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Assimilation de données géophysiques pour la caractérisation hydrogéologique régionale: optimisation de la séquence.

Blouin, Martin (2015). Assimilation de données géophysiques pour la caractérisation hydrogéologique régionale: optimisation de la séquence. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 176 p.

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Résumé

Depuis plus d’une décennie, des groupes de chercheurs en hydrogéophysique comme celui de la Commission Géologique du Canada ont alimenté l’intérêt pour l’utilisation de la sismique réflexion de proche surface en développant des outils tractables comme des sources vibrantes portables et des trains de géophones (landstreamer) à trois composantes. Ces innovations technologiques, combinées à l’utilisation des ondes de cisaillement pour l’imagerie à haute résolution de la stratigraphie des milieux sédimentaires non-consolidés, ont rendus cette méthode géophysique plus versatile, plus précise et surtout plus économique. En effet, la possibilité de couvrir en une journée de grandes distances linéaires en fait un outil bien adapté pour la caractérisation à l’échelle régionale. À partir de ces travaux et dans un contexte de caractérisation hydrogéologique à l’échelle régionale dans les Basses-Terres du Saint- Laurent, cette thèse propose des améliorations à la séquence de travail en assimilation de données géophysiques. Ces avancées sont menées sur trois fronts : l’acquisition des données, leur traitement et leur intégration pour la construction de modèles de la sous surface. Tout d’abord, comme la configuration des levés de sismique réflexion de proche surface nécessite un faible espacement entre les capteurs et les points de tirs, une quantité importante d’information sous forme brute est reçue lors de l’acquisition. Ainsi, il est difficile de procéder à un contrôle de qualité efficace (QC) et presque impossible de fournir une interprétation du milieu investigué en temps réel. Afin de régler ce problème, un algorithme de traitement de données « en direct » a donc été développé. Ensuite, comme l’anisotropie sismique peut affecter le traitement des données, ces paramètres ont été mesurés dans les argiles de la mer de Champlain. Un profil sismique vertical à neuf composantes a identifié des écarts significatifs de la vitesse des ondes sismiques en fonction de l’angle de propagation. Enfin, une méthodologie a été mise de l’avant pour interpoler les interfaces stratigraphiques à l’échelle régionale. L’approche développée tient compte de la résolution et de la fiabilité des mesures disponibles, extrait l’information statistique des interprétations de sismique réflexion et peut même servir comme outil de réinterprétation de ces dernières.

Abstract

For more than a decade, research groups such as the Geological Survey of Canada built the interest for near-surface reflection seismic by proposing small vibrating sources and three components (3C) landstreamers. Developments in the instrumentation combined with extensive use of shear-wave profiling to image stratigraphy of unconsolidated environments at high resolution have made this geophysical method more versatile, more accurate, increased cost effectiveness and allowed to cover greater distance per day. With those major upgrades as a starting point and in a context of regional aquifer characterization in the Saint-Laurent Lowlands, the present study proposes a workflow to further enhance the assimilation of geophysical data. First, as high resolution near surface surveys require small shot intervals and multiple channels on three axis, a lot of the acquisition information is received under a raw format yielding to unproductive quality control (QC). Hence, a tool was developed to process data “on the fly” and allow adequate real-time QC and on-site decision making. The algorithm was constructed in a Python environment and is accessible through a graphical user interface where the user is prompted for geometry parameters inputs and desired processing flow steps. Second, at the scale of seismic wavelengths, fine grain and poorly consolidated sediments such as marine clay of the St-Lawrence Lowlands can be viewed as a homogeneous medium presenting anisotropy. This section of the study showed that such geological settings yield to significant seismic velocity variations with angle of propagation that should not be ignore for normal move-out correction, migration or time to depth conversion. Finally, accurate delineation of stratigraphic horizons is an important task of any environmental or hydrogeological characterization study. A methodology was put forward to help integrate geophysical measurements with geological knowledge in the construction of stratigraphic maps. The approach accounts for reliability and resolution of the measurements, extracts statistical information from reflection seismic interpretations and can further serve as a tool for reinterpretation of the seismic data.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Gloaguen, Erwan
Co-directeurs de mémoire/thèse: Bellefleur, Gilles
Mots-clés libres: sismique réflexion; aquifères régionaux; données géophysique; caractérisation hydrogéologique; anisotropie
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 09 juin 2015 21:32
Dernière modification: 11 nov. 2015 15:15
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2667

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