Liste des posters

Session imagerie structurale : combinaison d’observations et inversion

GEEC : an optimum tool for the analysis and the interpretation of gravity data
Anita Thea SARASWATI (Géosciences Montpellier)

Apport de la gravimétrie et du magnétisme à la modélisation structurale du bassin d’avant-pays de Ouarzazate (Haut Atlas Central-Maroc)
Mustapha BOUJAMAOUI ( Université Moulay Ismail, Maroc)
L’étude des bassins sédimentaires est très importante pour la compréhension de leurs géométries et surtout des processus tectoniques utiles pour l’exploration des ressources naturelles. Au Maroc, les bassins sédimentaires en général et ceux d’âge cénozoïques en particulier, se sont développés en bordure des grands domaines structuraux, où les études s’y approfondissent depuis plusieurs décennies d’un point de vue géologique et géophysique. Dans ce travail, on illustre l’exemple type du bassin de Ouarzazate qui se situe en avant-pays du Haut Atlas Central.
L’étude gravimétrique et magnétique de ce bassin, et malgré son remplissage avec des dépôts mio-pliocènes, montre des anomalies positives et négatives intercalées par des linéaments de directions NE-SW, E-W, N-S et NW-SE. Ces linéaments sont révélés par l’application de différents filtres (dérivés, thêta angle, Euler) sur les données gravimétriques et magnétiques. De plus, les linéaments dégagés, coïncident avec les directions de failles bien répandues dans les bassins atlasiques et leurs zones limitrophes. Ainsi, la reconstitution de l’histoire géodynamique du bassin de Ouarzazate démontre la relation étroite avec l’évolution structurale du Haut Atlas Central marocain.

Seismic anisotropy in northeast Brasil : do receiver function and SKS-splitting agree ?
Gaelle LAMARQUE (Ifremer)
We aim at improving our understanding of the current anisotropic fabrics under northeast Brazil, which may include deformation of the lithosphere from past tectonic processes and on-going mantle flow at asthenospheric levels. From the network composed of 75 seismic stations in the Borborema Province, we selected 39 seismographs from their back-azimuth coverage. We retrieved the average anisotropy within the crust and the lithospheric mantle by applying harmonic decomposition of receiver functions. Our results complement a previous SKS-splitting study in the region, which revealed a lack of splitting in the continental interior. We observe the presence of systematic anisotropy within the crust and the lithospheric mantle of the Borborema Province even beneath stations located in the continental interior. This result excludes the absence of plate-scale anisotropic fabrics, as interpreted from unsplit SKS arrivals, and suggest the presence of layered anisotropic structures under the Province. Most stations record concordant anisotropic orientation all along the lithosphere, even though few of them present different orientations between the crust, the Moho region and the lower lithospheric mantle. The orientation of the anisotropy within the interior, following the main shear zones of the Province, suggest a lithospheric imprint dated from at least the Brasiliano orogeny. Moreover, the consistent anisotropic orientation through the lithosphere highlights that the Neoproterozoic shear zones must extend into the lithospheric mantle. Finally, the anisotropy along the eastern margin reveals a more recent overprinting, suggesting the presence of frozen anisotropy in the lithosphere due to stretching and rifting during the opening of the South Atlantic Ocean.

Déterminisme des types de réseaux hydrographiques dans la région de l’Anti-Atlas oriental à partir des données des satellites d’observation de la terre
Tarik BOURAMTANE (Université Mohammed V de Rabat)
Des études assez récentes (Twidale 2004) ont montré que les types de réseaux hydrographiques, leur arrangement spécial et leur aménagement sont déterminées par la pente et la structuration géologique. La plus part des réseaux hydrographiques évoluent par sélection naturelle, La pente induit la formation de types tels que parallèles, dendritique, radiaux et distribués, tandis que la structure produit des arrangements droits, angulaires, en treillis et annulaires. Plus tard, plusieurs études d’évolution géomorphologique du bassin versant ont analysés les différents modèles de réseau hydrographique. Cependant peu d’étude ont été réalisées sur un grand nombre de bassins versants de nature et lithologies différentes en se basant sur les technologies des satellitaires.
L’hypothèse de Twidale a été testée en exploitant les données des satellites Landsat 8 ETM, Sentinel 1 et 2, les modèles numériques de terrain Aster-GDEM et les données géologiques fournis par l’USGS sur 270 sous bassins versants. Après avoir acquis les caractéristiques géologiques, géomorphologiques et topographiques de chaque sous bassin, 26 paramètres en total. Un traitement statistique factoriel multivarié a été utilisé. Ainsi, l’analyse discriminante (AD), a pu discriminer avec un taux de réussite de 97% quatre types de réseaux hydrographiques sur les 270 sous bassins versants : les dendritiques, parallèles, treillis et les angulaires. La matrice des coefficients de corrélation linéaire entre le type de réseau hydrographique et les différents paramètres descriptifs montre que le contrôle structural et l’homogénéité lithologique sont bien corrélés avec le type de bassin versant (72% et 76% de variance expliquée). La lithologie est également est aussi bien corrélée avec le type.
Les résultats de cette analyse sont en total accord avec l’hypothèse de Twidale, cependant notre analyse a montré que plus que tel ou tel paramètre (pente ou control structural), ce sont les relations entre les paramètres qui déterminent les types de réseau hydrographiques. Finalement les paramètres descriptifs du bassin versant semblent très bien déterminer le type de réseau hydrographique. Enfin, du fait des corrélations entre paramètres, prendre en compte un seul paramètre revient en grande part déjà à intégrer les informations portées par les autres paramètres.

Session instrumentation nouvelle et développements méthodologiques

Expérimentation d'un gravimètre mobile léger pour la mesure du champ de gravité en fond de mer
Jérôme VERDUN (Laboratoire Géomatique et Foncier)
L’un des défis majeurs relevé par la gravimétrie moderne consiste en la détermination de modèles mathématiques et de cartes numériques du champ de gravité de la Terre dont la fiabilité est identique quelle que soit l’échelle spatiale considérée en domaines terrestre, littoral, marin et sous-marin. Aujourd’hui, les harmoniques de haut degré correspondant aux courtes longueurs d’onde du champ de gravité sont encore affectés de grandes incertitudes de par la diversité et les différences de sensibilité et de résolution des techniques gravimétriques permettant de les atteindre. Le principal obstacle à l’amélioration de la résolution et de la précision des modèles vient de ce que les systèmes de gravimétrie et gradiométrie mobiles, seuls instruments qui permettent des acquisitions à précision et à résolution spatiale homogènes, demeurent encore encombrants et gros consommateurs d’énergie, ce qui interdit en particulier leur installation sur des drones terrestres, aériens, navals de surface et sous-marins. L’intérêt de ce type de porteur est de pouvoir opérer des acquisitions très proches des sources ce qui accroît considérablement la restitution des variations locales de la gravité. Le développement d’un nouveau type de capteur gravimétrique à faible encombrement et moindre consommation énergétique apparaît donc indispensable pour répondre à la problématique posée par la mesure des courtes longueurs d’onde du champ de gravité.
Dans le cadre de ses activités de recherche en gravimétrie, le Laboratoire de Géomatique et Foncier (Cnam/GeF EA 4630), en collaboration avec le Laboratoire de Recherche en Géodésie (LAREG) de l’Institut National de l’information Géographique et forestière (IGN), le Laboratoire Domaines Océaniques (LDO, UMR CNRS 6538, UBO), l’Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la Mer (IFREMER) et le Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM), développe un instrument novateur qui permet la mesure dynamique du champ de gravité terrestre en fond de mer. Le système baptisé GraviMob (système de Gravimétrie Mobile) ne nécessite pas de plateforme stabilisée et se fixe rigidement dans l’habitacle du véhicule porteur, en l’occurrence, un submersible autonome. Le cœur du système est constitué de triades d’accéléromètres, permettant une mesure vectorielle de l'accélération de pesanteur. Un traitement des mesures par filtrage de Kalman, intégrant les données de position et d’orientation du véhicule porteur, réalise la restitution du champ de pesanteur dans un référentiel adapté à son interprétation et son exploitation. Ce prototype instrumental a été expérimenté en Mer Méditerranée au cours de l’année 2016, à l’aplomb de profils gravimétriques de surface acquis antérieurement par le SHOM. La comparaison du signal gravimétrique obtenu en fond de mer avec les données du SHOM indique une répétabilité de la tendance générale du signal gravimétrique à 5 mGal près.
Cette présentation aborde successivement, l’équation d’observation du système GraviMob, l’étalonnage et l'orientation des accéléromètres du capteur, la stratégie d’estimation du champ de pesanteur par un filtre de Kalman intégrant un modèle d'évolution des composantes du champ de pesanteur et un modèle d'observation tenant compte du bruit de mesure, le traitement et l’analyse des mesures acquises lors de son expérimentation en Mer Méditerranée, puis la comparaison du signal gravimétrique obtenu avec les données de référence.

Sensibilité des gravimètres supraconducteurs et bruit ambiant
Séverine ROSAT (IPGS/EOST)
La recherche de petits signaux à la surface de la Terre nécessite de connaître les limites de détection des instruments utilisés. Les mesures sur Terre sont perturbées par du bruit environnemental qui peut masquer les signaux géophysiques recherchés. A partir d’un seul instrument en un site, il n’est pas possible de séparer le bruit instrumental du bruit ambiant. L’Observatoire Gravimétrique de Strasbourg localisé dans le fort J9 a accueilli en 2017 plusieurs gravimètres supraconducteurs qui ont fonctionné en parallèle pendant plusieurs semaines. A partir d’une méthode de corrélation croisée appliquée sur les enregistrements de trois gravimètres, il est possible d’extraire le bruit commun pour en déduire le bruit propre à chaque instrument. Nous montrons ainsi que le bruit intrinsèque des gravimètres cryogéniques augmente beaucoup moins vers les basses fréquences que le bruit observé. L’augmentation du bruit avec la période est donc essentiellement de nature environnementale. Une inter-comparaison des niveaux de bruit de divers instruments (gravimètres cryogéniques, gravimètres à ressort, sismomètre longue-période) ayant mesurés à J9 est également montrée permettant de définir les limites de sensibilité de ces différents instruments.

Un accéléromètre MEMS ultra faible bruit pour la sismologie
Aurélien FOUGERAT (SERCEL)
Un accéléromètre MEMS (Micro Electro Mechanical System) utilisé dans l’industrie pétrolière est évalué pour les applications sismologiques. Des performances en bruit inférieures à 15ng/sqrt(Hz) ont déjà été démontrées dans la bande 10-200Hz (Laine et Al., 2014). Cette présentation se concentre sur l’étude des performances de l’accéléromètre à des fréquences plus faibles (0.001Hz à 2Hz) et sur des mesures avec une pleine échelle augmentée à 12m/s². Les mesures de bruits ont été réalisées sur des accéléromètres MEMS, à l’horizontale et la verticale sur une table anti-vibration. Dans la bande de 0.02Hz à 2Hz, une dynamique de 133dB a été obtenue avec une pleine échelle à 5 m/s² et 131.7dB à 12 m/s². Les mesures de bruit sont comparées avec le NLNM (New Low Noise Model) et le NHNM (New High Noise Model). Les données d’un téléséisme en Iraq (12 Novembre 2017) mesurées avec l’accéléromètre en acquisition à Nantes seront présentées. Ce très faible niveau de bruit dans la bande 0.02Hz-2Hz et de consommation (20mW) démontre l’adéquation de ce système pour la sismologie et en fait une bonne alternative pour remplacer les FBA (Force Balance Accelerometers), avec un poids, une taille et un coût plus faible. Cet accéléromètre peut également être utilisé pour des applications spatiale ou SHM (Structural Health Monitoring).

Gravity gradient measurements with an atom interferometer
Romain CALDANI (LNE-SYRTE)
Since the last 15 years, our team at SYRTE has been developing an atom gravimeter based on laser cooled atoms and Raman transitions which reaches today an accuracy of a few parts in 109 and a long term stability in the low 10−10𝑔 range. Building on the knowledge we have acquired and on our understanding on the limits of the technology, we have recently started a new project of developing a double ultra-cold atom interferometer to precisely measure the Earth gravity gradient.
To improve the sensitivity of the gradiometer, we will implement in our experiment the most advanced technics of atomic manipulation and interferometry. We are developing a magnetic atom chip (also used as a mirror) to perform evaporative cooling and quickly prepare ultra-cold atoms at a <𝜇𝐾 temperature. Indeed, operating the interferometer with an ultra-cold atom source will reduce the expansion of the cloud across the laser beams and thus the bias due to wave front aberrations. In addition, we will use Bragg diffraction instead of Raman diffraction to increase the spatial separation between the arms of the interferometer and thus boost the sensitivity of the measurement. Moreover, the Bragg laser system will allow for launching the atoms using a Bloch elevator and thus for interrogating the atoms in a fountain configuration. Finally, employing the same Bragg laser beams to interrogate simultaneously two vertically separated interferometers will cancel all common-mode phase noise when deriving the gravity gradient.
These techniques have already been demonstrated and proved their efficiency, but have not reached their full potential so far. In particular, a precise metrological assessment of the performances one can reach with them is still to be carried out. I will report on our progress in implementing these technics in a new setup under development.

Antenna dish for Nanosatellite & Microsatellite
Baptiste TROTABAS (Université Montpellier)
The nanosatellite business is constantly increasing, their missions become more and more complex, however, their communication systems have remained stagnant. Our technologies is a prototype of a new generation of Nanosatellite Antenna, which is based on a parabolic shape to reach a High Gain and by the way, transmit a great amount of data.

A new generation of absolute gravity meter
Jean Lautier-Gaud (Muquans)

Sismologie de rotation
Frederic Guattari (iXblue)

Sismomètre optique sous-marin - Conception et déploiement
Romain FERON (ESEO)

ROBUSTA 1B, plus d'un an de données scientifique en orbite
Xavier LAURAND (Centre Spatial universitaire - UM)
Le poster présentera les premiers résultats du satellite ROBUSTA-1B en orbite depuis Juin 2017. Le satellite mesure la dégradation des paramètres d'AO en vol. Le poster donne aussi un aperçu des autres projets, deux Cubesat dédiés à l’électronique et un aux épisodes cévenols.

Session blanche

A probabilistic estimation of surface strain rates from GPS measurements
Colin PAGANI (Université Lyon 1 - LGLTPE)
The analysis of crustal deformation can be done using GPS times series, which provide information on surface displacement rates at the GPS stations location. Horizontal rates measured at a finite set of stations can be interpolated to reconstruct a continuous velocity field, the gradient of which can be used to infer surface strain rates [e.g. Haines & Holt, 1993; Kreemer et al. 2000, 2014]. However, this inverse problem does not have a unique solution, and standard interpolation schemes are prone to well-known issues: they do not efficiently cope with the uneven spatial distribution of stations and the user has to arbitrarily define regression parameters that bias the solution in a statistical sense. For example, the choice of a smoothing parameter has a critical influence on the solution [e.g. Smith & Wessel, 1990; Shen et al. 2015]. Furthermore, they do not allow for the propagation of uncertainties from the data to the final solution.
Here we propose a new probabilistic method to estimate surface strain rates from horizontal displacement rates measured on GPS time series. We use a Bayesian framework, and parameterize the continuous velocity field using Delaunay Triangulation, and develop a Markov chain Monte-Carlo sampling algorithm to take into account the non-uniqueness of the solution [Tarantola, 2005; Bodin et al., 2012]. The outcome of our approach is a complete probabilistic distribution for the strain rate tensor. We perform synthetic tests to illustrate the behavior of our algorithm on simple configurations, and then compare its performances with the widely used bicubic spline-in-tension interpolations conducted over (i) the slowly deforming Balkan Peninsula and (ii) across the Levant plate boundary. We show that our approach provides significantly better results on noisy and unevenly spatially distributed data, while offering a full access to the uncertainties associated with our solution.

The EPOS GNSS Data Gateway: concept and access to EPOS GNSS data and metadata
Jean-Luc MENUT (Geoazur)
The European EPOS GNSS data gateway is designed for accessing data and metadata of ~2000 GNSS stations from different local data centers. This uppermost node of the EPOS GNSS data flow architecture is running the GLASS software package (developed by five European institutions in the framework of the EPOS-IP WP10 “GNSS data and products”) without related local data repository, unlike the lower nodes that are most often associated to data repositories. The GNSS data gateway also hosts the centralized station metadata database (T1). The current request estimate on this central data gateway envisions about 500 queries per day. The GNSS data gateway will be located at Geoazur/OCA, France, and maintained by CNRS, France. A user will be provided two ways to search and download EPOS GNSS data and metadata through a GLASS-API webservice: a web client and a command line client. The web client displays the metadata in the form of tables and maps, and allows users to make queries to filter, visualize and download data and metadata. For a user exploring which GNSS station is available, accessibility and speed are key words, and a clear and simple interface with few choices should be very efficient. However, for advanced users, it is necessary to provide a more complete choice of options for the queries. The web client thus provides: 1) a quick and simple way to perform queries based on a limited set of parameters that are pre-loaded and therefore allowing real-time interaction, and 2) the possibility to make more advanced requests (e.g. station-T1, file-T2 and Quality-T3 combined metadata queries) that needs an interaction with GLASS-API.
After outlining the GLASS network system concept based on physical layers (distributed repositories) and virtual layers (GLASS nodes and GNSS data gateway), we will present the GNSS data gateway focusing on the data web client, its functionalities and its interface.

Session processus dynamiques : modélisation et assimilation de données

3D GPS velocity field of the Iberian Peninsula; Champ de vitesses GPS 3D de la péninsule Ibérique
Khazaradze GIORGI (Université de Barcelone)
We present a preliminary 3D crustal deformation velocity field of the Iberian Peninsula based on the analysis of more than 400 continuous GPS station data from the last 8 years (2010 to 2018) distributed throughout the Iberian Peninsula, northern Africa and southern France. We describe the procedures followed to obtain a combined uniform velocity solution from daily GPS data using GAMIT/GLOBK software of MIT.
The previous studies have estimated only the 2D horizontal rates, since the vertical component of deformation is more complicated to derive. Only the studies by Serpelloni et al. (2013) and Nguyen et al. (2016) have calculated the vertical rates of deformation in some limited areas of the Iberian peninsula. In the present work, we provide the main results in terms of the velocity vectors in horizontal and up/down directions. The calculated horizontal GPS indicate that the Iberian Peninsula presents a heterogeneous present-day crustal deformation field, which can be grouped into 7 distinct domains/blocks. Each domain is influenced by the geo-tectonic structural configuration of the Iberian Peninsula and by the proximity to the Iberia-Nubia plate boundary. The highest velocities, as well as the highest geodetic strain rates, are detected in the Eastern Betics Shear Zone (EBSZ) and along the Iberia-Nubia plate boundary, areas with the highest seismicity rates. The obtained vertical GPS velocities are preliminary and perhaps, in the future, a more careful treatment of various phenomena affecting the GPS vertical signal (e.g. ocean and tide loading) should be performed in order to better resolve them. However, we do detect points, where the observed vertical rates exceed 10 mm/yr. These motions, although real, obviously cannot be related to the tectonics. For example a subsidence of 6 cm/yr in Guadalentín basin near the city of Lorca is caused by the groundwater extraction. This kind of information is useful for multi-risk analysis since it can provide information of ongoing uplift/subsidence motion, that can be caused by faults, landslides, sediment settlement and/or anthropogenic activities (e.g. groundwater withdrawal, mining).
G.Kh has benefited from the MUSE international mobility program, within the framework of Explore 2018 and the Salvador Madariaga mobility program of the Spanish Ministry of Education (PRX18/00586).

Does the Deformation in the Briançon Area Reveal the Eurasia-Adriatic Plate Boundary ?
Margot MATHEY (ISTerre)
Due to the steady moderate seismic activity along the Briançon seismic arc, the Briançon area (~ 50x50 km in the South-Western Alps) has been early instrumented with permanent and campaign GNSS. Three temporary surveys first took place in an exceptionally dense network during summer 1996, 2006 and 2011. As geodetic markers providing a forced centering of the antenna are subject to less error sources than classical markers needing a vertical adjustment of the antenna, forced centering markers were thus installed in 2006 in the study area.
The extension rate found from these first three surveys is in good agreement with some of the kinematic models derived for the Adriatic-Eurasia relative plate motion. Despite the differences about the current style of deformation that they each imply, they all localize a westernmost plate boundary between Eurasia and the Adriatic micro plate in the south-western Alps (Calais et al., 2002, Serpelloni et al., 2005 , d’Agostino, 2008). As they all localize a rotation pole for Adriatic in the south-western Alps, they also all imply small velocities in this region, which makes it difficult to clearly identify the kinematics currently in place as well as to precisely localize the plate boundary. These local and regional results lead us to assume that the Briançon area could possibly encompass the plate boundary, and that the observed extension could be related to major plate tectonics.
A fourth campaign was then led in 2016, during which both old and new markers were instrumented, yielding 10 years of observation span on the forced centering markers, and 20 years of observation span on the classical ones. The measures may now reach a sufficient accuracy to assess if the extension found within the Briançon network is localized on any particular tectonic feature. If the deformation is not distributed over a large area, one of the active faults in the Briancon seismic zone could represent the Adriatic-Eurasia plate boundary. To address this issue, the present work aims at increasing the resolution of both the velocity and the strain fields over the network.

Geodetic Velocity around Ain Smara Fault derived from GPS Observations Campaigns
Amar BELLIK (CRAAG)
The seismicity distributed along the Tellian Atlas, North of Algeria, suggests that it is consequent to the tectonic deformation activity, mainly due to the convergence of Africa and Eurasia plates.
The seismic activity in the eastern part of this atlasic structure seems to show a low to moderate tectonic activity. In this region, the Ain Smara fault, which is considered as active, have produced the Constantine earthquake of 27 October 1985 (Ms=6.0).
For a better comprehension of the deformation distribution and a good knowledge of the slip rate on the active structures, CRAAG started in 2008 the installation of a 20 sites semi-permanent GPS network in the region around the Ain Smara fault. Several observations campaigns were conducted since 2008. Each site has been measured during 03 to 10 days within a 30s sampling 24h session. The data were processed with the GAMIT-GLOBK software while including 21 international GPS stations to serve as attachment to the ITRF2008. We also included the observations of the Constantine (CSVB) permanent station belonging to REGAT network (REseau Géodésique the ATlas). The processing of the measurement campaigns has allowed us to estimate a velocity field in the region of Constantine.

Active crustal deformation within the Mitidja basin deduced from GPS measurements
Wahab BACHA (CRAAG)
Ce travail a permis à la mise en place d’un réseau géodésique de surveillance régionale (17 bases) par méthodologie GPS dans la zone de Mitidja (Atlas Tellien, Algérie). Plusieurs campagnes d’observation ont été réalisées sur cette région avec des sessions supérieures à deux mois de mesures.
Le traitement a été effectué avec le logiciel GAMIT-GLOBK, le réseau est rattaché à plusieurs stations mondiales IGS traité entre 2000-2010, répertoriées dans un système de référence précis ITRF05. Les résultats qui vont être présentés dans ce travail montrent une déformation en raccourcissement ≤ 0.5 mm/an dans la plaine de la Mitidja et des Massifs environnants. Ces résultats restent préliminaires et des résultats futurs de 4 autres sessions de mesures ressentes vont être présenter.