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Parcs nationaux d’instrumentation géophysique

L’infrastructure de recherche RESIF et l’Equipex

Le projet de mise en œuvre de l’infrastructure de recherche RESIF (Réseau Sismologique et géodésique Français), est né en 2008 de la volonté de la communauté scientifique de fédérer au niveau national les réseaux d’observation géophysique existants sur le sol métropolitain.

Si plusieurs composantes instrumentales de RESIF existaient déjà (réseaux permanents GNSS, accélérométrique, gravimétrique, parcs mobiles GNSS, sismologique, gravimétrique), le réseau sismologique Large-Bande permanent restait à construire. La mise en cohérence des différentes chaînes de traitement informatique de chaque composante instrumentale de RESIF (collecte, contrôle qualité, archivage, mise à disposition, valorisation) pour aboutir à un Système d’Information national constituait également un chantier important pour intégrer l’infrastructure de recherche européenne EPOS (European Plate Observing System), elle aussi en cours de construction.

Fin 2009, l’INSU a désigné la Division Technique comme maître d’œuvre en France du projet de construction du réseau sismologique Large-Bande permanent (200 stations réparties sur l’ensemble du territoire à l’horizon 2020). En 2010 la DT a commencé son rôle de coordinateur national.

En 2011, RESIF a déposé un dossier EQUIPEX. Un financement de 9 M€ a été obtenu en fin d’année (somme notifiée au CNRS début 2013). L’INSU a souhaité que ce financement soit géré par le siège du CNRS et RESIF a demandé à la DT d’en coordonner l’utilisation.

Installation d’un puits en polyéthylène sur le site RESIF de Clévilliers

L’absence totale de Recherche et Développement concernant l’influence du bâti qui héberge le capteur sismique sur le signal mesuré par ce dernier a conduit l’équipe projet à envisager de faire un site prototype. Une étude des coûts et contraintes de différentes solutions ont fait ressortir l’intérêt d’un puits préfabriqué en polyéthylène haute densité, pré-équipé avec une échelle de descente, des chemins de câbles, boîtiers de dérivation, raccord de gaines pour amener les câbles et piquet de terre. Les discussions entre équipe projet et scientifiques ont amené à imaginer trois variantes de ce puits (fond solidarisé et donc étanche, fond désolidarisé, fond désolidarisé et joint d’étanchéité). Il restait à définir le site. Parmi les points prospectés par la DT, celui au nord de Chartres dans la commune de Clévilliers avait été validé et se trouvait à une distance raisonnable de Meudon pour effectuer des allers-retours fréquents.

Armoire électrique / instrumentale sur le site RESIF de Clévilliers

La création du site de Clévilliers nécessitait une armoire électrique / instrumentale. Le développement de ce prototype a été fait pendant l’hiver 2012-2013. Il a été choisi d’implanter une baie métallique en guise de local technique. Cette baie a été installée sur site après une pré-intégration à Meudon.

L’arrivée sur le marché en 2012 de nouveaux capteurs sismologiques adaptés à des forages peu profonds a conduit le projet à décider en 2013 de prolonger sa phase de prototypage pour comparer les capteurs en puits à ceux en forage. Trois forages différents (3m de profondeur, tubage métal et tubage PVC, 1,5m de profondeur sans tubage) effectués sur le site de Clévilliers en octobre 2013 ont permis de s’apercevoir, sur le semestre qui a suivi, que cette technique donnait des résultats au moins aussi bons que le meilleur des trois puits (fond désolidarisé), ce dernier devenant de toutes façons très mauvais pendant les activations de la pompe lors des périodes de fortes précipitations. Se posaient alors deux questions : l’influence de la profondeur et l’adaptabilité de la méthode aux différentes géologies (le sol de Clévilliers est constitué d’argile mélangée à des cailloux).

Forage RESIF à Chambon la Forêt

Sur le conseil des collègues du C2FN, le projet a commencé à travailler avec le BRGM qui est un des 18 signataires de la convention RESIF. L’institut de Physique du Globe de Paris a proposé son observatoire magnétique de Chambon la Forêt (Loiret) pour tester la profondeur de forage, et son site Geoscope SSB de Saint Sauveur en Rue (Loire) pour essayer le forage dans la roche mère (1,5m, 5m et 10m).

Il a été décidé de forer à 5m, 10m et 20m à Chambon la Forêt, avec la contrainte de tuber en PVC pour ne pas perturber les mesures magnétiques de l’observatoire. La première intervention du camion du BRGM en septembre 2013 a montré qu’il fallait investir dans un marteau fond de puits qui permet de tuber pendant le forage car le sol gorgé d’eau se refermait au retrait de l’outil. Le forage de Saint sauveur a pu se faire avec ce marteau dès le printemps 2014. Celui de Chambon La forêt n’a pu se finaliser qu’à l’été, le sol sédimentaire gorgé d’eau ne permettant pas l’accès plus tôt au camion du BRGM.

Forage RESIF à Saint Sauveur en Rue

Les données du site de Saint Sauveur (roche mère), indiquent un niveau de bruit qui s’améliore nettement avec la profondeur, le sol transmettant les effets du vent sur les capteurs trop proches de la surface.

Les comparaisons entre les différentes façons d’installer les capteurs sismologiques ont fait l’objet de plusieurs communications, tant en France (Colloque de Yenne 2013) qu’à l’étranger (European Geophysics Union meeting, Vienne, Autriche, 2013 et 2014).

Les parcs géophysiques

Sur la période 2011-2012, un appel d’offre national a été préparé auprès des distributeurs de récepteurs GNSS de précision pour obtenir un prix unitaire avantageux pour toutes les unités du CNRS. Ce marché national a été passé en avril 2013 après plusieurs semaines de test des équipements. Début 2014, la Division Technique a comparé pendant deux mois différents types d’antennes GNSS pour aider la composante réseau permanent GNSS (RENAG) de RESIF à préparer sa jouvence de 2015.

Parc mobile GNSS : nouveau conditionnement de transport
Parc mobile GNSS : préparation de mission

Le parc mobile GNSS de l’INSU, dont la DT a la responsabilité technique, a commencé sa jouvence en renouvelant 34 de ses 45 récepteurs sur 2013-2014. Cela a impliqué une étude pour de nouveaux conditionnements de transport et un investissement dans de nouveaux stocks de pièces de rechange.

La Division Technique a également coordonné en 2013 la mise en place d’un contrat de développement sur trois ans avec une start-up bordelaise pour que le parc mobile de gravimètres dispose du premier gravimètre à atome froid commercial (brevet CNRS / SYRTE).
Une série de marchés ont ensuite été traités pour RESIF, principalement sur budget Equipex :

  • fabrication d’un gravimètre supra-conducteur pour l’observatoire de Strasbourg (livraison en 2015)
  • achat de deux gravimètres relatifs CG5 pour le parc de gravimètres mobiles
  • achat de 15 numériseurs sismologiques pour la jouvence du Réseau Accélérométrique Permanent.



En savoir plus sur RESIF : http://www.resif.fr/

Contact : Olivier Charade