Tomographie sismique multi-échelle du Massif Central français à partir de bruit de fond sismique et des données du projet MACIV // Multi-scale noise-based seismic imaging of the French Massif Central with the data of MACIV experiment

Dans le cadre du projet MACIV financé par l'ANR (Imagerie sismique multi-échelle du Massif Central axée sur le volcanisme intraplaque récent, [https://maciv.osug.fr/en](https://maciv.osug.fr/en)), les équipes de l'ISTerre, du GET-IRAP (Toulouse) et du LMV (Clermont-Ferrand) ont installé deux réseaux sismiques temporaires de 100 stations pour une durée de 3 à 4 ans en 2023 et 2024. Le premier réseau comprend 35 stations. Couplé avec les stations permanentes il permet de couvrir l'ensemble du Massif Central français (MCF) avec une station tout les 35 km. Le second réseau est constitué de trois profils de stations (nord-sud, est-ouest et nord-ouest-sud-est) ont également été déployés. Ils traversent le MCF avec un espacement inter-stations de 3 à 15 km. Finalement trois réseaux denses de 625 nœuds (espacement de 0,5 à 5 km) seront installés pendant un mois dans les régions volcaniques de la Chaîne des Puys et du Cézallier-Monts-Dore à la fin de l'année 2025.
L'objectif de ce sujet de thèse est d'utiliser l'ensemble de ces données pour obtenir de nouvelles images sismiques de haute qualité de la structure de la croûte et du manteau supérieur du MCF, en utilisant notamment des corrélations du bruit ambiant. Le candidat travaillera au sein de l'équipe « Ondes et Structure » de l'ISTerre, qui a été fortement impliquée dans le développement de ces méthodes et leurs applications dans différentes régions du monde, notamment dans les Alpes européennes (par exemple, Nouibat et al., 2022, 2023). Le candidat réalisera une tomographie du MCF à partir d'ondes de surface issues de corrélations de bruit à différentes échelles afin d'avoir une vision complète du MCF. Les données du réseau principal MACIV et des trois profils seront utilisées pour mesurer les courbes de dispersion de la vitesse de phase et de groupe des ondes de Rayleigh et de Love. Ces mesures, combinées à celles obtenues lors des projets précédents Pyrope et AlpArray, permettront d'améliorer significativement la résolution des modèles régionaux de la croûte et du manteau supérieur du MCF, y compris les distributions des vitesses des ondes de cisaillement et des anisotropies radiales et azimutales (par exemple, Mordret et al., 2015 ; Alder et al., 2021). Les réseaux denses de nodes permettrond d'étudier la structure superficielle.
Les modèles tomographique obtenus seront combinés avec ceux issus d'onde de volume télésismiques en collaboration avec le GET-IRAP. Les images finales seront interprétées pour mieux évaluer les gisements minéraux ainsi que les ressources géothermiques du MCF en collaboration avec des géologues et des volcanologues du GET-IRAP et du LMV.
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In the framework of the ANR-funded MACIV project (Multiscale seismic imaging of Massif Central focusing on recent intraplate volcanism, https://maciv.osug.fr/en), the ISTerre, GET-IRAP (Toulouse) and LMV (Clermont-Ferrand) teams have installed 2 temporary seismic arrays of 100 stations for 3-4 years in 2023 and 2024. A backbone of 35 stations complements the permanent networks to reach a homogeneous coverage of the entire French Massif Central (FMC) with ~35-km spatial sampling. Three north-south, east-west and northwest-southeast transects cross-cut the FMC with inter-station spacing of 3-15 km. Three dense arrays of 625 nodes (spacing 0.5-5 km) will be installed for one month in the Chaine des Puys and Cézallier-Monts-Dore volcanic regions in late 2025.
The goal of the proposed PhD project is to use these datasets to obtain new high-quality seismic images the crustal and upper mantle structure of the FMC. In particular, the project is aiming at applying methods based on correlation of ambient noise. The candidate will work in the “Ondes et Structure” team of ISTerre that has been intensely involved in the development of these methods and their successful applications to different regions in the World and in particular in the European Alps (e.g., Nouibat et al., 2022, 2023). The candidate is expected to perform noise-based surface-wave tomography at different scales. Data of the MACIV backbone network and transects and surrounding permanent stations will be used to measure Rayleigh and Love waves' phase and group velocity dispersion curves. These measurements, together with those obtained during the previous Pyrope and AlpArray projects, will result in significantly improved resolution of the regional scale crustal and upper mantle models of FMC, including distributions of shear wave velocities and radial and azimuthal anisotropies (e.g., Mordret et al., 2015; Alder et al., 2021). Surface-wave-based methods will also be applied to the MACIV large-N arrays to study the shallow subsurface structure.
The results obtained with the noise based seismic tomography will be compared and combined with those derived from teleseismic body waves in collaboration with seismologists from GET-IRAP. Final images will be interpreted to better assess mineral deposits, and geothermal resources of the FMC in collaboration with of geologists and volcanologists from GET-IRAP and LMV.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://maciv.osug.fr

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université Grenoble Alpes

105 STEP - Sciences de la Terre de l'Environnement et des Planètes

MS ou diplôme équivalent en géophysique, physique ou dans un domaine étroitement lié. Compétences attendues : géophysique (sismologie), analyse des signaux et programmation (de préférence en python).
MS or an equivalent degree geophysics, physics, or a closely related field. Expected skills: geophysics (seismology), signal analysis and programming (preferentially python-based).