Description du projet de recherche

Investigation du potentiel de l'écoute par sismique passive pour le suivi d'instabilités rocheuses

Introduction

Le recul causé par l’érosion des falaises côtières représente un risque pour les gens et les infrastructures situées en amont. Celles-ci sont soumises à plusieurs processus de météorisations et d’érosions comme la gélifraction et l’action des marées et des vagues lors des tempêtes. Les changements climatiques apportent leur lot d’incertitude quant aux prévisions des taux de recul de ces falaises. Par exemple, l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des tempêtes, couplée avec la diminution du couvert de glace en hiver, risque d’accélérer le recul des falaises côtières dans les environnements nordiques. Des méthodes existent pour caractériser la déformation, telles que le LIDAR, mais il est encore difficile de comprendre le lien entre les variations météorologiques et l'évolution des contraintes en profondeur. Un monitoring s’appuyant sur des méthodes géophysiques peut par contre permettre d'imager les déformations en profondeur.

Objectifs

L'écoute sismique est une méthode couramment utilisée dans l'industrie minière et pétrolière pour imager l'évolution des contraintes au sein des corps géologiques causée par leur exploitation. Récemment, les méthodes développées dans ces milieux ont commencé à être appliquées à la surveillance de risques naturels. Le projet vise à 1) développer des outils d'intelligence artificielle pour détecter et localiser l'origine des évènements sismiques et 2) établir des liens entre la sismicité et les conditions environnementales afin d'expliquer les mécanismes de développement des instabilités rocheuses.

Sites d'études

Des éboulements de grandes magnitudes ont récemment été observées sur les falaises calcaires du Cap-Bon-Ami, dans le parc national Forillon, en Haute-Gaspésie. Ces évènements présentent un risque pour les usagers du parc et un monitoring est de mise. La paroi rocheuse, constituée de roche conglomératique tendre, est hautement susceptible à l'érosion météoritique et à la gélifraction. Elle constitue donc un excellent laboratoire à ciel ouvert afin de mieux comprendre les mécanismes en lien avec le développement d'instabilité.

Matériel et méthodes

Un réseau de quinze géophones ainsi qu'un vaste parc d'instrument (station météo, sonde de température en paroi, piézomètre, extensomètre, capteur de hauteur de vague, caméra de surveillance) a été installé sur le site. Le réseau de géophones de très grande densité permettra de trianguler la position des évènements sismiques dans l'espace et ainsi cartographier le développement des instabilités. Pour ce faire, des outils d'intelligence artificielle inspirés des transformeurs seront utilisés en raison de leur module d'attention, très puissant pour traiter les données d'une dimension temporelle. Finalement, la sismicité sera liée aux conditions météorologiques afin d'expliquer le développement d'instabilité rocheuse au sein du massif.

Références

Birien, T., & Gauthier, F. (2023). Influence of climate dependent variables on deformation and differential erosion of stratified sedimentary rocks. Geomorphology 421 , 108518. D'Amato, J., Hantz, D., Guerin, A., Jaboyedoff, M., Baillet, L.,

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