Comparaison des vagues de coda, les ondes diffusées qui arrivent après les ondes directes d'un événement sismique, peut être utilisé pour déterminer les emplacements relatifs de deux explosions souterraines, selon une nouvelle étude publiée dans la revue en libre accès Le record sismique .

La technique, appelé interférométrie à ondes coda, a été testé sur des explosions menées dans le cadre de la Source Physics Experiment (SPE). Les chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory, Sean Ford et Bill Walter, rapportent que l'interférométrie des ondes coda peut également limiter l'étendue des dommages causés par une explosion.

Les résultats suggèrent que la technique pourrait être utilisée pour améliorer les estimations des emplacements relatifs des plus grandes explosions, comme la série d'essais nucléaires annoncés menés par la République populaire démocratique de Corée au cours des deux dernières décennies.

"Sur la base de la taille et de l'échelle de fréquence que nous avons pu utiliser dans le papier et les succès de SPE, " dit Ford, "une conclusion est que cette technique pourrait être utilisée pour des explosions plus importantes à des séparations plus importantes enregistrées dans des stations plus éloignées" telles que celles utilisées pour surveiller les tests nord-coréens.

Contrairement aux ondes sismiques directes et fortes P et S produites par un tremblement de terre ou une explosion, les ondes de coda arrivent plus tardivement et sont plus sensibles à la diffusion par la roche qu'elles traversent. Tout changement dans la structure de diffusion - des roches poussées ou écrasées par une explosion, par exemple - "se montrera dans la façon dont ces vagues arrivant plus tard ont rebondi dans ce milieu sur une plus grande durée, ", a expliqué Ford.

Dans la nouvelle étude, Ford et Walter ont utilisé les données du SPE, un projet multi-institutionnel en cours impliquant Lawrence Livermore, Los Alamos et Sandia National Laboratories sur l'ancien site d'essais nucléaires du Nevada. Le SPE réalise des explosions chimiques pour mieux comprendre les ondes sismiques qu'elles produisent et affiner les techniques de détection des explosions, utiliser les analyses pour améliorer la surveillance des explosions nucléaires mondiales.

Les chercheurs ont utilisé l'interférométrie à ondes coda pour déterminer l'emplacement relatif connu de deux explosions chimiques qui ont eu lieu au cours de la phase I de la SPE. La première explosion, SPE-1, équivalait à 87,9 kilogrammes de TNT. La deuxième explosion, SPE-2, équivalait à 997 kilogrammes de TNT.

Leur analyse a conclu que les deux explosions étaient situées entre 6 et 18 mètres l'une de l'autre, et très probablement à 9,2 mètres de distance. La séparation connue entre les deux explosions est d'environ 9,4 mètres.

Des recherches antérieures menées par les sismologues David Robinson et ses collègues, ont montré que l'interférométrie à ondes coda pouvait localiser avec précision des séismes séparés par des centaines de mètres. "Nous étions convaincus que l'approche fonctionnerait pour les explosions chimiques, mais la question pour nous était de savoir si cela pouvait fonctionner pour des explosions aussi petites et proches, " dit Ford.

Ford et Walter ont également utilisé la technique pour mieux caractériser les dommages souterrains causés par SPE-2, comparant ses ondes coda avec celles produites par l'équivalent de 905 kilogrammes de TNT SPE-3 qui a ensuite explosé au même endroit que SPE-2.

Les détails des dégâts "ne peuvent pas être vus à partir des ondes directes arrivant aux stations distantes [à 1 kilomètre ou plus] auxquelles nous sommes habitués, alors nous avons pensé que nous pourrions peut-être le voir dans ces ondes dispersées plus sensibles, les vagues de la coda, " Ford a expliqué

Sur la base de l'analyse, les dommages causés par SPE-2 doivent avoir été confinés à une région sphérique d'un rayon inférieur à 10 mètres, concluent les chercheurs.

"Nous pensions qu'il y aurait beaucoup plus de dégâts, ou du moins plus d'effet sur les ondes sortantes, mais maintenant il y a des preuves contre cette hypothèse, cela nous oriente donc dans d'autres directions pour expliquer les ondes P et S observées, ", a déclaré Ford.

L'étude est le premier document de recherche publié dans Le record sismique , une nouvelle forme courte, Journal en libre accès de la Seismological Society of America.