M1-P6 2019

Type	Enseignement
Navire	Téthys II
Propriétaire navire	CNRS jusqu'en 2019 - IFREMER depuis 2020
Dates	25/03/2019 - 28/03/2019
Chef(s) de mission	MIGEON Sébastien
	LABORATOIRE GEOAZUR - UMR 7329 / UR082 250 rue Albert Einstein CS 10269 Campus Azur 06905 Sophia-Antipolis +33 (0)4 92 94 26 02 commesi@geoazur.unice.fr https://www.oca.eu/fr/acc-geoazur
Objectif	Ce stage de géophysique marine est organisé dans le cadre du Master STePE (Sciences de la Terre et des Planètes, Environnement), parcours GEO-P (Géosciences-Planétologie), de Sorbonne Université. Il concerne plus particulièrement le niveau de Master1 et le module 4UG11 (second semestre de l'année universitaire). Il se déroule à l'Institut de la Mer de Villefranche (IMEV). L'objectif est de donner aux étudiants une première formation appliquée sur les méthodes d'acquisition géophysique grâce à la mise en oeuvre d'un outil de sismique réflexion multitraces sur le N/O Téthys II. Le stage se compose d'acquisitions marines (deux jours par étudiant) et de travail en salle (cours/TD sur les principes d'acquisition, de traitement et d'interprétation des profils sismiques). Du fait de sa proximité de l'observatoire de Villefranche/mer où se déroule le stage, l'objet géologique étudié est la marge continentale nord ligure, au large de Nice/Monaco. Cette marge constitue un bel exemple de marge passive ayant enregistré des processus tectoniques et sédimentaires variés. Au cours du stage, les sorties en mer permettent d'appréhender les paramètres de l'acquisition de la sismique marine et leur influence sur l'image sismique. Ces images permettent aux étudiants d'appliquer les principes de la stratigraphie sismique par l'identification des faciès sismiques, des géométries des réflecteurs, des configurations de terminaison des réflecteurs. Une fois interprétées, ces images permettent de cartographier en 2D puis en 3D des unités sismiques sur les premiers kilomètres du sous-sol et de leur donner une signification géologique. L'ensemble de la séquence « acquisition - traitement - interprétation des données » est donc pratiqué très concrètement au cours du stage.

Contexte scientifique et programmatique des campagnes

Résultats majeurs

Données acquises et analyses effectuées en mer et à terre

Les acquisitions ont été effectuées au moyen de la chaîne sismique du laboratoire Géoazur. Cette chaine sismique comprend une flûte multitrace (24 traces, 12,5 m /trace), un canon à air de type Sercel mini-GI gun (24 ci/24 ci), un compresseur Luchard et un système d'acquisition numérique Delph.

Pour cette campagne « enseignement », les 18 étudiants ont été répartis en 2 groupes qui devaient sortir en mer à tour de rôle. Le groupe 1 a acquis un profil sismique lors de la journée 1. Le groupe 2 n'a pas pu sortir en mer lors de la journée 2 du fait des mauvaises conditions météorologiques. Le groupe 1 a effectué des tests, tels qu'un changement de la profondeur d'immersion de la flute puis du canon (en changeant la dimension des bouts reliant la source/la tête de flûte à la bouée assurant son maintien en proche surface), un changement dans la fréquence des tirs, lors de la journée 3 le long du profil acquis lors de la journée 1 afin de faire constater et de comprendre l'impact des paramètres d'acquisition sur l'image sismique finale. Le groupe 2 a pu acquérir un profil sismique lors de la journée 4 qui a été réduite à la seule matinée afin de permettre le débarquement du matériel sismique au cours de l'après-midi.

Les 2 profils sismiques acquis ont été analysés et traités en salle par les étudiants, en utilisant une chaîne de traitement standard, tout à fait adaptée au dispositif d'acquisition. Cette chaîne a été développée pour ces données. Elle est constituée d'une suite de scripts faisant appel à des executables du logiciel de traitement open source CWP/Seismic Unix. Cette modularisation sous forme de scripts permet de décomposer le traitement en ses différentes étapes, pour une bonne compréhension de l'apport de chacune par les étudiants qui peuvent en voir l'apport sur les données. La chaîne comprend :

Importation des données SEGY brutes, converties au format SU et rééchantillonnées (avec filtre anti-aliasing) ;
Examen des données sous leur séquence initiale de CSG (Common Shot Gathers) et examen des en-têtes de traces ;
Extraction des ensembles en offsets communs pour analyse des données brutes par classes d'offsets (Quality Control) : identification des artefacts (multiples, multiples repliés des tirs précédents, diffractions) et analyse de l'onde directe aux différents offsets pour reconstituer les caractéristiques de la géométrie d'acquisition (mesure des offsets effectifs) ; analyse spectrale pour mesure des fréquences de coupure (notches) dont sont déduites les profondeurs de chaque élément du streamer ¿ reconstitution du profil d'immersion du streamer ;
Edtition d'en-têtes pour définition d'une séquence de CMP ;
Edition de traces pour supprimer le signal des éventuels canaux bruités ;
Tri en CMP et examen des données sous cette forme ;
Correction NMO et stack, soit à la vitesse de l'eau, soit avec un gradient sous le fond de l'eau (préalablement pointé alors sur la section à offset minimum) ¿ examen sur CMP après NMO pour vérifier le bon applatissement des hyperboles de réflexion ;
Test éventuel de différentes vitesses de stack pour montrer la faible dépendance du résultat, du fait de la courte gamme d'offsets couverts par le dispositif ;
Comparaison de la section stackée avec les sections à offsets communs extraites précédemment pour vérifier l'amélioration du rapport signal/bruit par la sommation (en particulier sur les réflecteurs profonds) ;
Migration post-stack de Stolt à vitesse de l'eau ;
Post-processing avec filtrage en domaine Fourier, soit uniforme, soit en time-varying filter avec une bande passante plus étroite sous les horizons messiniens pour tirer profit du contenu plus basse fréquence sous ces horizons ; égalisation d'amplitudes par AGC ;
Mute minutieux au-dessus du fond de l'eau et ré-export SEGY pour plot final grand format (en vue de l'interprétation).

Ce traitement fait l'objet de 2 demi-journées de travail en salle informatique avec les étudiants qui pratiquent toute la chaîne individuellement (3h de cours, 5h de TD au total).

La formation est en outre complétée d'un cours/TD de 4h sur la sismique grand-angle, en insistant sur la complémentarité de cette méthode de prospection géophysique avec la sismique réflexion pratiquée durant ce stage.

Enfin, des séances d'interprétation des images de sismique réflexion permettent une application des principes de stratigraphie sismique vus en cours, avec une initiation à l'identification de séquences de réflecteurs et d'unités sismiques sur la base du faciès sismique, des géométries de réflecteurs aux limites, etc. Le tout est restitué dans le cadre évolutif tectono-sédimentaire de la marge et du bassin Ligure.

Bibliographie

Publications

Migeon Sebastien, Mulder Thierry, Savoye Bruno, Sage Francoise (2012). Hydrodynamic processes, velocity structure and stratification in natural turbidity currents: Results inferred from field data in the Var Turbidite System. Sedimentary Geology, 245, 48-62. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2011.12.007

Sage F., Beslier M. -O., Thinon I., Larroque C., Dessa J-X, Migeon S., Angelier J., Guennoc P., Schreiber D., Michaud F., Stephan J. -F., Sonnette L. (2011). Structure and evolution of a passive margin in a compressive environment: Example of the south-western Alps-Ligurian basin junction during the Cenozoic. Marine And Petroleum Geology, 28(7), 1263-1282. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2011.03.012

Migeon Sébastien, Mulder Thierry, Savoye Bruno, Sage Françoise (2006). The Var turbidite system (Ligurian Sea, northwestern Mediterranean) - morphology, sediment supply, construction of turbidite levee and sediment waves: implications for hydrocarbon reservoirs. Geo-Marine Letters, 26(6), 361-371. Publisher's official version : https://doi.org/10.1007/s00367-006-0047-x , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00000/2258/

Références des communications dans des colloques internationaux

Sage, F., Beslier, M.-O., Dessa, J.X., Schenini, L., Watremez, L., Mercier de Lépinay, B., Gaullier, V., Larroque, C., Béthoux, N. ,Corradi, N., Bigot, A., Migeon, S., Ruiz Constán, A. (2014). Inversionof back-arc basins : example of the Ligurian Basin, Western Mediterranean. Geophysical Research Abstracts, n°EGU2014-15668, European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2014, 27 April - 2 May, 2014 Vienna (Austria).

Sage F., M.O. Beslier, B. Mercier de Lepinay, N. Béthoux, V. Gaullier, C. Larroque, N. Corradi, L. Schenini, J.X. Dessa, A. Bigot, S. Migeon, A. Ruiz Constán (2013). Localized deformation along an inverted rifted margin: Example of the Northern Ligurian margin, Western Mediterranean. AGU Fall meeting, Poster T21B?2550.

Sage F., Beslier, M.O., Gaullier, V., Larroque, C., Dessa, J.X., Mercier de Lepinay, B., Corradi, N., Migeon, S., Katz, H., Ruiz Constan, A. (2013). Partitioning of deformation along a reactivated rifted margin: example of the northern Ligurian margin. Geophysical Research Abstracts Vol. 15, EGU2013?12902?3.

Hassoun V., Migeon S., Larroque C., Cattaneo A., Mercier de Lépinay B. (2011). Will the French Riviera disappear? Ancient and present day submarine landslides along the north-western Ligurian Margin (NW Mediterranean) under the microscope, American Geophysical Union (AGU), n°OS13B-1521, AGU Fall Meeting, 5-9 december, San Francisco (USA).

Références des communications dans des colloques nationaux

Beslier, M.-O., F. Sage, J.-X. Dessa, V. Gaullier, L. Schenini, B. Mercier de Lépinay, C. Larroque, L. Watremez, N. Bethoux, N. Corradi, A. Bigot, S. Migeon, A. Ruiz-Constán, A. Leprêtre (2014). Inversion of back-arc basins : example of the Ligurian Basin, Western Mediterranean. 24ème réunion des Sciences de la Terre, Pau, 27-31 octobre 2014.

Thèses ayant utilisé les données de la campagne

K. SAMALENS (2018). Mouvements de terrain sous-marins sur la Marge Ligure : enregistrement sédimentaire de l'activité sismique ?. Thèse de l'Université de Nice Sophia Antipolis.

V. HASSOUN (2016). Interaction aléa gravitaire et déformation sur la marge nord-Ligure. Thèse de l'Université de Nice-Sophia Antipolis.