Doctorat (H/F) surveillance de la sismicité induite dans le Fossé rhénan

Description du Poste
Sujet De Thèse Le fossé rhénan supérieur (URG) abrite un nombre croissant d'installations d'extraction géothermique profonde, qui impliquent toutes une manipulation des fluides souterrains et présentent un risque de sismicité induite. Malgré une large couverture de surveillance, les modèles élastiques (Vp, Vs, densité) des zones d'intérêt pour l'exploitation des réservoirs géothermiques profonds ne disposent pas de la résolution nécessaire à une localisation fiable des événements, et les catalogues établis à partir de la méthode classique de détection des premières arrivées présentent une faible concordance entre les différentes approches de relocalisation indépendantes. Cette thèse de doctorat aborde ces deux problématiques selon trois axes : (i) l'enrichissement des observables du catalogue par des attributs directionnels extraits par analyse de polarisation et traitement de réseaux ; (ii) la modélisation de phases sismiques complexes : réflexions, conversions, ondes guidées dans le cadre de la théorie asymptotique (solveurs eikonaux) ; (iii) le déploiement de jusqu'à 120 nœuds sismiques dans des zones critiques, avec un accès potentiel aux enregistrements DAS, en tant que repères locaux de contrôle qualité. Les résultats attendus sont un modèle élastique 3D actualisé des réservoirs profonds de l'URG, un catalogue soumis à un contrôle de qualité avec des localisations d'événements améliorées, et un atlas des phases du champ d'ondes associé qui soutient directement l'évaluation des risques sismiques pour les opérations souterraines en cours et prévues dans la région.
Objectifs1. Identifier, analyser et modéliser les phases complexes du champ d'ondes de la zone cible ; les utiliser conjointement avec les attributs directionnels pour réévaluer le tri des données du catalogue, améliorer la localisation des événements et réduire les incohérences de relocalisation entre les différentes méthodes observées dans les catalogues existants (+ utilisation potentielle des explosions dans les carrières) 2. Mettre à jour le modèle élastique 3D (Vp, Vs, densité) de la zone cible avec une résolution adaptée à la surveillance de la sismicité induite, en exploitant un éventail plus large d'observables sismiques issus des enregistrements disponibles et nouveaux3. Déployer et traiter un réseau sismique temporaire et dense dans les zones critiques autour de la zone cible afin de fournir des contraintes locales à haute résolution et de servir de contrôle qualité indépendant pour les résultats des points 1 et 2.
Activités
• Rassembler et consolider les enregistrements sismiques existants : BCSF-RéNaSS, réseau géothermique RG et stations Raspberry Shake du projet ANR PrESENCE.
• Comparer les catalogues de relocalisation existants pour mesurer leurs incohérences et repérer les zones cibles.
• Extraire des attributs directionnels (back-azimut, angle d'incidence, lenteur apparente) par analyse de polarisation et beamforming, pour enrichir le catalogue.
• Modéliser les phases complexes (réflexions, conversions P-S/S-P, ondes guidées) avec des solveurs Eikonals, afin de détecter les erreurs de pointé et de relocaliser les événements.
• Exploiter les tirs de carrière, dont la position est connue précisément, comme contraintes sur le modèle.
• Mettre en oeuvre une tomographie de pentes par méthode adjointe pour inverser conjointement le modèle Vp/Vs/densité et la position des sources.
• Préparer et déployer un réseau dense temporaire (jusqu'à 120 noeuds) dans les zones critiques, puis traiter les données. Intégrer si possible des enregistrements DAS sur fibre optique.
• Calculer des formes d'onde synthétiques pour mesurer la sensibilité des phases à la géométrie du réservoir et aux paramètres élastiques.
• Construire le catalogue final contrôlé en qualité, le modèle élastique 3D mis à jour et l'atlas des phases.
• Diffuser les résultats : articles dans des revues à comité de lecture, conférences nationales et internationales, synthèse grand public pour l'ITI GeoT, et rédaction de la thèse.
CompétencesSavoirs / connaissances : sismologie, problèmes inverse, traitement du signal.
Savoir-faire : traitement du signal sismique, programmation scientifique, rédaction scientifique en anglais, communication orale.
Savoir être : rigueur, esprit d'analyse, sens de la communication. Votre Environnement de Travail Le/la doctorant(e) recruté(e) travaillera à l’ITES UMR7063 (Institut de Terre et d’Environnement de Strasbourg) au sein du groupe de sismo ainsi que dans le groupe sismologie de l’ITI GeoT (Institut thématique interdisciplinaire pour la transition des systèmes énergétiques
- https://geot.unistra.fr/). L'ensemble du projet se fera dans le cadre du projet PEPR sous-sol PC9 ‘Fossé rhénan’ (https://www.soussol-bien-commun.fr/fr/chantiers-regionaux/geothermie-profonde-dan