OBS, des oreilles sur le fond

Auteures: Judith & Jade

Les sismomètres sous-marins (OBS = Ocean Bottom Seismometers) sont des instruments autonomes permettant d’enregistrer les mouvements de la Terre via les vibrations sismiques pouvant être causées par des processus naturels ou artificiels. Les OBS sont posés sur le fond de mer et collectent les données au fil du temps, en continu, mais sans pouvoir transmettre les données en temps réel. Ce sont donc des stations sismologiques marinisées et autonomes (les données sont stockées dans l’instrument). Ces instruments sont utilisés pour deux types de méthodes sismiques :

1. La sismique dite active, qui consiste à l’enregistrement des ondes envoyés depuis un bateau via des canons à air par exemple (voir explication sur la méthode de sismique-réfraction);
2. La sismique dite passive, qui consiste en l’enregistrement des phénomènes naturels comme les séismes (sismologie).

Lors de la campagne MAYOBS, deux types d’OBS ont été utilisés :

• Les « SP-OBS » (Short-Period OBS, ou OBS courte-période; Figure 1 droite) enregistrent les ondes de hautes fréquences (4,5 Hz) permettant de bien enregistrer les ondes de séismes proches des sites de mesure, correspondant aux OBS les plus courants.
• Les « BB-OBS » (Broad-Band OBS, ou OBS large-bande; Figure 1 gauche) partagent des caractéristiques similaires au OBS classiques. Les différences majeures résident dans la bande passante couvrant les basses fréquences (Sismomètre Trillium 240T) et leur usage. Les BB-OBS ont des sismomètres nivelés électroniquement et externes à la structure, qui sont équipés d’un jeu de batterie supplémentaire dans l’objectif de compenser la surconsommation associée. L’instrument est également muni de flotteurs afin de compenser le poids de l’appareil.

Dans le cadre de la surveillance du risque sismique au large de Mayotte, le déploiement d’OBS est déterminant pour étudier la distribution et l’évolution spatio-temporelle des séismes. En effet, la mise en place de plusieurs OBS sur le fond de mer a permis de mieux contraindre les séismes déjà enregistrés auparavant via le réseau à terre et de positionner précisément les séismes qui se sont produits depuis leur mise en place grâce à la couverture azimutale permise par ces instruments. Ces stations ont notamment permis de bien distinguer la position et la géométrie des deux essaims sismiques, l’un sous le fer à Cheval et l’autre sous le volcan Fani Maoré (Figure 2).  

Au cours de la campagne MAYOBS33, plusieurs opérations de récupération et de (re)déploiement des OBS ont été effectuées. En tout, 3 SP-OBS (courte période) et 2 BB-OBS (large bande) faisant partie du parc de sismomètres marins du REVOSIMA (Réseau de surveillance volcanique et sismologique de Mayotte) ont été relevés. Le parc a été mis en place en mars 2019 et de nouveaux instruments ont été rajoutés au fur et à mesure. Des opérations de relève et mouillage ont lieu tous les 4 à 6 mois, pour récupérer les données, vérifier si tout fonctionne bien et changer les batteries.

Les OBS contiennent 3 géophones et 1 hydrophone. Les géophones mesurent les ondes sismiques; il y en a trois pour mesurer les mouvements selon trois directions : une verticale et deux horizontales. Cette mesure permet d’avoir le temps d’arrivée des ondes et leur forme. Ainsi corrélés avec d’autres enregistrements provenant d’autres OBS, on peut localiser les séismes avec précision et connaître les axes de pression et de tension à l’origine de chaque séisme. L’hydrophone va mesurer les variations de la pression dans l’eau lors du passage des ondes sismiques. Cette mesure permet d’avoir le mouvement relatif vertical (après avoir enlevé l’effet de la marée). Pour localiser précisément les séismes, il faut que les différents OBS aient une mesure très précise du temps universel: c’est pourquoi un des composants très important de ces instruments est l’horloge interne, pour obtenir l’heure exacte d’arrivée des ondes.

Les OBS sont aussi équipés d’un transpondeur (une « BUC », système de positionnement à base ultracourte) qui permet de communiquer lors des opérations de récupération et de déploiement, pour donner l’ordre de largage ou pour obtenir au fur et à mesure de la descente, lors du déploiement, la profondeur par exemple.

Deux questions sur les OBS

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