Tomographie sismique

En géophysique, la tomographie sismique est une méthode utilisant les enregistrements des tremblements de terre pour cartographier la structure interne de la terre et ses propriétés physiques et minéralogiques. En comparant les temps d'arrivée des différentes ondes sismiques les unes relativement aux autres et à différents endroits, on déduit comment les vitesses de propagation de ces ondes varient à l’intérieur du globe terrestre. À partir de ces données expérimentales, on construit des modèles tridimensionnels de vitesses d'ondes . Les variations de vitesse dans l'espace sont ensuite interprétées comme des variations de température locale ou de composition des matériaux (chimique ou minéralogique). La tomographie sismique sert notamment à cartographier les hétérogénéités du manteau terrestre. Ces cartes, utilisées dans la tectonique des plaques, expliquent les liens entre les déplacements lithosphériques et la convection mantellique. Un séisme naturel ou provoqué émet des vibrations sismiques dans toutes les directions depuis son foyer ou hypocentre, qui se propagent dans les milieux environnants sous forme d'ondes. Celles-ci sont de différentes natures et de vitesses différentes : ondes de volume de type P (compression) ou S (cisaillement), ondes de surface le long des interfaces entre régions ayant un contraste suffisant de propriétés physico-mécaniques. Ces propriétés des milieux traversés, notamment les modules d’élasticité de Lamé μ et λ, et la densité ρ, conditionnent les vitesses de ces ondes et le chemin qu’elles parcourent. Dans le cas des ondes de volume, la vitesse d’une onde P en un point est donnée par et celle d’une onde S par : . Avec la profondeur, la pression augmente ainsi que la densité des roches et les coefficients élastiques. Ces derniers croissent plus vite que la densité, ainsi la vitesse des ondes augmente en profondeur. Les ondes sismiques suivent une trajectoire courbe. Une onde arrive à une station sismique en un certain temps, et il est possible de déterminer une grandeur physique nommée « temps de parcours » d’une onde dans le manteau.