Les thèmes de recherche sur l’imagerie des structures de la croûte sont en partie hérités des précédents quadriennaux, portés par l’équipe d’imagerie tectonique devenue ensuite proche surface. Il s’agit de développements dans le domaine des méthodes dîtes de géophysique appliquée, classiquement sismique, électrique, magnétique et électromagnétique, couramment utilisées dans l’industrie, mais sur lesquelles résident de nombreuses limitations et points de blocage liés à l’instrumentation, la géométrie des dispositifs de mesures et des structures du sous-sol, ainsi qu'à la pétrophysique. L’imagerie est abordée en reposant la question des propriétés des milieux poreux hétérogènes, et en travaillant au développement de nouvelles méthodologies de mesures, de traitement, et d’inversion. L’échelle des objets d’étude va de l’échantillon au site réel, en surface et en forage, en passant par l’expérience de laboratoire ; il s’agit d’imagerie statique comme d’imagerie spatio-temporelle développée pour la compréhension de processus dynamiques.
Ainsi en sismique, nos travaux portent sur le développement de mesures 3 composantes en surface et en puits exploitant simultanément les ondes P et S. La forte hétérogénéité de la proche surface et les conditions effectives du couplage mécanique des sources rendent le champ d’ondes sismiques complexe. Les méthodes classiques sont limitées car elles n’exploitent pas toute l’information contenue dans les enregistrements ; nos développements portent sur une interprétation couplée à la modélisation. Nos cibles concernent les problèmes de fracturation (argilites de Tournemire, en collaboration avec l’IRSN), de gonflement d’anhydrite (géothermie à Staufen), de géométrie des aquifères (bassins versants de la Soutte et du Strengbach) ainsi que la reconnaissance de failles actives (Fossé Rhénan) et la reprise de données industrielles (Soultz).
En électromagnétisme, nous gérons le parc INSU national Magnéto-Tellurique (MT) et avons développé un savoir-faire dans l’inversion de données avec sources, en particulier dans le cadre d’une collaboration avec AREVA en TDEM aéroporté. Nos projets portent d’une part sur des applications des méthodes basses fréquences (MT et Audio-MT) pour l’imagerie profonde, en géothermie, volcanologie et hydrogéologie : entre autres, nous participons à la demande CRITEX et au Réseau REALISE pour des applications régionales. Nous développons aussi des applications au sol avec de nouveaux dispositifs d’acquisition et d’inversion multi-fréquence et multi-offset (collaborations possibles avec l’entreprise IXTREM). L’étude des milieux hétérogènes, en particulier celle des sols et des cibles peu profondes, de zones altérées et du suivi de polluants, comporte le domaine dit des fréquences « intermédiaires », avec la propagation des ondes EM en régime à la fois diffusif et propagatif. Enfin aux hautes fréquences (signaux EM radar), nous projetons de tester des méthodes d'inversion par le principe du retournement temporel.
Au-delà des méthodes traditionnelles, nous développons aussi des méthodes spécifiques orientées vers la caractérisation des fluides du sous-sol. Nous testons et développons des méthodes d’interprétation de mesures du Potentiel électrique Spontané (PS), ainsi que de la température du sous-sol pour caractériser les transferts hydriques. Nous avons réussi à fédérer les recherches sur les conversions sismo-électro-magnétiques en France grâce à l'ANR TRANSEK en collaboration avec le LFC (UPPA) et IsTerre(Grenoble). Nous tentons de fédérer maintenant ces recherches au niveau européen avec nos collègues allemands, suédois, néerlandais, et anglais avec lesquels nous essayons de construire un projet européen.
Nos recherches sur l’imagerie ne portent pas seulement sur les structures en profondeur (tomographie) mais aussi sur celles en surface. Nous développons des méthodes de suivi optique par stéréophotogrammétrie, Vélocimétrie par Imagerie de Particules (PIV) et Vélocimétrie par Corrélation d'Images (CIV) pour faire des reconstitutions de volume et suivis tridimensionnels de déformation et d'écoulements, en laboratoire et sur le terrain, dans diverses applications mécaniques (ex. dans le cadre des ANR Triggerland et SISCA, et en collaboration avec l’université d’Oslo).