Seismic waves in the crust and Lg extinction in the Alps

Stage/Intership M2 : 5-6 months starting January 2025

Subject of internship:
It is well known that Lg waves, seismic waves trapped in the Earth’s crust, vanish, or rather, transform into other wavetypes, when they enter the oceanic domain. There are also cases where Lg waves vanish on the continents, but the causes are not yet fully understood. One major problem is to be capable of precisely determine where such wave extinctions take place. This is also the case for the Alps, where it has been known for a few decades that Lg waves vanish in some specific areas, in particular when they cross the so-called Ivrea body in the western Alps. With recent installations of permanent and mobile seismic stations in France, it finally becomes feasible to precisely map the are where Lg waves vanish. Also, we have detailed models of the western Alps, and numerical tools to model wave propagation in 3D models across the Ivrea body. Therefore, we may now finally be able to determine whether the Lg waves in continents vanish due to complex large-scale structures, or due to small scale heterogeneities. The project consists of analysing seismic data from the greater Alpine area to precisely locate the places where Lg waves vanish. The student will use initial results for a small number of stations and earthquake, and develop the tools for data analysis and mapping. The objective is to obtain, for the first time, a high-resolution image of Lg wave extinction locations across the Alps and, if possible, the neighbouring oceanic domains. The project will be carried out within the ‘Waves and structures team’ in ISTerre, and close collaboration is foreseen with two other researchers at ISTerre, Michel Campillo and Anne Paul.

Sujet du stage:
Il est bien connu que les ondes Lg, des ondes sismiques piégées dans la croûte terrestre, disparaissent, ou plutôt se transforment en d’autres types d’ondes, lorsqu’elles pénètrent dans le domaine océanique. Il existe également des cas où les ondes Lg disparaissent sur les continents, mais les causes ne sont pas encore comprises. L’un des principaux problèmes est de pouvoir cartographier avec précision l’endroit où de telles extinctions d’ondes ont lieu. C’est également le cas dans les Alpes, où l’on sait depuis quelques décennies que les ondes Lg disparaissent dans certaines zones spécifiques, en particulier lorsqu’elles traversent le corps dit d’Ivrée dans les Alpes occidentales. Grâce à l’installation récente de stations sismologiques permanentes et mobiles en France, il devient enfin possible de cartographier précisément la zone dans les Alpes ou disparaissent les ondes Lg. Nous disposons également de modèles détaillés des Alpes occidentales et d’outils numériques pour modéliser la propagation des ondes dans des modèles 3D à travers le corps d’Ivrée. Par conséquent, nous pourrions enfin être en mesure de déterminer si les ondes Lg dans les continents disparaissent en raison de structures complexes à grande échelle ou en raison d’hétérogénéités à petite échelle. Le projet consiste à analyser les données sismologiques afin de localiser précisément les endroits où les ondes Lg disparaissent. L’étudiant ou l’étudiante utilisera les résultats initiaux pour un petit nombre de stations et de séismes, et développera les outils d’analyse et de cartographie des données. L’objectif est d’obtenir, pour la première fois, une image à haute résolution des lieux d’extinction des ondes Lg dans les Alpes et, si possible, dans les domaines océaniques voisins. Le projet sera mené au sein de l’équipe "Ondes et structures" d’ISTerre, avec une étroite collaboration prévue avec deux autres chercheurs d’ISTerre, Michel Campillo et Anne Paul.