Evidence of the theoretically predicted seismo-magnetic conversion

We acknowledge the Geophysical Journal International and the Association/Society and Blackwell Publishing. The definitive version is available at www.wileyinterscience.com. The reference is : Bordes, C., L. Jouniaux, S. Garambois, M. Dietrich, J.-P. Pozzi, and S. Gaffet, Evidence of the theoretically predicted seismo-magnetic conversion, G.J.I., 174, issue 2, 489-504, doi:10.1111/j.1365-246X.2008.03828.xInternational audienceSeismo-electromagnetic phenomena in porous media arise from seismic wave-induced fluid motion in the pore space, which perturbs the equilibrium of the electric double layer. This paper describes with details the original experimental apparatus built within the ultra-shielded chamber of the Low Noise Underground Laboratory of Rustrel (France). We measured seismo-magnetic conversions in moist sand using two induction magnetometers, and a pneumatic seismic source to generate the seismic wave propagation. We ensured to avoid the magnetometer vibrations, which could induce strong disturbances from induction origin. Interpretation of the data is improved by an analytical description of phase velocities for fast (P_f) and slow (P_s) longitudinal modes, transverse mode (S) as well as the extensional mode due to the cylindrical geometry of the sample. The purpose of this paper is to provide elements to measure correctly co seismic seismomagnetic fields and to specify their amplitude. The seismic arrivals recorded in the sample showing a 1200$-1300 m/s velocity have been associated to P and extensional waves. The measured seismo-magnetic arrivals show a velocity of about 800 m/s consistent with the calculated phase velocity of S waves. Therefore we show that the seismo-magnetic field is associated to the transverse part of the propagation, as theoretically predicted by Pride (1994), but never measured up to now. Moreover, the combined experimental and analytical approaches lead us to the conclusion that the measured seismo-magnetic field is probably about 0.35 nT for a 1 m/s2 seismic source acceleration (0.1 g)

Characterization of anisotropy in a karstified carbonate platform using seismic and electrical resistivity methods (a joint approach)

Les résultats présentés dans ce document portent sur les anisotropies sismique et électrique d'un massif calcaire fracturé dans des galeries parallèles souterraines. Les fractures étant orientées verticalement, leurs propriétés sont approximées par isotropie transverse horizontale (HTI). Plusieurs méthodes d'inversion ont été étudié pour traiter les données sismiques (temps d arrivée des ondes P et S); et pour traiter les données de résistivité électrique mesuré dans une configuration pôle-pôle (valeur de potentiel mesuré).Pour traiter les données sismiques (quatre campagnes), les méthodes étudiées dans ce document sont: une tomographie isotrope, une approximation de cosinus, une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de la matrice de rigidité (de l'isotropie transverse horizontale) et une tomographie anisotrope pour un milieu avec une isotropie transverse inclinée. Toutes les méthodes conduisent à la conclusion qu'il y a effectivement une anisotropie présente dans le massif rocheux et confirment la direction de la vélocité maximale parallèle à la direction de la fracturation. Une forte anisotropie de 15 % est présente dans la zone étudiée.Pour traiter les données électriques (deux campagnes), les méthodes étudiées sont une approximation de cosinus et une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de résistivité transversale T, de résistivité longitudinale L et de l'angle d'orientation du modèle par rapport au système de référence. La présence à 180 de deux maxima de résistivité apparente par rapport à l'azimut de mesure ne peuvent être modélisés par des approches conventionnelles. Une modélisation conceptuelle d'un maillage des fils conducteurs dans un milieu non conducteur a été développé et montre des résultats prometteurs, avec le succès de la modélisation des deux maxima.Des mesures répétées montrent de légères variations de résistivité apparentes et des variations des ondes P. Les variations des ondes S ne sont pas prononcés, ce qui reflète un changement de la saturation en eau. La porosité de 10-15% est estimé à partir des mesures sismiques.Les résultats présentés dans ce document portent sur les anisotropies sismique et électrique d'un massif calcaire fracturé dans des galeries parallèles souterraines. Les fractures étant orientées verticalement, leurs propriétés sont approximées par isotropie transverse horizontale (HTI). Plusieurs méthodes d'inversion ont été étudié pour traiter les données sismiques (temps d arrivée des ondes P et S); et pour traiter les données de résistivité électrique mesuré dans une configuration pôle-pôle (valeur de potentiel mesuré).Pour traiter les données sismiques (quatre campagnes), les méthodes étudiées dans ce document sont: une tomographie isotrope, une approximation de cosinus, une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de la matrice de rigidité (de l'isotropie transverse horizontale) et une tomographie anisotrope pour un milieu avec une isotropie transverse inclinée. Toutes les méthodes conduisent à la conclusion qu'il y a effectivement une anisotropie présente dans le massif rocheux et confirment la direction de la vélocité maximale parallèle à la direction de la fracturation. Une forte anisotropie de 15 % est présente dans la zone étudiée.Pour traiter les données électriques (deux campagnes), les méthodes étudiées sont une approximation de cosinus et une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de résistivité transversale T, de résistivité longitudinale L et de l'angle d'orientation du modèle par rapport au système de référence. La présence à 180 de deux maxima de résistivité apparente par rapport à l'azimut de mesure ne peuvent être modélisés par des approches conventionnelles. Une modélisation conceptuelle d'un maillage des fils conducteurs dans un milieu non conducteur a été développé et montre des résultats prometteurs, avec le succès de la modélisation des deux maxima.Des mesures répétées montrent de légères variations de résistivité apparentes et des variations des ondes P. Les variations des ondes S ne sont pas prononcés, ce qui reflète un changement de la saturation en eau. La porosité de 10-15% est estimé à partir des mesures sismiques.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Ultra-Wideband Microwave Imaging of Heterogeneities

International audienceThe technique of time-reversal acoustics was applied to image a bottle filled with saline, using an eight element Vivaldi antenna array with frequency bandwidth 2 to 8 GHz. At these short length scales, a smooth three-dimensional image of the bottle was obtained, with the usual limitations imposed by limited offset and frequency. Time snapshots of the wavefield evolution in reversed time are presented for two real data sets. The first, shows the focusing for the single target of the bottle, while the second demonstrates the principle for two targets

Design, Construction and In Situ Testing of a Muon Camera for Earth Science and Civil Engineering Applications

The MUST2 (MUon Survey Tomography based on Micromegas detectors for Unreachable Sites Technology) camera is based on a thin Time Projection Chamber read by a resistive Micromegas. This innovative combination presents interesting distinctive features compared to existing muon detection technologies. It allows a wide angular acceptance of the detector with a low weight and compact volume, well adapted for confined spaces or underground operation. The current work presents the results obtained during the calibration measurements at the reference site, the Low Background Noise Laboratory (LBNL). Preliminary results from field measurement campaign carried out at the dam overlooking the village of Saint-Saturnin-les-Apt (South-East of France) are presented and discussed

Array analysis of electromagnetic radiation from radio transmitters for submarine communication

International audienceThe array analyses used for seismic and infrasound research are adapted and applied here to the electromagnetic radiation from radio transmitters for submarine communication. It is found that the array analysis enables a determination of the slowness and the arrival azimuth of the wave number vectors associated with the electromagnetic radiation. The array analysis is applied to measurements of ∼20–24 kHz radio waves from transmitters for submarine communication with an array of 10 radio receivers distributed over an area of ∼1 km ×1 km. The observed slowness of the observed wave number vectors range from ∼2.7 ns/m to ∼4.1 ns/m, and the deviations between the expected arrival azimuths and the observed arrival azimuths range from ∼−9.7° to ∼14.5°. The experimental results suggest that it is possible to determine the locations of radio sources from transient luminous events above thunderclouds with an array of radio receivers toward detailed investigations of the electromagnetic radiation from sprites

LSBB : LABORATOIRE SOUTERRAIN A BAS BRUIT : Une infrastructure de recherche interdisciplinaire en région PACA pour la recherche académique et industrielle en environnement bas bruit

International audienceUnité Mixte de Service pluri-tutelle le Laboratoire Souterrain à Bas Bruit de Rustrel (LSBB) contribue au développement des connaissances à l'échelle nationale, européenne et internationale. Infrastructure de recherche interdisciplinaire, le LSBB est en capacité (i) d'accueillir des grands instruments, (ii) d'héberger des plateformes scientifiques, (iii) de fournir des observations en temps réels aux observations nationaux, (iv) de développer et accueillir des collaborations et instrumentations ultra-sensibles multi-physiques académiques et industrielles dans un environnement anthropique, géologique, électromagnétique et hydrogéologique à forts enjeux de connaissance

Laboratoire souterrain à bas bruit (LSBB) : une infrastructure de recherche interdisciplinaire en région PACA pour la recherche académique et industrielle en environnement bas bruit

As a joint unit of multi-tutelle services, the Low Noise Subterranean Laboratory in Rustrel (LSBB) contributes to the development of knowledge on a national, European and international scale. As an interdisciplinary research infrastructure, the LSBB has the capacity to 1) host large instruments, 2) host scientific platforms, 3) provide real-time observations to national observatories, 4) develop and host highly sensitive multi-physical academic and industrial collaborations and instrumentation in an anthropogenic, geological, electromagnetic and hydrogeological environment with high knowledge stakes. This poster was presented during the RESIF Scientific and Technical Meetings that took place in Biarritz in November 2019. RESIF is a national research infrastructure dedicated to the observation and understanding of the internal Earth structure and dynamics. RESIF is based on high technology observation networks, composed of seismological, geodetic and gravimetric instruments deployed in a dense manner throughout the French territory. The data collected allow the study of ground deformation, surface and deep structures, local and global seismicity and natural hazards, particularly seismic, on the French territory with a high spatio-temporal resolution. RESIF is integrated into the European (EPOS - European Plate Observing System) and worldwide instruments that allow to image the Earth's interior in its entirety and to study numerous natural phenomena.Unité mixte de service pluri-tutelle, le Laboratoire Souterrain à Bas Bruit de Rustrel (LSBB) contribue au développement des connaissances à l'échelle nationale, européenne et internationale. Infrastructure de recherche interdisciplinaire, le LSBB est en capacité 1) d'accueillir des grands instruments, 2) d'héberger des plateformes scientifiques, 3) de fournir des observations en temps réels aux observatoires nationaux, 4) de développer et accueillir des collaborations et instrumentations ultra-sensibles multi-physiques académiques et industrielles dans un environnement anthropique, géologique, électromagnétique et hydrogéologique à forts enjeux de connaissance. Ce poster a été présenté lors des Rencontres scientifiques et techniques RESIF qui se sont déroulées à Biarritz en novembre 2019. RESIF est une infrastructure de recherche nationale dédiée à l’observation et la compréhension de la structure et de la dynamique Terre interne. RESIF se base sur des réseaux d’observation de haut niveau technologique, composés d’instruments sismologiques, géodésiques et gravimétriques déployés de manière dense sur tout le territoire français. Les données recueillies permettent d’étudier avec une haute résolution spatio-temporelle la déformation du sol, les structures superficielles et profondes, la sismicité à l’échelle locale et globale et les aléas naturels, et plus particulièrement sismiques, sur le territoire français. RESIF s’intègre aux dispositifs européens (EPOS - European Plate Observing System) et mondiaux d’instruments permettant d’imager l’intérieur de la Terre dans sa globalité et d’étudier de nombreux phénomènes naturels

Simulation des mouvements du sol à distances locales et télésismiques en milieu hétérogène : méthode et applications

Une formulation détaillée de la méthode de représentation des champs d'ondes sismiques, est donnée dans les cas P, SV, et SH, pour des milieux 2D dont la stratification est formée de couches latéralement irrégulières. Cette représentation est basée sur l'échantillonnage de l'espace des nombres d'onde et sur la résolution des conditions aux limites des champs de contraintes et de déplacements aux différentes interfaces. Cette méthode est appliquée au calcul des mouvements du sol à des distances de quelques kilomètres de la source et, à l' aide du théorème de réciprocité, à la simulation de ces mouvements pour des distances télésismiques. L'influence des différentes structures géologiques (e .g. topographies irrégulières, bassins sédimentaires) est mise en évidence sur les amplifications ct les atténuations des déplacements du sol. Les effets produits sur les champs de déplacements sont analysés en fonction de la position de la source par rapport aux irrégularités du milieu de propagation. Les variations de ces effcets sont également étudiées lorsque l'on change la forme des hétérogénéités. Sont étudiés à distances régionales: un mécanisme de défocalisation de l'énergie sur une structure anticlinale, l'allongement de la durée des mouvements du sol par rétropropagation des champs d'ondes dans un bassin sédimentaire, l'influence de la raideur (Ides reliefs et de la profondeur de la source sur les champs d'ondes diffractés par une explosion. A distances télésismique, une étude est menée qui précise l'incidence des structures hétérogènes se trouvant dans la région de la source, sur l'estimation de la magnitude.pas de résum

LSBB: a laboratory for low noise inter-Disciplinary Underground Science & Technology (Rustrel, France)

International audienc