Date limite de candidature : 26 Avril 2023 (pour avoir le temps d'envoyer le dossier complet avant le 10 Mai 2023)
Contrat doctoral du MESRI (Financement CNRS): ~1750 Euros net/mois
Comment candidater :
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Pour poser votre candidature à une thèse auprès de l'Ecole Doctorale SDU2E (Sciences de la Terre, de l'Univers, de l'Espace et de l'Environnement) :
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Pour plus de détails sur le sujet de thèse aller sur le site http://sdu2e.obs-mip.fr/ puis aller sur les onglets suivants :
- "Faire une thèse à l'ED"
- "Propositions de sujets de thèse ouverts au concours pour l'attribution d'un contrat doctoral"
- puis allez le sur le laboratoire GET et cliquez sur le titre du sujet
1) Résumé et Objectifs généraux :
L'imagerie détaillée et précise de la croûte terrestre reste un défi à relever en termes de sciences fondamentales de la Terre, mais aussi parce qu'elle a un impact sociétal majeur : elle permet de détecter et estimer les ressources en fluides et en minéraux et aide à cartographier les risques naturels. L'objectif du projet de la thèse (JIGA-SCALE3D) est de combiner des données actualisées aux échelles régionales et globales avec des modèles innovants, des outils originaux pour mieux déterminer la composition minéralogique de la croûte terrestre et mieux décrire les phénomènes de subduction, exhumation mantellique et collision entre plaques à l’échelle de la lithosphère. Nous combinerons les données sismologiques et gravimétriques dans des inversions simultanées afin d'obtenir des modèles multi-paramétriques cohérents pour déduire la composition de la subsurface. Nous avons l'intention d'appliquer cette méthodologie à l'échelle régionale des Pyrénées dans un premier temps car elles sont un site pilote très étudié et instrumenté où les questions sur la structure interne des chaînes sont encore fortement débattues et où, comme dans de nombreuses régions orogéniques, des processus d’exhumation de matériel profond vers la surface ont pris place et peuvent présenter des intérêts certains en terme de ressources naturelles et en exploration géophysique. La durabilité des ressources hydriques, thermiques, minérales et non-carbonées est en effet une question brûlante dans cette région où les industries doivent coexister avec les réserves naturelles et le développement touristique. A terme, nous appliquerons nos inversions à l'ensemble de la France métropolitaine en nous concentrant sur les interactions entre dynamique du manteau supérieur et structures crustales.
2) Contexte scientique et objectifs/missions :
Le défi majeur de notre projet est de traiter des données et modèles aux échelles globales et régionales et compatibles entre eux. L'originalité de notre approche est d'exploiter la complémentarité des données gravimétriques satellitaires (GOCE) et terrestres (BGI) existantes. Les longueurs d'ondes de GOCE et la mesure complète du tenseur gradiométrique donnent accès à une quantité d'informations sans précédent en termes de géométrie des structures régionales, tandis que les données sol permettent d'atteindre une complexité croissante de la subsurface. Nous combinerons ces données avec celles des expériences sismologiques régionales temporaires (PYROPE, ECORS, OROGEN) et du réseau sismique national RESIF.
Le but de notre projet est de fournir un modèle multi-paramètres (densité et vitesses sismiques) de la croûte et le manteau supérieur sur deux échelles : les Pyrénées et la France. Les Pyrénées sont un site pilote très étudié qui permettra de tester nos procédures d'inversions conjointes sismiques et gravimétriques. Puis, il s'agira d'élargir cette étude à une échelle plus globale (celle de la France métropolitaine), et d'intégrer l'information du gradient du champ de gravité. A moyen/long terme il s'agira d'appliquer la méthodologie à d'autres régions (Massif Central, Alpes). En combinant les échelles régionales et globales, l’idée est d’obtenir des modèles régionaux en tenant compte d’un continuum géologique avec les régions avoisinantes.
De plus, notre projet s’inscrit dans l’élaboration de modèles sismiques alternatifs 3D multi-échelles de la croûte et de la profondeur du Moho pour toute la France dans le cadre du projet ANR FRLitho3D (2022-2025) dont l'objectif principal est de fournir un modèle unique cohérent physiquement et géologiquement. Afin de fournir de tels modèles, des analyses statistiques portant sur la sensibilité de jeux de données gravimétriques aux différents modèles sismiques existants issus d’inversions sismiques diverses et/ou fournis par l’ANR FrLitho3D seront faites à l’échelle de la France puis des Pyrénées en vue de ne sélectionner que ceux expliquant les différents jeux de données (sismiques et gravimétriques). Dans un second temps, différents schémas d’inversion conjointe sismique et gravimétrique (coopérative ou simultanée) seront comparés ainsi que les biais introduits.
3) Thématiques / Domaines scientifiques :
Géophysique Interne
Exploration géophysique (Imagerie de la lithosphère)
Mathématiques appliquées (Modélisation numérique, Calcul Haute Performance, Problème inverse, Deep-Learning)
4) Collaborations envisagées :
L'étudiant interagira très fortement avec l'équipe de Montpellier (Resp. C. Tiberi) afin de comparer les résultats des inversions obtenus par deux types d'inversions conjointes : inversions simultanées ou séquentielles.
Des collaborations actives seront menées au niveau national via le projet ANR FrLitho3D (2022-25) auquel R. Martin (GET) et C. Tiberi (Dir. Rech./CNRS au laboratoire Géosciences Montpellier/GM Géosciences Montpellier) participent ainsi que des sismologues du GET (S. Chevrot). L’équipe du GET/Toulouse collaborera très fortement avec Christel Tiberi de l’équipe GM avec qui R. Martin, L. Seaone et S. Bonvalot ont déjà publié ensemble et co-encadré un post-doctorant (G. Dufréchou) sur des inversions conjointes ou séparées de temps d'arrivée télésismiques et de données gravimétriques dans les Pyrénées
L'étudiant pourra intéragir avec les différents acteurs de FrLitho3D afin d'inclure les différents modèles dans ses procédures d'inversion. En effet, l'objectif principal de FrLtiho3D (2021-25/ « Building an open 3D reference model of the lithosphere beneath metropolitan France ») est de fournir pour la première fois un modèle géophysique unique de référence de la lithosphère à l’échelle de la France en s'appuyant sur les récents efforts de densification des observations sismologiques sur le territoire, notamment dans le cadre de du réseau national RESIF (Infrastructure de Recherche), mais aussi sur différents observables aux échelles régionales et globales. Dans ce cadre l'idée est de développer et/ou utiliser différentes techniques d’imagerie à l’échelle de la France (fonctions récepteur, inversions de temps d’arrivée ou de diagrammes de dispersion, inversions de forme d’onde, etc…) en utilisant les bases de données de RESIF.
L’étudiant utilisera les bases de données gravimétriques en accès libre du Bureau Gravimétrique International/BGI hébergé au GET. Certains de nos modèles aux échelles globales (Sud-Ouest de l’Europe) et régionales (Pyrénées) alimenteront des plateformes comme le BGI et Formater. Il travaillera notamment avec des étudiants de Master 2 via le projet MEGA-SCALE3D financé par le CNES sur la même thématique.
Profil et compétences recherchées :
Diplôme et compétences : Ecole d'ingénieur (INSA, SUPAERO, EOST ...), Master 2 recherche en mathématiques appliquées (calcul scientifique, informatique, machine/apprentissage profond) ou en géophysique. Connaissances ou compétences en sismologie ou inversion de données souhaitables. Expertise en programmation (Python, C++, programmation parallèle/MPI/OPenMP, Fortran90-2013...)
5) Niveau de français requis : Avancé: Vous pouvez parler la langue de manière plus complexe, spontanée et sur des sujets variés.
6) Niveau d'anglais requis : Intermédiaire supérieur: Vous pouvez utiliser la langue de manière efficace et vous exprimer précisément.
