Version HTML de base
Spécial “ Acoustique sous-marine ”
17
Acoustique
&
Techniques n° 48
Développements électroacoustiques en
sismique marine Très Haute Résolution
Le contexte scientifique
Les outils modernes de reconnaissance et de cartographie
permettent l’acquisition de données sismiques depuis
l’échelle régionale, où les opérations de reconnaissances
sismiques à forte pénétration permettent d’imager les séries
profondes, jusqu’à l’échelle des corps sédimentaires, des
glissements sous-marins ou encore des zones à hydrate de
gaz. Dans ces derniers domaines, les systèmes sismiques
conventionnels tractés en surface présentent des limitations
en terme de résolution, limitations qui rendent impossibles
la mise en évidence par grande profondeur d’eau de figures
sédimentaires détaillées.
Des illustrations du besoin de cette résolution peuvent
être trouvées tant dans le domaine industriel (recherche
appliquée) que dans le domaine académique (recherche
fondamentale) [1] :
- Le transport sédimentaire au-delà du plateau continental se
fait au travers du phénomène des avalanches sous-marines à
l’origine de la création d’éventails sédimentaires sous-marins.
Les turbidités ainsi déposées constituent un type particulier de
corps sédimentaire, dont l’étude dans les systèmes actuels
permettra de développer des modèles de réservoirs analogues
aux dépôts fossiles devenus gisements d’hydrocarbure.
- La déstabilisation thermique des hydrates de gaz présents
dans les sédiments marins pourrait jouer un rôle fondamental
dans les changements climatiques par libération de méthane,
d’autre part cette déstabilisation pourrait être à l’origine
de grands glissements de terrain, tels les glissements de
Storegga au large de la Norvège.
L’acquisition de données sismiques THR répondant aux besoins
scientifiques des géosciences marines s’est traduite par des
développements technologiques importants à l’IFREMER
sur la période 1996-2005. Ces réalisations innovantes en
Yves Le Gall, Bruno Marsset
IFREMER-Brest
TSI/AS
BP 70
29280 Plouzané
France
Tél. : 02 98 22 40 40
E-mail : yves.legall@ifremer.fr
E-mail : bruno.marsset@ifremer.fr
Résumé
La sismique réflexion marine Haute ou Très Haute Résolution (HR ou THR), mise en œuvre pour
les reconnaissances géotechniques des sols superficiels, utilise des fréquences comprises
entre quelques centaines de Hz et quelques kHz. Ceci lui confère un pouvoir de résolution
métrique ou décamétrique, associé à une pénétration de quelques dizaines à quelques
centaines de mètres, fonction de la nature des sols reconnus.
Les systèmes conventionnels sont constitués d’émetteurs et d’antennes linéaires de réception
remorqués en surface. Afin d’augmenter les résolutions latérale et verticale, et de limiter les
pertes en transmission par divergence sphérique, l’IFREMER a développé plusieurs outils de
sismique marine remorqués près du fond permettant ainsi de répondre aux nouveaux besoins
de reconnaissance en mer profonde (risques naturels, exploration industrielle…).
L’utilisation d’une source ou d’un récepteur sismique par grande profondeur est confrontée
au problème de la pression hydrostatique ambiante. Les transducteurs d’émission basse
fréquence et large bande, issus de la technologie Janus-Helmholtz, et les antennes de
réception ont été ainsi adaptées aux très grandes immersions (6000 m).
Abstract
High to Very High Resolution marine seismics are of common use to build and refine models of
sediment processes and to explore, for instance, relationships between sediment stratigraphy
and sea level variations. The frequency range of this technology lays between 200 and
4000 Hz, providing a vertical resolution of metric to sub-metric scale.
Marine experiments with seismic source and receivers towed close to the seafloor are
set up in order to limit the energy loss related to wave front divergence and unwanted 3D
effects or diffraction hyperbolas deteriorating the quality of the resulting seismic image. The
technological challenge was thus to provide users with appropriate seismic acquisition system
able to deal with high hydrostatic pressure which forbids the use of any conventional surface-
towed explosive source.
The Janus-Helmholtz acoustic source, initially designed for low frequency active sonar, allows
a wide frequency bandwidth and offers a highly repeatable acoustic signal perfectly tailored
for accurate soil characterisation. The potential of this acoustic sources may be achieved
only if the receiving array is able to take full advantage of the quality of the emitted signal and
therefore hydrophones and streamer were designed to meet those requirements.