{"id":4794,"date":"2024-05-16T09:03:01","date_gmt":"2024-05-16T07:03:01","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4794"},"modified":"2024-05-16T09:03:01","modified_gmt":"2024-05-16T07:03:01","slug":"de-nouveaux-modeles-de-tomographie-sismique-dans-tectoglob3d","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4794","title":{"rendered":"De nouveaux mod\u00e8les de tomographie sismique dans Tectoglob3D"},"content":{"rendered":"

par Philippe Cosentino<\/em><\/p>\n

La tomographie sismique permet, \u00e0 partir des \u00e9carts de vitesse de propagation des ondes sismiques, de mettre en \u00e9vidence la pr\u00e9sence d’anomalies thermiques dans le manteau.<\/p>\n

Depuis mars 2024, Tectoglob3D propose un nouveau mod\u00e8le de tomographie qui donne des r\u00e9sultats exploitables aussi bien dans des contextes de convergence et de divergence.<\/p>\n

Cet article fait le point sur ces mod\u00e8les, et leur int\u00e9gration dans Tectoglob3D.<\/p>\n

<\/p>\n

Qu’est-ce qu’un mod\u00e8le de tomographie ?<\/h2>\n

Il est bien entendu impossible de mesurer directement la vitesse des ondes sismiques \u00e0 1000 km de profondeur. De m\u00eame, il n’est pas non plus \u00e9vident de calculer cette vitesse \u00e0 partir des diff\u00e9rences temps d’arriv\u00e9es des ondes sismiques enregistr\u00e9s sur les sismogrammes, car pour cela il faudrait conna\u00eetre pr\u00e9cis\u00e9ment leur trajet.<\/p>\n

Ainsi il est important de rappeler d\u00e8s le d\u00e9part que toutes les anomalies de vitesse dont nous parlons dans cet article ont un caract\u00e8re hypoth\u00e9tique, et ne rel\u00e8vent pas de faits d’observation.<\/p>\n

Un mod\u00e8le de tomographie global est une repr\u00e9sentation num\u00e9rique des anomalies de vitesse de propagation des ondes sismiques (P ou S selon le mod\u00e8le) pour une latitude, une longitude et une profondeur donn\u00e9e.<\/p>\n

Si l’on prend par exemple le mod\u00e8le TX2019_slabP, ces donn\u00e9es sont livr\u00e9es dans 22 fichiers textes (chaque fichier correspondant \u00e0 une tranche de profondeur) dont le contenu se pr\u00e9sente ainsi :<\/p>\n

\"Extrait<\/a>

Extrait du mod\u00e8le TX2019_slabP, pour la premi\u00e8re tranche de profondeur.
La premi\u00e8re colonne correspond \u00e0 la latitude, la deuxi\u00e8me \u00e0 la longitude, et la troisi\u00e8me \u00e0 l’anomalie de vitesse en %.<\/p><\/div>\n

Ces anomalies sont exprim\u00e9es en pourcentage, et correspondent en fait \u00e0 l’\u00e9cart relatif de la vitesse des ondes par rapport \u00e0 un mod\u00e8le global de vitesse de r\u00e9f\u00e9rence, comme par exemple le mod\u00e8le PREM. Notons que dans le cas de TX2019_slabP, le mod\u00e8le de r\u00e9f\u00e9rence n’est pas PREM mais AK135, ce qui ne change pas grand chose dans le principe.<\/p>\n

La tomographie sismique repose ainsi sur des anomalies de vitesses (dont on ne peut que supposer la valeur) de propagation des ondes sismiques par rapport \u00e0 un mod\u00e8le de r\u00e9f\u00e9rence (lui m\u00eame tr\u00e8s hypoth\u00e9tique) qui peut \u00eatre PREM, ou un autre mod\u00e8le (comme AK135). Notez qu’on parle bien de donn\u00e9es hypoth\u00e9tiques compar\u00e9es \u00e0 un mod\u00e8le th\u00e9orique. La prudence et le recul (esprit critique) sont donc de mise face \u00e0 ce que l’on obtient \u00e0 l’\u00e9cran, on ne le r\u00e9p\u00e8tera jamais assez.<\/p>\n

 <\/p>\n

Pourquoi plusieurs mod\u00e8les ?<\/h2>\n

Chaque mod\u00e8le de tomographie sismique repose sur des jeux de donn\u00e9es diff\u00e9rents, mais \u00e9galement sur des hypoth\u00e8ses et des algorithmes diff\u00e9rents. Certains utilisent par exemple les anomalies de vitesse des ondes P (comme GAP-P4), d’autres des ondes S (comme S362), sans parler de toutes les subtilit\u00e9s qu’il n’est pas question d’aborder ici.<\/p>\n

De plus, chaque mod\u00e8le a une r\u00e9solution spatiale diff\u00e9rente ; S362 a une tr\u00e8s mauvaise r\u00e9solution spatiale (2\u00b0 d’angle) alors que GAP-P4 a une tr\u00e8s bonne r\u00e9solution (0,6\u00b0).<\/p>\n

Enfin, comme dit pr\u00e9c\u00e9demment, chaque mod\u00e8le de tomographie d\u00e9termine l’anomalie en comparant la vitesse \u00e0 un mod\u00e8le de r\u00e9f\u00e9rence, qui peut \u00eatre PREM, AK135 ou encore STW105.<\/p>\n

Au final chaque mod\u00e8le donnera, pour une m\u00eame coupe, des r\u00e9sultats bien diff\u00e9rents, et s’av\u00e8rera plus pertinent dans un contexte g\u00e9odynamique donn\u00e9.<\/p>\n

Jusqu’\u00e0 mars 2024, Tectoglob3D ne proposait que 2 mod\u00e8les de tomographie, GAP-P4 et S362-ANI.<\/p>\n

GAP-P4 s’est montr\u00e9 tr\u00e8s performant pour mettre en \u00e9vidence les slabs de subduction, mais ne montrait aucune anomalie thermique sur les contextes de divergence (dorsales par exemple).<\/p>\n

A l’inverse, S362-ANI \u00e9tait performant pour montrer les anomalies thermiques positives au niveau des dorsales, mais ne donnait rien de coh\u00e9rent au niveau des zones de subduction.<\/p>\n

En effet il faut savoir que les\u00a0 ondes de cisaillement (S) ont une capacit\u00e9 limit\u00e9e \u00e0 repr\u00e9senter les structures \u00e0 courte longueur d’onde, telles que les plaques en subduction (voir publication scientifique en fin d’article).<\/p>\n

Ces diff\u00e9rences sont r\u00e9sum\u00e9es dans le graphique ci-dessous, qui compare les r\u00e9sultats obtenus avec les 2 mod\u00e8les, dans le cas d’une subduction (en haut) et d’une dorsale (en bas).<\/p>\n

\"Coupe<\/a>

Coupe tomographique au niveau d’une zone de subduction (en haut) et d’une dorsale (en bas), avec 2 mod\u00e8les diff\u00e9rents.<\/p><\/div>\n

En fonction de ce qu’il souhaitait \u00e9tudier, l’\u00e9l\u00e8ve devait donc choisir le mod\u00e8le adapt\u00e9 ce qui n\u00e9cessitait de savoir \u00e0 l’avance ce que l’on souhaitait mettre en \u00e9vidence (zone de subduction ou dorsale).<\/p>\n

C’est pour cela que j’ai rajout\u00e9 une \u00ab\u00a0aide\u00a0\u00bb au choix du mod\u00e8le (dans le menu \u00ab\u00a0Donn\u00e9es \/ Tomographie\u00a0\u00bb) qui guide l’\u00e9l\u00e8ve en fonction de ce qu’il souhaite \u00e9tudier.<\/p>\n

Mais c’est aussi la raison qui m’a pouss\u00e9 \u00e0 rajouter un mod\u00e8le plus \u00ab\u00a0polyvalent\u00a0\u00bb dans Tectoglob3D.<\/p>\n

 <\/p>\n

Le mod\u00e8le TX2019slab (nouveaut\u00e9)<\/h2>\n

Je suis donc parti en qu\u00eate d’un mod\u00e8le qui fonctionne dans diff\u00e9rents contextes.<\/p>\n

Je me suis aid\u00e9 pour cela d’un outil (Submachine) fourni par l’universit\u00e9 d’Oxford (voir lien \u00e0 la fin de l’article) qui permet de comparer, sur une m\u00eame coupe, un tr\u00e8s grand nombre de mod\u00e8les.<\/p>\n

\"Aper\u00e7u<\/a>

Aper\u00e7u de l’outil Submachine, et des mod\u00e8les disponibles (\u00e0 droite).<\/p><\/div>\n

Un autre crit\u00e8re \u00e0 prendre en compte est la disponibilit\u00e9 des donn\u00e9es. En effet, pour qu’un mod\u00e8le soit int\u00e9grable dans Tectoglob3D, il faut que les donn\u00e9es du mod\u00e8le soient disponibles (t\u00e9l\u00e9chargeables) et librement utilisables. Ce qui n’est h\u00e9las pas le cas de tous les mod\u00e8les.<\/p>\n

Au terme de ce travail de comparaison, il est ressorti que le candidat le plus adapt\u00e9 \u00e9tait TX2019slab (Lu et al. (2019) doi:10.1029\/2019JB01744).<\/p>\n

En effet, ce mod\u00e8le donne d’excellents r\u00e9sultats que ce soit pour les zones de subduction (malgr\u00e9 sa plus faible r\u00e9solution, 1\u00b0, que GAP-P4, les images obtenues sont plus \u00ab\u00a0contrast\u00e9es\u00a0\u00bb) ou pour les dorsales.<\/p>\n

\"TX2019<\/a>

TX2019 donne des r\u00e9sultats plus \u00ab\u00a0contrast\u00e9s\u00a0\u00bb que GAP-P4 au niveau des zones de subduction.<\/p><\/div>\n

\"Au<\/a>

Au niveau des dorsales, TX2019 donne \u00e9galement des r\u00e9sultats coh\u00e9rents avec ceux qu’on obtenait avec S362.<\/p><\/div>\n

L’originalit\u00e9 de ce mod\u00e8le, qui utilise conjointement les ondes P et S, est de prendre en compte \u00ab\u00a0a priori\u00a0\u00bb l’existence des plaques subduites (sous la forme de mod\u00e8les 3D associ\u00e9es \u00e0 leurs anomalies thermiques th\u00e9oriques) afin de corriger les erreurs induites par celles-ci lors de la localisation des foyers et des trajets des ondes (\u00ab\u00a0we include a priori 3\u2010D subducting slabs in our starting model and inverted for velocity and source parameters simultaneously.\u00a0\u00bb).<\/p>\n

Pour en savoir plus, je vous invite \u00e0 lire la publication dont le lien est donn\u00e9 en fin d’article.<\/p>\n

 <\/p>\n

L’outil d’aide au choix du mod\u00e8le<\/h2>\n

Afin d’orienter l’\u00e9l\u00e8ve dans le choix du mod\u00e8le le plus adapt\u00e9 \u00e0 son \u00e9tude, un \u00ab\u00a0outil\u00a0\u00bb a \u00e9t\u00e9 ajout\u00e9 dans le menu \u00ab\u00a0Tomographie\u00a0\u00bb.<\/p>\n

\"Emplacement<\/a>

Emplacement de l’outil d’aide dans les menus.<\/p><\/div>\n

 <\/p>\n

Cet outil s’ouvre dans la fen\u00eatre de r\u00e9sultats et commence par pr\u00e9senter le principe g\u00e9n\u00e9ral de la tomographie sismique.<\/p>\n

Vient ensuite une explication concernant la nature des mod\u00e8les de tomographie sismique et leur diversit\u00e9.<\/p>\n

Un tableau est alors propos\u00e9 : dans la premi\u00e8re colonne sont propos\u00e9s 3 sc\u00e9narios d’\u00e9tude : objectif ind\u00e9termin\u00e9, subduction, et dorsales-rifts-points chauds.<\/p>\n

La 2\u00e8me colonne contient le ou les mod\u00e8les adapt\u00e9s au sc\u00e9nario!,<\/p>\n

La 3\u00e8me colonne contient le mod\u00e8le de vitesse de r\u00e9f\u00e9rence utilis\u00e9 par le mod\u00e8le.<\/p>\n

La 4\u00e8me colonne contient des commentaires \u00e9clairant l’int\u00e9r\u00eat de ces mod\u00e8les.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Pour choisir le mod\u00e8le, l’\u00e9l\u00e8ve n’a alors plus qu’\u00e0 cliquer sur le nom de ce dernier.<\/p>\n

 <\/p>\n

Bonus : tomographies \u00e0 l’\u00e9chelle globale<\/h2>\n

Dans cette nouvelle version de Tectoglob3D a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 rajout\u00e9 la possibilit\u00e9 de tracer des coupes \u00ab\u00a0\u00e0 l’\u00e9chelle du globe\u00a0\u00bb, en cochant (une fois la coupe trac\u00e9e) \u00ab\u00a0Prolonger la coupe \u00e0 l’int\u00e9gralit\u00e9 du globe\u00a0\u00bb.<\/p>\n

\"Exemple<\/a>

Exemple de coupe obtenue en prolongeant \u00e0 l’int\u00e9gralit\u00e9 du globe.<\/p><\/div>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

Conclusion<\/h2>\n

L’ajout d’un mod\u00e8le polyvalent \u00e0 Tectoglob3D facilitera la t\u00e2che de ceux qui veulent explorer le globe via la tomographie sismique, sans savoir a priori dans quel contexte, ou sans \u00e0 avoir \u00e0 changer sans arr\u00eat de mod\u00e8le suivant la zone du globe.<\/p>\n

L’ajout d’un outil d’aide au choix quant \u00e0 lui, donne du sens au choix du mod\u00e8le adapt\u00e9 mais aussi \u00e0 la nature de ce dernier. Les informations apport\u00e9es sur la diversit\u00e9 des r\u00e9f\u00e9rences et sur les limites de ces mod\u00e8les permettra aussi \u00e0 l’\u00e9l\u00e8ve d’adopter une posture plus critique face \u00e0 ces mod\u00e8les (du moins on peut l’esp\u00e9rer).<\/p>\n

Enfin, la possibilit\u00e9 de tracer des coupes tomographiques \u00e0 l’\u00e9chelle du globe permet \u00e0 l’\u00e9l\u00e8ve de prendre conscience de l’\u00e9chelle relative des ph\u00e9nom\u00e8nes \u00e9tudi\u00e9s.<\/p>\n

On regrettera cependant que, pour l’instant, aucun des mod\u00e8les de tomographie sismique propos\u00e9s dans Tectoglob3D ne repose sur le mod\u00e8le PREM. Ce sera, je l’esp\u00e8re, le cas dans une prochaine mise \u00e0 jour (d\u00e8s lors que je trouve un mod\u00e8le reposant sur PREM qui soit int\u00e9grable).<\/p>\n

 <\/p>\n

Liens<\/h2>\n

Lien vers l’application Tectoglob3D<\/a><\/p>\n

Lien vers l’outil Submachine (univ. Oxford)<\/a><\/p>\n

Lien vers la publication pr\u00e9sentant TX2019slab (Journal of Geophysical Research: Solid EarthVolume 124, Issue 11)<\/a><\/p>\n

Ensemble d’articles parlant de Tectoglob3D<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

par Philippe Cosentino La tomographie sismique permet, \u00e0 partir des \u00e9carts de vitesse de propagation des ondes sismiques, de mettre en \u00e9vidence la pr\u00e9sence d’anomalies thermiques dans le manteau. Depuis mars 2024, Tectoglob3D propose un nouveau mod\u00e8le de tomographie qui donne des r\u00e9sultats exploitables aussi bien dans des contextes de convergence et de divergence. Cet … <\/p>\n

Lire la suite<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":74,"featured_media":4806,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"categories":[8,74],"tags":[58,21,528,176,555],"class_list":["post-4794","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-logiciels","category-modeles-numeriques","tag-modele","tag-modeles","tag-sismique","tag-tectoglob3d","tag-tomographie","nodate","item-wrap"],"rttpg_featured_image_url":{"full":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2.jpg",1180,500,false],"landscape":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2.jpg",1180,500,false],"portraits":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2.jpg",1180,500,false],"thumbnail":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2-150x150.jpg",150,150,true],"medium":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2-300x127.jpg",300,127,true],"large":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2-1024x434.jpg",436,185,true],"1536x1536":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2.jpg",1180,500,false],"2048x2048":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2.jpg",1180,500,false],"graphene_slider":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2-182x400.jpg",182,400,true],"graphene_featured_image":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2-436x185.jpg",436,185,true],"post-thumbnail":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2-1180x200.jpg",1180,200,true],"advps-thumb-one":["https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2024\/05\/comp2-600x220.jpg",600,220,true]},"rttpg_author":{"display_name":"Philippe COSENTINO","author_link":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?author=74"},"rttpg_comment":0,"rttpg_category":"Logiciels<\/a> Mod\u00e8les num\u00e9riques<\/a>","rttpg_excerpt":"par Philippe Cosentino La tomographie sismique permet, \u00e0 partir des \u00e9carts de vitesse de propagation des ondes sismiques, de mettre en \u00e9vidence la pr\u00e9sence d’anomalies thermiques dans le manteau. Depuis mars 2024, Tectoglob3D propose un nouveau mod\u00e8le de tomographie qui donne des r\u00e9sultats exploitables aussi bien dans des contextes de convergence et de divergence. Cet\u2026","post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/4794","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/74"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=4794"}],"version-history":[{"count":11,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/4794\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4846,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/4794\/revisions\/4846"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/4806"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=4794"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=4794"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=4794"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}