WG 1: Sismologie

Le WG1 Sismologie a pour objectif d'imager et de surveiller les réservoirs souterrains afin de comprendre leur structure et leur dynamique, en utilisant des données acquises par des réseaux de stations sismiques permanentes ou temporaires. Le groupe se concentre principalement sur l'utilisation de données sismiques passives, y compris la sismicité naturelle ou induite et les vibrations sismiques ambiantes (également appelées "bruit sismique") générées par des sources naturelles ou anthropogéniques. Ces approches de pointe complètent et peuvent surmonter certaines des limites des méthodes traditionnelles utilisées dans les industries pétrolières et gazières et reposant principalement sur des sources actives. 

Les activités du WG1 se sont concentrées sur

1. la compréhension des mécanismes impliqués dans la production de sismicité induite lors de l'exploitation de réservoirs profonds
2. développer de nouvelles approches pour la caractérisation de la sismicité induite et l'imagerie de la subsurface, en particulier sur la base du bruit ambiant
3. développer et tester de nouvelles approches instrumentales pour améliorer la surveillance de la sismicité induite

En termes de développement méthodologique, l'accent a été mis sur la compréhension des mécanismes de déformation dans les réservoirs géothermiques profonds et sur le déclenchement de la sismicité par le biais d'une variété d'approches :

• Expériences en laboratoire pour étudier les conditions de stabilité/instabilité des failles (PhD de Weiwei Shu, 2020-2023)

• Ré-analyse de la sismicité induite lors des phases de stimulation et de circulation à Soultz-sous-Forêts, pour établir des liens entre l'énergie de fracturation (séismes) et l'énergie hydraulique (PhD de Kamel Drif, 2020-2024)

• Développement de méthodes interférométriques basées sur la corrélation du bruit sismique ambiant pour détecter des changements temporels dans les propriétés des réservoirs, en utilisant les deux données acquises autour des sites de Rittershoffen et Vendenheim (PhD de Flavien Mattern, 2023-2026; Ayrullah Karabulut - Gutenberg Chair) et modélisation numérique et analogique (PhD de Yunliang Wang, 2022-2025)

• L'utilisation d'approches d'exploration de données et d'apprentissage automatisé (machine learning) sur différents épisodes de sismicité induite (PhD de Rachit Gautam, 2023-2026 et post-doctorat de Zhiwei Wang, 2023-2025)

L'élargissement thématique du groupe aux méthodes sismiques actives est envisagé dans un avenir proche.

En ce qui concerne les nouvelles approches instrumentales de la surveillance de la sismicité induite, trois projets majeurs ont été développés :

• L'utilisation de patchs denses de capteurs miniaturisés ("nodes") a été mise en œuvre autour du site de Vendenheim et a démontré que ce type de topologie permet d'éliminer une partie du bruit ambiant des environnements urbains, réduisant ainsi de manière significative l'ampleur de l'exhaustivité par rapport aux réseaux traditionnels (PhD de Rémi Fiori, 2020-2024).

• Nous avons entamé des travaux sur l'utilisation de la fibre optique comme réseau de capteurs distribués pour mesurer le champ d'ondes sismiques (DAS) dans le cadre du projet ANR Monidas. Des expérimentations ont été menées en 2023 sur une fibre de ~10 km de long reliant le campus central au campus d'Illkirch via un partenariat avec le département numérique de Strasbourg (DNUM). Les analyses préliminaires montrent la capacité du système à enregistrer des événements sismiques, typiques de ceux générés par l'exploitation de réservoirs profonds, à haute résolution spatiale et dans des environnements urbains bruyants.

• La mise en place de réseaux de surveillance de la sismicité impliquant les citoyens a été largement développée grâce, notamment, aux projets ANR PrESENCE et SismoCité. L'utilisation de capteurs à faible coût, en complément des réseaux permanents, a été cruciale pour la surveillance et l'analyse de la crise sismique de Strasbourg. Plus de 70 stations à bas coût sont maintenant installées dans les zones de l'Outre-Forêt et de l'Eurométropole, et des liens étroits sont établis avec les hôtes des capteurs (par le biais de "sismo-stammtich") et avec le Jardin des Sciences de l'Université de Strasbourg et le Musée du Pétrole (Pechelbroonn).

Leaders : Jérôme Vergne & Olivier Lengliné (EOST)

Membres (EOST/ITES) : Jean Schmittbuhl, Benoît Derode, Serge Sambodian, Marc Grunberg, Antoine Schlupp, Hélène Jund, Cécile Doubre, Dimitri Zigone, Sophie Lambotte, Alessia Maggi, Maxime Bes de Berc, Mathieu Turlure, Qingyu Wang

• Post-docs : Weiwei Shu, Zhiwei Wang, Javier Abreu Torres, Ricardo Minetto, Philippe Danre
• Étudiants PhD : Rémi Fiori, Kamel Drif, Yunliang Wang, Flavien Mattern, Rachit Gautam

Avec les autres WG de l'ITI GeoT 

WG7 : Sciences sociales

WG8 : CDGP

WG9 : Modélisation

Avec d'autres partenaires académiques

ETH - Switzerland, TUD - Netherlands, LBNL Berkeley - USA

Avec des acteurs socio-économiques

INERIS, Vito,  Geo Energie Suisse

Jardin des sciences, Musée du Pétrole de Pechelbroon

Modeling the Impact of Seasonal Water Table Fluctuations on Ambient Noise Interferometry Using Acousto-Elastic Effect. Y. Wang, J. Schmittbuhl, J. Azzola, F. Mattern, D. Zigone, O. Lengliné, V. Magnenet, J. Vergne (2024). Geophysical Research Letters. https://doi.org/10.1029/2024GL110239

L. Griffiths, M. J. Heap, O. Lengliné, P. Baud, J. Schmittbuhl, H. A. Gilg (2024). Thermal Stressing of Volcanic Rock: Microcracking and Crack Closure Monitored Through Acoustic Emission, Ultrasonic Velocity, and Thermal Expansion. JGR Solid

Shu W., Lengliné O., Schmittbuhl J. (2023). Collective Behavior of Asperities Before Large Stick-Slip Events. Solid Earth. https://doi.org/10.1029/2023JB026696

Lengliné Olivier, Ampuero Jean Paul, Schmittbuhl Jean (2023). Scaling of Repeating Earthquakes at the Transition From Aseismic to Seismic Slip. Geophysical Research Letters. https://doi.org/10.1029/2022GL101604

LENGLINÉ, Olivier, SCHMITTBUHL, Jean, DRIF, Karim Kamel, LAMBOTTE, Sophie, GRUNBERG, Marc, KINSCHER, Jannes L., SIRA, Christophe, SCHLUPP, Antoine, SCHAMING, Marc, JUND, Hélène et MASSON, Frédéric (2023). The largest induced earthquakes during the GEOVEN deep geothermal project, Strasbourg, 2018–2022: from source parameters to intensity maps. Geophysical Journal International. https://doi.org/10.1093/gji/ggad255

Fiori Remi, Vergne Jérôme, Schmittbuhl Jean, Zigone Dimitri (2023). Monitoring induced microseismicity in an urban context using very small seismic arrays: The case study of the Vendenheim EGS project. Geophysics. https://doi.org/10.1190/geo2022-0620.1

Earth. https://doi.org/10.1029/2023JB027766

Aquino, M., Marquis, G., Vergne, J. (2022). Joint one dimensional inversion of Magnetotelluric Data and Surface Wave Dispersion Curves
using Correspondence Maps. Geophysical Prospecting.https://doi.org/10.1111/1365-2478.13239

Schmittbuhl, J., Lambotte, S., Lengliné, O., Grunberg, M., Jund, H., Vergne, J., et al. (2021). Induced and triggered seismicity below the city of Strasbourg, France from November 2019 to January 2021. Comptes Rendus. Géoscience, 353(S1), 1–24. https://doi.org/10.5802/crgeos.71