFOUTOU Gaby Meschac PLAN I. INTRODUCTION II. DEVELOPPEMENT 1. Bref aperçu sur des ondes sismiques 2. Principe général de la sismique 3. Différentes méthodes sismiques a. Sismique réfraction b. Sismique réflexion 4. Déroulement de la sismique et matériel utilisé 5. Traitement des données sismiques 6. Domaines d’application 7. Avantages et limites III. CONCLUSION IV. BIBLIOGRAPHIE I. INTRODUCTION La Géophysique utilise toutes les méthodes de la physique pour obtenir des informations sur des zones difficiles d’accès du globe. Ces méthodes géophysiques sont basées sur les variations ou les contrastes spatiaux des différents paramètres physiques des roches ( densité, résistivité, ….). Elles utilisent soit des signaux d’origine naturelle (comme la PS), soit artificielle ( induits par l’homme). Ces dernières sont employées sur terre, en mer , dans l’air ou en forage. Notre travail est basé sur les méthodes géophysiques d’origine artificielle, principalement les méthodes de prospection sismique. La prospection sismique est une méthode utilisée en Géophysique permettant de visualiser les structures géologiques en profondeur grâce à l’analyse des échos d’ondes sismiques. II. DEVELOPPEMENT 1- Bref aperçu sur des ondes sismiques L’onde sismique est une transmission d’une perturbation d’un milieu ou d’un matériau par rapport à sa position d’équilibre. On distingue deux catégories d’ondes : les ondes de volume et les ondes de surface.  Les ondes de volume : Ce sont des ondes qui se propagent dans le sous-sol. Leur vitesse de propagation dépend du matériau traversé et augmente, d’une manière générale avec la profondeur car le matériau traversé devient plus dense. Ces ondes regroupent les ondes primaires (P) ou de compression et les ondes secondaires (S) ou de cisaillement.  Ondes de surface : Elles sont encore appelées ondes guidées, principalement les ondes de Rayleigh et les ondes de love. Elles apparaissent en surface dans des milieux hétérogènes et anisotropes; moins rapide que les ondes de volume mais amplitude plus forte. En prospection sismique, on ne prend en considération que les ondes P et les ondes S. 2- Principe général de la sismique La prospection sismique vise comme but l’établissement de l’échographie du sous-sol. La méthode sismique consiste à provoquer un ébranlement (ou un choc) sur le sol à l’aide d’une source sismique, à enregistrer et à observer en surface les différentes informations à partir des capteurs ou récepteurs. La source sismique peut être soit une dynamite placée dans un petit forage de profondeur raisonnable telle qu’il y ait pas de dégâts en surface, soit à l’aide de la chute d’un poids sur la surface du sol, soit à l’aide des camions vibrateurs. Cliquez sur l'icône pour ajouter une image 3- Différentes méthodes sismiques Il existe trois méthodes sismiques, à savoir la sismique réfraction, la sismique réflexion et la diagraphie acoustique. NB: La troisième méthode ne fait pas l’objet de notre exposé. a. Sismique réfraction La sismique réfraction ou grand angle permet, à travers la mesure des temps de propagation des ondes sismiques entre la source et le récepteur, de définir les propriétés du milieu traversé telles que la vitesse du milieu et la géométrie de celui-ci. La sismique réfraction utilise la propagation des ondes le long des interfaces entre les niveaux géologiques. Elle permet d'estimer le modèle de vitesse et le pendage des couches. Elle est actuellement limitée dans le domaine pratique à des objectifs dont la profondeur est inférieure à 330 m.  Principe de la sismique réfraction la sismique réfraction repose sur la réfraction de l’onde incidente émise depuis une source et enregistrée au niveau d’un récepteur. Le principe de la sismique réfraction se base sur la première loi de Snell-Descartes appliquée à la sismique : La sismique réfraction utilise les ondes de compression qui sont réfractées au toit des couches et permettent le calcul des vitesses sismiques de ces couches ainsi que leur épaisseur. b. Sismique réflexion Elle est une méthode de prospection qui consiste à effectuer des ébranlements dans le sol et à observer en surface les ondes réfléchies. La profondeur de pénétration varie de quelques mètres à plusieurs dizaines de km et le pouvoir de résolution est généralement très satisfaisant. Principe de la sismique réflexion La sismique réﬂexion, permet de repérer des " réﬂecteurs " à la verticale du point d'origine des ondes. Ces " réﬂecteurs "(ou interfaces) sont des surfaces qui renvoient les ondes à cause d'un changement assez brutal des propriétés physiques (densité, élasticité) du sous-sol. Ces surfaces de discontinuité peuvent être des limites de couches sédimentaires, ou des zones hétérogènes au sein d'une roche. C'est pourquoi cette technique permet de déﬁnir avec précision la structure "superﬁcielle". La sismique réﬂexion, elle, complète cette connaissance par des informations sur les réﬂecteurs plus profonds. 4- Déroulement de la sismique et matériel utilisé Le déroulement dépend du type de milieu à étudier.  En milieu onshore : L’acquisition peut se faire en 2D, c’est-à-dire en ligne, en alternant les sources avec les capteurs, à distance égale ou encore en 3D, c’est-à-dire que les sources peuvent être disposées en lignes et les capteurs en colonnes.  En milieu offshore : on crée un ébranlement à partir d’air gun (canon à air comprimé) ou water gun (canon à eau) ou encore vapor choc (stream gun). Les sources et les capteurs sont placés dans les streamers (flûtes), donc les ondes sismiques générées par les sources vont se propager dans le sol et les signaux sont enregistrés par les capteurs appelés hydrophones. Il y a d’autres dispositifs que les géophysiciens ajoutent sur les streamers pour éviter qu’ils s’entrecroisent surtout à cause de l’action des vagues. Les distances entre les sources et les capteurs doivent être calculées et respectées afin d’éviter les angles critiques qui ne vont conduire qu’à des réfractions. Les données collectées sont en format SEG-D. Elles doivent être traitées. Pour le matériel, on a des sources, des récepteurs, le laboratoire Système en milieu offshore Poids Dynamite Vibroseis Géophone: récepteur Géophone L’acquisition des données conduit à l’obtention de la section sismique. La section sismique ainsi obtenue est en format SEG-D. Elle est non interprétable. Section sismique après réfraction Section sismique après réflexion 5- Traitement des données sismiques Il consiste à nettoyer les données, donc éliminer les bruits et les multiples dans le but d’extraire les informations utiles. Ce traitement se fait en une succession d’étapes suivantes :  Edition et prétraitement : pre-processing ;  Correction statique (pour l’élimination de la zone altérée, surtout en milieu onshore), correction dynamique et de pendage : avant sommation (pre-stack) ;  Corrections d’obliquité (Correction Normal Move Out, NMO);  Analyse de vitesses;  Sommation en couverture multiple : rassembler toutes les images générées par les tirs ;  Suppression des traces sismiques qui sont vues plus d’une fois ;  Suppression ou atténuation des bruits jusqu’à avoir l’information nette ;  Traitement après sommation, migration (la remise en place des Points Milieux Communs ou ramener les événements sismiques à leur position initiale : CDP (Common Depth Point) ou CMP (Common Mid Point). Après le traitement sismique, on obtient alors des données interprétables. L’interprétation exige des connaissances en Géologie Interprétation stratigraphiqu e Identification d'unités sédimentaires Interprétatio n structurale Identification de failles, plis, chevauchements, … 6- Domaines d’application Sismique réfraction La sismique réfraction est utilisée :  dans la recherche du substratum rocheux (en Génie-civil);  dans la localisation des zones fracturées et faillées (en tectonique);  dans la reconnaissance des aquifères (en Hydrogéologie);  dans la recherche minière;… Sismique réflexion La sismique réflexion est utilisée dans les domaines suivants:  exploration pétrolière (onshore et offshore);  exploration minière (mines solides);  hydrogéologie (position de la nappe, structure du réservoir, limite, fracturation/altération); 7- Avantages et limites Avantages  La sismique réfraction permet de mettre en évidence les discontinuités majeures;  Elle montre la superposition des assises;  Elle est peu coûteuse, rapide de mettre en place; Limites La sismique réfraction ne donne pas plus de détails sur le type de :  discordances;  plis;  failles et même la nature de roches; Faible profondeur d’investigation, maxi 330m… La sismique réfraction Avantages La sismique réflexion apporte bien plus de détails sur le temps fait par les ondes pour atteindre les surfaces des couches et la profondeur de celles-ci; Elle précise par ailleurs la nature des roches du sous-sol; La sismique réflexion donne l’allure structurale des assises et le type de discordances (ravinement, angulaire,..) Grande profondeur d’investigation;… La sismique réflexion Limites • La sismique réflexion requiert un lourd investissement financier: méthode très coûteuse; • Elle est une méthode inappropriée aux faibles profondeurs,… III. CONCLUSION De ce qui précède, la géophysique, selon le but visé, utilise non seulement les méthodes électriques, … mais aussi les méthodes sismiques (la réfraction et la réflexion) qui visualisent les structures profondes grâce à l’analyse des échos d’ondes sismiques uploads/Geographie/ expose-methodes-sismiques-final 1 .pdf