L'enregistrement, à l'intérieur d'un puits de forage, du champ d'ondes élastiques généré par une source sismique permet d'étudier en détail, suivant la profondeur et suivant Ie temps, la formation et la propagation des différentes ondes qui constituent l'information sismique enregistrée en surface. On présente une simulation numérique de la technique des profils sismiques verticaux. Les sismogrammes synthétiques sont calculés par la méthode des nombres d'ondes discrets pour des milieux à stratification plane, et les champs d'ondes sont produits par une force ponctuelle verticale appliquée en surface ou une source ponctuelle explosive placée à faible profondeur. Les effets de l'atténuation et de la dispersion sont pris en compte dans les solutions. Les calculs réalisés à la fois dans les cas acoustique et élastique montrent toute la complexité de la propagation des ondes, et mettent en évidence l'importance des ondes transversales et converties en profondeur. On s'intéresse, dans une seconde partie, aux mesures d 'atténuation des ondes sismiques réalisées à partir de profils verticaux. On montre que les déterminations d'atténuation, obtenues par la méthode du rapport spectral réduit, sont fortement influencées par la stratigraphie locale au voisinage des récepteurs. Pour éliminer les effets de la stratification du milieu, on étudie une déconvolution de la structure en vitesse et en densité, avant d'introduire une nouvelle méthode d'inversion des facteurs de qualité pour des milieux finement stratifiés à une dimension. Cette méthode repose sur un processus itératif, et amène un gain appréciable dans la résolution en profondeur de la détermination de l'atténuation intrinsèque des roches.

Un programme d'inversion des formes d'ondes sismiques a été développé pour estimer les propriétés d'un milieu stratifié élastique dans le domaine temps-distance. Ce programme est capable de prendre en compte des données haute~ fréquences (0-50 Hz) et des milieux finement stratifiés, ce qui en fait une méthode particulièrement adaptée à l'inversion de profils de sismique marine, y compris ceux enregistrés par des sismographes fond de mer. Le problème inverse est résolu par une tchnique de moindres carrés généralisée. Cette technique nécessite de pouvoir résoudre rapidement le problème direct et calculer efficacement la matrice des dérivées de Fréchet qui représente la sensibilité au premier ordre des champs d'ondes par rapport à de faibles modifications des paramètres élastiques du modèle. Le problème direct est résolu en utilisant une technique classique de matrices de réflexion-transmission généralisée combinée avec une intégration en nombres d'ondes discrets. Les dérivées de Fréchet sont obtenues sous forme analytique à l'aide des fonctions de Green du milieu non perturbé. Nous proposons deux approches pour calculer ces dérivées. La première consiste à les calculer directement dans le domaine temps-distance en représentant les interfaces par des arrangements réguliers de points diffractants. La deuxième approche est une nouvelle méthode de calcul basée sur une formulation analytique qui permet d'évaluer avec rapidité et précision les dérivées de Fréchet pour une perturbation des paramètres élastiques d'une couche plane d'extension infinie. La méthode d'inversion proprement dite utilise une technique de gradients conjugués dans le domaine temps-distance, en intégrant toutes les techniques développées précédemment. La méthode est illustrée par des exemples d'inversion de données synthétiques réalistes, mais aussi par des enregistrements réels de type OBS de la campagne Malis en Mer Ligure. La robustesse de la méthode a été étudiée en imposant aux données ou au milieu de propagation certaines erreurs violant les hypothèses de base de l'algorithme. La méthode permet par ailleurs de considérer un grand nombre de géométries source-récepteur et peut s'appliquer en particulier à des enregistrements de profils sismiques verticaux, ainsi qu'à des modèles présentant une forte variabilité des propriétés élastiques suivant la profondeur.

La technique de calcul de sismogrammes synthétiques par représentation discrète des champs d'ondes a été étendue aux cas de milieux comportant des couches d'épaisseur variant latéralement ou des corps diffractants. La méthode employée repose sur une discrétisation des frontières et une linéarisation des équations intégrales traduisant les conditions aux limites en toute généralité. Cette technique reste valable quelque soient la forme des interfaces et la gamme de fréquence considérées. Cette approche a été appliquée dans le cas des ondes SH et dans le cas élastique (P-SV). Elle permet en particulier de traiter des problèmes d'interfaces quelconques entre des milieux stratifiés plans de manière très efficace. Le cas de profils de sismique (de surface et profils verticaux) à proximité d'un dôme dans un empilement de couches sédImentaires a pu être simulé. Le calcul de sismogrammes synthétiques a permis d'étudier les caractéristiques du rayonnement sismique produit par une source naturelle depuis la zone épicentrale jusqu'à plusieurs centaines de kilomètres de distance. Il a ainsi été examiné les conditions d'émission des ondes par une fissure étendue. Les mécanismes de propagation et d'atténuation des phases sismiques régionales Pg et Lg ont été étudiés ainsi que les différents effets que produisent sur ces ondes les variations de profondeur et de mécanisme de la source. Les ondes Pg et Lg s'avèrent être des ondes respectivement partiellement et tota lement guidées dans la croûte . L'amplitude produite en surface par l'onde Lg est peu sensible à la présence de, variations locales de l'épaisseur de la croûte ou de la couche sédimentaire. A partir d'enregistrements courte-période, l'atténuation dans la croûte du centre de la France a été étudiée. Les résultats obtenus montrent une claire dépendance fréquentielle du facteur de qualité. La répartition géographique de ce dernier est très corrélée avec les caractéristiques géologiques locales.