Faire de la sismologie virtuelle une réalité
Placer des sismomètres à l’intérieur de la croûte terrestre permettrait aux sismologues de mesurer plus précisément les tremblements de terre induits et les changements géomécaniques, et de mieux comprendre la structure de la croûte elle-même. Cela nous aiderait également à améliorer considérablement la surveillance de l’écoulement des fluides dans les aquifères, les réservoirs géothermiques et les sites de stockage de CO2. Les applications potentielles sont nombreuses dans les domaines de l’extraction d’énergie, du stockage des déchets et du stockage des vecteurs d’énergie. Malheureusement, cela serait excessivement difficile, peu pratique et coûteux à réaliser. Dans le cadre du projet VirtualSeis, financé par le Conseil européen de la recherche (CER), des chercheurs ont mis au point une méthode innovante pour pratiquer la sismologie virtuelle (VS pour «virtual seismology») n’importe où dans le monde. VirtualSeis a travaillé sur une méthodologie révolutionnaire permettant de créer des sources sismiques virtuelles – tremblements de terre ou vibrateurs sismiques – et des sismomètres virtuels n’importe où dans le sous-sol de la Terre. Cette technique VS imite les réponses qui seraient mesurées lors de véritables tremblements de terre induits. «Les applications d’imagerie et de surveillance de la méthodologie de sismologie virtuelle ont reçu beaucoup d’attention et sont utilisées par des chercheurs et des instituts sismiques du monde entier», explique Kees Wapenaar, professeur de géophysique à l’Université de technologie de Delft et coordinateur du projet VirtualSeis.
Sismologie virtuelle
La VS repose sur des mesures de réflexion sismique dans une zone spécifique. À cette fin, les chercheurs peuvent s’appuyer sur les mesures de réflexion sismique existantes, ce qu’ils ont fait dans plusieurs zones d’intérêt, ou mettre en place un système de surveillance sismique, technique utilisée à Groningue, une province des Pays-Bas connue pour ses problèmes de sismicité induite. L’équipe y a installé un réseau sismique basé sur la technologie de la fibre optique, connu sous le nom de détection acoustique distribuée (DAS). Ce système utilise des fibres optiques intégrées dans des bandes et des tubes de polyuréthane et a été développé en laboratoire et lors d’essais sur le terrain à Groningue. Le travail sur le système DAS a été coordonné par le membre principal de l’équipe, Guy Drijkoningen, professeur associé de géophysique appliquée à l’université technologique de Delft. En utilisant l’une ou l’autre de ces méthodes, l’équipe pourrait alors utiliser les mesures de réflexion sismique à la surface pour créer des sources virtuelles et/ou des récepteurs virtuels sous la surface. L’équipe a utilisé ces données pour prévoir les réponses à des tremblements de terre induits réels, puis a utilisé la même méthodologie pour obtenir des images et surveiller l’écoulement des fluides souterrains.
Susciter l’intérêt de la communauté sismologique
La technologie VirtualSeis a suscité un vif intérêt de la part de plusieurs universités, dont l’ETH Zürich, l’université d’Édimbourg, l’université de Leeds, la KAUST et l’université d’Utrecht. L’équipe a collaboré étroitement avec des collègues de la Colorado School of Mines. Plusieurs entreprises ont également manifesté leur intérêt pour cette technologie, notamment Senai Cimatec, CGG, Quantairra Delft et Aramco. «La technologie a un impact significatif sur un certain nombre de programmes de recherche interdisciplinaires liés à la transition énergétique, tels que la science et l’ingénierie géothermiques, le stockage souterrain et les conséquences de l’ingénierie souterraine», note Kees Wapenaar. Ce projet du CER a permis d’obtenir un financement important pour DeepNL, un programme géré par le Conseil néerlandais de la recherche (NWO) visant à comprendre la dynamique du sous-sol causée par les activités humaines.
Diffusion des avancées scientifiques
Les résultats des recherches menées dans le cadre du projet VirtualSeis ont été présentés dans un certain nombre d’actes de conférences et publiés dans 54 articles de revues, dont 12 sont actuellement en cours d’examen. «Grâce aux progrès réalisés dans le cadre de ce projet du CER et au soutien des programmes financés par le NWO, notre groupe de recherche en géophysique et pétrophysique appliquées est bien équipé pour relever les défis futurs des programmes de recherche interdisciplinaires liés à la transition énergétique», déclare Kees Wapenaar.
Mots‑clés
VirtualSeis, sismologie, virtuelle, surveillance, terre, structure, croûte, détection, tremblements de terre
