Development of a 3D very high-resolution seismic reflection system for lacustrine settings - a case study over a thrust fault zone in Lake Geneva

Un système efficace de sismique tridimensionnelle (3-D) haute-résolution adapté à des cibles lacustres de petite échelle a été développé. Dans le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, en Suisse, des investigations récentes en deux dimension (2-D) ont mis en évidence une zone de faille complexe qui a été choisie pour tester notre système. Les structures observées incluent une couche mince (<40 m) de sédiments quaternaires sub-horizontaux, discordants sur des couches tertiaires de molasse pentées vers le sud-est. On observe aussi la zone de faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau de la Molasse Subalpine. Deux campagnes 3-D complètes, d?environ d?un kilomètre carré, ont été réalisées sur ce site de test. La campagne pilote (campagne I), effectuée en 1999 pendant 8 jours, a couvert 80 profils en utilisant une seule flûte. Pendant la campagne II (9 jours en 2001), le nouveau système trois-flûtes, bien paramétrés pour notre objectif, a permis l?acquisition de données de très haute qualité sur 180 lignes CMP. Les améliorations principales incluent un système de navigation et de déclenchement de tirs grâce à un nouveau logiciel. Celui-ci comprend un contrôle qualité de la navigation du bateau en temps réel utilisant un GPS différentiel (dGPS) à bord et une station de référence près du bord du lac. De cette façon, les tirs peuvent être déclenchés tous les 5 mètres avec une erreur maximale non-cumulative de 25 centimètres. Tandis que pour la campagne I la position des récepteurs de la flûte 48-traces a dû être déduite à partir des positions du bateau, pour la campagne II elle ont pu être calculées précisément (erreur <20 cm) grâce aux trois antennes dGPS supplémentaires placées sur des flotteurs attachés à l?extrémité de chaque flûte 24-traces. Il est maintenant possible de déterminer la dérive éventuelle de l?extrémité des flûtes (75 m) causée par des courants latéraux ou de petites variations de trajet du bateau. De plus, la construction de deux bras télescopiques maintenant les trois flûtes à une distance de 7.5 m les uns des autres, qui est la même distance que celle entre les lignes naviguées de la campagne II. En combinaison avec un espacement de récepteurs de 2.5 m, la dimension de chaque «bin» de données 3-D de la campagne II est de 1.25 m en ligne et 3.75 m latéralement. L?espacement plus grand en direction « in-line » par rapport à la direction «cross-line» est justifié par l?orientation structurale de la zone de faille perpendiculaire à la direction «in-line». L?incertitude sur la navigation et le positionnement pendant la campagne I et le «binning» imprécis qui en résulte, se retrouve dans les données sous forme d?une certaine discontinuité des réflecteurs. L?utilisation d?un canon à air à doublechambre (qui permet d?atténuer l?effet bulle) a pu réduire l?aliasing observé dans les sections migrées en 3-D. Celui-ci était dû à la combinaison du contenu relativement haute fréquence (<2000 Hz) du canon à eau (utilisé à 140 bars et à 0.3 m de profondeur) et d?un pas d?échantillonnage latéral insuffisant. Le Mini G.I 15/15 a été utilisé à 80 bars et à 1 m de profondeur, est mieux adapté à la complexité de la cible, une zone faillée ayant des réflecteurs pentés jusqu?à 30°. Bien que ses fréquences ne dépassent pas les 650 Hz, cette source combine une pénétration du signal non-aliasé jusqu?à 300 m dans le sol (par rapport au 145 m pour le canon à eau) pour une résolution verticale maximale de 1.1 m. Tandis que la campagne I a été acquise par groupes de plusieurs lignes de directions alternées, l?optimisation du temps d?acquisition du nouveau système à trois flûtes permet l?acquisition en géométrie parallèle, ce qui est préférable lorsqu?on utilise une configuration asymétrique (une source et un dispositif de récepteurs). Si on ne procède pas ainsi, les stacks sont différents selon la direction. Toutefois, la configuration de flûtes, plus courtes que pour la compagne I, a réduit la couverture nominale, la ramenant de 12 à 6. Une séquence classique de traitement 3-D a été adaptée à l?échantillonnage à haute fréquence et elle a été complétée par deux programmes qui transforment le format non-conventionnel de nos données de navigation en un format standard de l?industrie. Dans l?ordre, le traitement comprend l?incorporation de la géométrie, suivi de l?édition des traces, de l?harmonisation des «bins» (pour compenser l?inhomogénéité de la couverture due à la dérive du bateau et de la flûte), de la correction de la divergence sphérique, du filtrage passe-bande, de l?analyse de vitesse, de la correction DMO en 3-D, du stack et enfin de la migration 3-D en temps. D?analyses de vitesse détaillées ont été effectuées sur les données de couverture 12, une ligne sur deux et tous les 50 CMP, soit un nombre total de 600 spectres de semblance. Selon cette analyse, les vitesses d?intervalles varient de 1450-1650 m/s dans les sédiments non-consolidés et de 1650-3000 m/s dans les sédiments consolidés. Le fait que l?on puisse interpréter plusieurs horizons et surfaces de faille dans le cube, montre le potentiel de cette technique pour une interprétation tectonique et géologique à petite échelle en trois dimensions. On distingue cinq faciès sismiques principaux et leurs géométries 3-D détaillées sur des sections verticales et horizontales: les sédiments lacustres (Holocène), les sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), la Molasse du Plateau, la Molasse Subalpine de la zone de faille (chevauchement) et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. Les couches de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine ont respectivement un pendage de ~8° et ~20°. La zone de faille comprend de nombreuses structures très déformées de pendage d?environ 30°. Des tests préliminaires avec un algorithme de migration 3-D en profondeur avant sommation et à amplitudes préservées démontrent que la qualité excellente des données de la campagne II permet l?application de telles techniques à des campagnes haute-résolution. La méthode de sismique marine 3-D était utilisée jusqu?à présent quasi-exclusivement par l?industrie pétrolière. Son adaptation à une échelle plus petite géographiquement mais aussi financièrement a ouvert la voie d?appliquer cette technique à des objectifs d?environnement et du génie civil.<br/><br/>An efficient high-resolution three-dimensional (3-D) seismic reflection system for small-scale targets in lacustrine settings was developed. In Lake Geneva, near the city of Lausanne, Switzerland, past high-resolution two-dimensional (2-D) investigations revealed a complex fault zone (the Paudèze thrust zone), which was subsequently chosen for testing our system. Observed structures include a thin (<40 m) layer of subhorizontal Quaternary sediments that unconformably overlie southeast-dipping Tertiary Molasse beds and the Paudèze thrust zone, which separates Plateau and Subalpine Molasse units. Two complete 3-D surveys have been conducted over this same test site, covering an area of about 1 km2. In 1999, a pilot survey (Survey I), comprising 80 profiles, was carried out in 8 days with a single-streamer configuration. In 2001, a second survey (Survey II) used a newly developed three-streamer system with optimized design parameters, which provided an exceptionally high-quality data set of 180 common midpoint (CMP) lines in 9 days. The main improvements include a navigation and shot-triggering system with in-house navigation software that automatically fires the gun in combination with real-time control on navigation quality using differential GPS (dGPS) onboard and a reference base near the lake shore. Shots were triggered at 5-m intervals with a maximum non-cumulative error of 25 cm. Whereas the single 48-channel streamer system of Survey I requires extrapolation of receiver positions from the boat position, for Survey II they could be accurately calculated (error <20 cm) with the aid of three additional dGPS antennas mounted on rafts attached to the end of each of the 24- channel streamers. Towed at a distance of 75 m behind the vessel, they allow the determination of feathering due to cross-line currents or small course variations. Furthermore, two retractable booms hold the three streamers at a distance of 7.5 m from each other, which is the same distance as the sail line interval for Survey I. With a receiver spacing of 2.5 m, the bin dimension of the 3-D data of Survey II is 1.25 m in in-line direction and 3.75 m in cross-line direction. The greater cross-line versus in-line spacing is justified by the known structural trend of the fault zone perpendicular to the in-line direction. The data from Survey I showed some reflection discontinuity as a result of insufficiently accurate navigation and positioning and subsequent binning errors. Observed aliasing in the 3-D migration was due to insufficient lateral sampling combined with the relatively high frequency (<2000 Hz) content of the water gun source (operated at 140 bars and 0.3 m depth). These results motivated the use of a double-chamber bubble-canceling air gun for Survey II. A 15 / 15 Mini G.I air gun operated at 80 bars and 1 m depth, proved to be better adapted for imaging the complexly faulted target area, which has reflectors dipping up to 30°. Although its frequencies do not exceed 650 Hz, this air gun combines a penetration of non-aliased signal to depths of 300 m below the water bottom (versus 145 m for the water gun) with a maximum vertical resolution of 1.1 m. While Survey I was shot in patches of alternating directions, the optimized surveying time of the new threestreamer system allowed acquisition in parallel geometry, which is preferable when using an asymmetric configuration (single source and receiver array). Otherwise, resulting stacks are different for the opposite directions. However, the shorter streamer configuration of Survey II reduced the nominal fold from 12 to 6. A 3-D conventional processing flow was adapted to the high sampling rates and was complemented by two computer programs that format the unconventional navigation data to industry standards. Processing included trace editing, geometry assignment, bin harmonization (to compensate for uneven fold due to boat/streamer drift), spherical divergence correction, bandpass filtering, velocity analysis, 3-D DMO correction, stack and 3-D time migration. A detailed semblance velocity analysis was performed on the 12-fold data set for every second in-line and every 50th CMP, i.e. on a total of 600 spectra. According to this velocity analysis, interval velocities range from 1450-1650 m/s for the unconsolidated sediments and from 1650-3000 m/s for the consolidated sediments. Delineation of several horizons and fault surfaces reveal the potential for small-scale geologic and tectonic interpretation in three dimensions. Five major seismic facies and their detailed 3-D geometries can be distinguished in vertical and horizontal sections: lacustrine sediments (Holocene) , glaciolacustrine sediments (Pleistocene), Plateau Molasse, Subalpine Molasse and its thrust fault zone. Dips of beds within Plateau and Subalpine Molasse are ~8° and ~20°, respectively. Within the fault zone, many highly deformed structures with dips around 30° are visible. Preliminary tests with 3-D preserved-amplitude prestack depth migration demonstrate that the excellent data quality of Survey II allows application of such sophisticated techniques even to high-resolution seismic surveys. In general, the adaptation of the 3-D marine seismic reflection method, which to date has almost exclusively been used by the oil exploration industry, to a smaller geographical as well as financial scale has helped pave the way for applying this technique to environmental and engineering purposes.<br/><br/>La sismique réflexion est une méthode d?investigation du sous-sol avec un très grand pouvoir de résolution. Elle consiste à envoyer des vibrations dans le sol et à recueillir les ondes qui se réfléchissent sur les discontinuités géologiques à différentes profondeurs et remontent ensuite à la surface où elles sont enregistrées. Les signaux ainsi recueillis donnent non seulement des informations sur la nature des couches en présence et leur géométrie, mais ils permettent aussi de faire une interprétation géologique du sous-sol. Par exemple, dans le cas de roches sédimentaires, les profils de sismique réflexion permettent de déterminer leur mode de dépôt, leurs éventuelles déformations ou cassures et donc leur histoire tectonique. La sismique réflexion est la méthode principale de l?exploration pétrolière. Pendant longtemps on a réalisé des profils de sismique réflexion le long de profils qui fournissent une image du sous-sol en deux dimensions. Les images ainsi obtenues ne sont que partiellement exactes, puisqu?elles ne tiennent pas compte de l?aspect tridimensionnel des structures géologiques. Depuis quelques dizaines d?années, la sismique en trois dimensions (3-D) a apporté un souffle nouveau à l?étude du sous-sol. Si elle est aujourd?hui parfaitement maîtrisée pour l?imagerie des grandes structures géologiques tant dans le domaine terrestre que le domaine océanique, son adaptation à l?échelle lacustre ou fluviale n?a encore fait l?objet que de rares études. Ce travail de thèse a consisté à développer un système d?acquisition sismique similaire à celui utilisé pour la prospection pétrolière en mer, mais adapté aux lacs. Il est donc de dimension moindre, de mise en oeuvre plus légère et surtout d?une résolution des images finales beaucoup plus élevée. Alors que l?industrie pétrolière se limite souvent à une résolution de l?ordre de la dizaine de mètres, l?instrument qui a été mis au point dans le cadre de ce travail permet de voir des détails de l?ordre du mètre. Le nouveau système repose sur la possibilité d?enregistrer simultanément les réflexions sismiques sur trois câbles sismiques (ou flûtes) de 24 traces chacun. Pour obtenir des données 3-D, il est essentiel de positionner les instruments sur l?eau (source et récepteurs des ondes sismiques) avec une grande précision. Un logiciel a été spécialement développé pour le contrôle de la navigation et le déclenchement des tirs de la source sismique en utilisant des récepteurs GPS différentiel (dGPS) sur le bateau et à l?extrémité de chaque flûte. Ceci permet de positionner les instruments avec une précision de l?ordre de 20 cm. Pour tester notre système, nous avons choisi une zone sur le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, où passe la faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine. Deux campagnes de mesures de sismique 3-D y ont été réalisées sur une zone d?environ 1 km2. Les enregistrements sismiques ont ensuite été traités pour les transformer en images interprétables. Nous avons appliqué une séquence de traitement 3-D spécialement adaptée à nos données, notamment en ce qui concerne le positionnement. Après traitement, les données font apparaître différents faciès sismiques principaux correspondant notamment aux sédiments lacustres (Holocène), aux sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), à la Molasse du Plateau, à la Molasse Subalpine de la zone de faille et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. La géométrie 3-D détaillée des failles est visible sur les sections sismiques verticales et horizontales. L?excellente qualité des données et l?interprétation de plusieurs horizons et surfaces de faille montrent le potentiel de cette technique pour les investigations à petite échelle en trois dimensions ce qui ouvre des voies à son application dans les domaines de l?environnement et du génie civil.

Predictability of refraction following immediate sequential bilateral cataract surgery (ISBCS) performed under general anesthesia

Abstract Background: To evaluate the predictability of refraction following immediate sequential bilateral cataract surgery (ISBCS) performed under general anaesthesia. Methods: This is a retrospective review of all ISBCS performed at Kantonsspital Winterthur, Switzerland, between April 2000 and September 2013. The case notes of 250 patients were reviewed. Patients having full refraction reported (110 patients/220 eyes) were included. 210 (95 %) eyes had a straight forward phacoemulsification with posterior chamber intraocular lens implantation, seven eyes had a planned extracapsular cataract extraction (ECCE); three eyes had an intracapsular cataract extraction. Results: Both eyes of 110 patients (64 women, 46 men) with a mean age of 79.0 years, standard deviation (SD) ±11.4 (range 26 to 97 years) were included. Median preoperative best corrected visual acuity (BCVA) was 0.5 LogMAR in the first eye, the interquartile range (IQR) was [0.4, 1.2]; 0.7 LogMAR in the second eye with IQR [0.4, 1.8]. At one month, the median BCVA was 0.2 LogMAR, IQR [0.1, 0.3] in the first eye, median BCVA was 0.1 LogMAR and IQR [0.0, 0.5] in the second eye. There were 3 eyes (3 %) that lost 3 lines or more in BCVA at one month (control vs. pre-operatively). In all three cases, poor visual acuity had been recorded pre-operatively (>1 LogMAR). Achieved refraction was within ±1.0 D of the target in 83 % of eyes. There were only 5 % (n = 6) of cases where if delayed sequential bilateral extraction had been performed could potentially intraocular lens (IOL) choice have been adjusted, in four of these cases, target refraction was within ±1.0 D in the second eye. Conclusions: ISBCS performed under general anaesthesia achieves target refraction in 83 % of eyes after consideration of complications, ocular co-morbidities and systemic restrictions. In the majority of cases where IOL power calculation could be considered, the achieved refraction of the second surgical eye was within ±1.0 D of intended refraction. This undermines the utility of IOL power adjustments in the second surgical eye. Keywords: Cataract, Cataract surgery, Immediate sequential bilateral cataract surgery

Seismic characterization of heterogeneous sedimentary and fractured rocks based on Biot's theory of poroelasticity

Understanding and quantifying seismic energy dissipation, which manifests itself in terms of velocity dispersion and attenuation, in fluid-saturated porous rocks is of considerable interest, since it offers the perspective of extracting information with regard to the elastic and hydraulic rock properties. There is increasing evidence to suggest that wave-induced fluid flow, or simply WIFF, is the dominant underlying physical mechanism governing these phenomena throughout the seismic, sonic, and ultrasonic frequency ranges. This mechanism, which can prevail at the microscopic, mesoscopic, and macroscopic scale ranges, operates through viscous energy dissipation in response to fluid pressure gradients and inertial effects induced by the passing wavefield. In the first part of this thesis, we present an analysis of broad-band multi-frequency sonic log data from a borehole penetrating water-saturated unconsolidated glacio-fluvial sediments. An inherent complication arising in the interpretation of the observed P-wave attenuation and velocity dispersion is, however, that the relative importance of WIFF at the various scales is unknown and difficult to unravel. An important generic result of our work is that the levels of attenuation and velocity dispersion due to the presence of mesoscopic heterogeneities in water-saturated unconsolidated clastic sediments are expected to be largely negligible. Conversely, WIFF at the macroscopic scale allows for explaining most of the considered data while refinements provided by including WIFF at the microscopic scale in the analysis are locally meaningful. Using a Monte-Carlo-type inversion approach, we compare the capability of the different models describing WIFF at the macroscopic and microscopic scales with regard to their ability to constrain the dry frame elastic moduli and the permeability as well as their local probability distribution. In the second part of this thesis, we explore the issue of determining the size of a representative elementary volume (REV) arising in the numerical upscaling procedures of effective seismic velocity dispersion and attenuation of heterogeneous media. To this end, we focus on a set of idealized synthetic rock samples characterized by the presence of layers, fractures or patchy saturation in the mesocopic scale range. These scenarios are highly pertinent because they tend to be associated with very high levels of velocity dispersion and attenuation caused by WIFF in the mesoscopic scale range. The problem of determining the REV size for generic heterogeneous rocks is extremely complex and entirely unexplored in the given context. In this pilot study, we have therefore focused on periodic media, which assures the inherent self- similarity of the considered samples regardless of their size and thus simplifies the problem to a systematic analysis of the dependence of the REV size on the applied boundary conditions in the numerical simulations. Our results demonstrate that boundary condition effects are absent for layered media and negligible in the presence of patchy saturation, thus resulting in minimum REV sizes. Conversely, strong boundary condition effects arise in the presence of a periodic distribution of finite-length fractures, thus leading to large REV sizes. In the third part of the thesis, we propose a novel effective poroelastic model for periodic media characterized by mesoscopic layering, which accounts for WIFF at both the macroscopic and mesoscopic scales as well as for the anisotropy associated with the layering. Correspondingly, this model correctly predicts the existence of the fast and slow P-waves as well as quasi and pure S-waves for any direction of wave propagation as long as the corresponding wavelengths are much larger than the layer thicknesses. The primary motivation for this work is that, for formations of intermediate to high permeability, such as, for example, unconsolidated sediments, clean sandstones, or fractured rocks, these two WIFF mechanisms may prevail at similar frequencies. This scenario, which can be expected rather common, cannot be accounted for by existing models for layered porous media. Comparisons of analytical solutions of the P- and S-wave phase velocities and inverse quality factors for wave propagation perpendicular to the layering with those obtained from numerical simulations based on a ID finite-element solution of the poroelastic equations of motion show very good agreement as long as the assumption of long wavelengths remains valid. A limitation of the proposed model is its inability to account for inertial effects in mesoscopic WIFF when both WIFF mechanisms prevail at similar frequencies. Our results do, however, also indicate that the associated error is likely to be relatively small, as, even at frequencies at which both inertial and scattering effects are expected to be at play, the proposed model provides a solution that is remarkably close to its numerical benchmark. -- Comprendre et pouvoir quantifier la dissipation d'énergie sismique qui se traduit par la dispersion et l'atténuation des vitesses dans les roches poreuses et saturées en fluide est un intérêt primordial pour obtenir des informations à propos des propriétés élastique et hydraulique des roches en question. De plus en plus d'études montrent que le déplacement relatif du fluide par rapport au solide induit par le passage de l'onde (wave induced fluid flow en anglais, dont on gardera ici l'abréviation largement utilisée, WIFF), représente le principal mécanisme physique qui régit ces phénomènes, pour la gamme des fréquences sismiques, sonique et jusqu'à l'ultrasonique. Ce mécanisme, qui prédomine aux échelles microscopique, mésoscopique et macroscopique, est lié à la dissipation d'énergie visqueuse résultant des gradients de pression de fluide et des effets inertiels induits par le passage du champ d'onde. Dans la première partie de cette thèse, nous présentons une analyse de données de diagraphie acoustique à large bande et multifréquences, issues d'un forage réalisé dans des sédiments glaciaux-fluviaux, non-consolidés et saturés en eau. La difficulté inhérente à l'interprétation de l'atténuation et de la dispersion des vitesses des ondes P observées, est que l'importance des WIFF aux différentes échelles est inconnue et difficile à quantifier. Notre étude montre que l'on peut négliger le taux d'atténuation et de dispersion des vitesses dû à la présence d'hétérogénéités à l'échelle mésoscopique dans des sédiments clastiques, non- consolidés et saturés en eau. A l'inverse, les WIFF à l'échelle macroscopique expliquent la plupart des données, tandis que les précisions apportées par les WIFF à l'échelle microscopique sont localement significatives. En utilisant une méthode d'inversion du type Monte-Carlo, nous avons comparé, pour les deux modèles WIFF aux échelles macroscopique et microscopique, leur capacité à contraindre les modules élastiques de la matrice sèche et la perméabilité ainsi que leur distribution de probabilité locale. Dans une seconde partie de cette thèse, nous cherchons une solution pour déterminer la dimension d'un volume élémentaire représentatif (noté VER). Cette problématique se pose dans les procédures numériques de changement d'échelle pour déterminer l'atténuation effective et la dispersion effective de la vitesse sismique dans un milieu hétérogène. Pour ce faire, nous nous concentrons sur un ensemble d'échantillons de roches synthétiques idéalisés incluant des strates, des fissures, ou une saturation partielle à l'échelle mésoscopique. Ces scénarios sont hautement pertinents, car ils sont associés à un taux très élevé d'atténuation et de dispersion des vitesses causé par les WIFF à l'échelle mésoscopique. L'enjeu de déterminer la dimension d'un VER pour une roche hétérogène est très complexe et encore inexploré dans le contexte actuel. Dans cette étude-pilote, nous nous focalisons sur des milieux périodiques, qui assurent l'autosimilarité des échantillons considérés indépendamment de leur taille. Ainsi, nous simplifions le problème à une analyse systématique de la dépendance de la dimension des VER aux conditions aux limites appliquées. Nos résultats indiquent que les effets des conditions aux limites sont absents pour un milieu stratifié, et négligeables pour un milieu à saturation partielle : cela résultant à des dimensions petites des VER. Au contraire, de forts effets des conditions aux limites apparaissent dans les milieux présentant une distribution périodique de fissures de taille finie : cela conduisant à de grandes dimensions des VER. Dans la troisième partie de cette thèse, nous proposons un nouveau modèle poro- élastique effectif, pour les milieux périodiques caractérisés par une stratification mésoscopique, qui prendra en compte les WIFF à la fois aux échelles mésoscopique et macroscopique, ainsi que l'anisotropie associée à ces strates. Ce modèle prédit alors avec exactitude l'existence des ondes P rapides et lentes ainsi que les quasis et pures ondes S, pour toutes les directions de propagation de l'onde, tant que la longueur d'onde correspondante est bien plus grande que l'épaisseur de la strate. L'intérêt principal de ce travail est que, pour les formations à perméabilité moyenne à élevée, comme, par exemple, les sédiments non- consolidés, les grès ou encore les roches fissurées, ces deux mécanismes d'WIFF peuvent avoir lieu à des fréquences similaires. Or, ce scénario, qui est assez commun, n'est pas décrit par les modèles existants pour les milieux poreux stratifiés. Les comparaisons des solutions analytiques des vitesses des ondes P et S et de l'atténuation de la propagation des ondes perpendiculaires à la stratification, avec les solutions obtenues à partir de simulations numériques en éléments finis, fondées sur une solution obtenue en 1D des équations poro- élastiques, montrent un très bon accord, tant que l'hypothèse des grandes longueurs d'onde reste valable. Il y a cependant une limitation de ce modèle qui est liée à son incapacité à prendre en compte les effets inertiels dans les WIFF mésoscopiques quand les deux mécanismes d'WIFF prédominent à des fréquences similaires. Néanmoins, nos résultats montrent aussi que l'erreur associée est relativement faible, même à des fréquences à laquelle sont attendus les deux effets d'inertie et de diffusion, indiquant que le modèle proposé fournit une solution qui est remarquablement proche de sa référence numérique.

Characteristic reflection patterns in the southeast Canadian cordillera, northern Appalachians and Swiss Alps

There are some striking similarities and some differences between the seismic reflection sections recorded across the fold and thrust belts of the southeast Canadian Cordillera, Quebec-Maine Appalachians and Swiss Alps. In the fold and thrust belts of all three mountain ranges, seismic reflection surveys have yielded high-quality images of. (1) nappes (thin thrust sheets) stacked on top of ancient continental margins; (2) ramp anticlines in the hanging walls of faults that have ramp-flat or listric geometries; (3) back thrusts and back folds that developed during the terminal phases of orogeny; and (4) tectonic wedges and regional decollements. A principal result of the Cordilleran and Appalachian deep crustal studies has been the recognition of master decollements along which continental margin strata have been transported long distances, whereas a principal result of the Swiss Alpine deep crustal program has been the identification of the Adriatic indenter, a crustal-scale wedge that caused delamination of the European lithosphere. Significant crustal roots are observed beneath the fold and thrust belts of the Alps, southeast Canadian Cordillera and parts of the southern Appalachians, but such structures beneath the northern Appalachians have probably been removed by post-orogenic collapse and/or crustal attenuation associated with the Mesozoic opening of the Atlantic Ocean.

Enhancing the vertical resolution of surface georadar data

There are far-reaching conceptual similarities between bi-static surface georadar and post-stack, "zero-offset" seismic reflection data, which is expressed in largely identical processing flows. One important difference is, however, that standard deconvolution algorithms routinely used to enhance the vertical resolution of seismic data are notoriously problematic or even detrimental to the overall signal quality when applied to surface georadar data. We have explored various options for alleviating this problem and have tested them on a geologically well-constrained surface georadar dataset. Standard stochastic and direct deterministic deconvolution approaches proved to be largely unsatisfactory. While least-squares-type deterministic deconvolution showed some promise, the inherent uncertainties involved in estimating the source wavelet introduced some artificial "ringiness". In contrast, we found spectral balancing approaches to be effective, practical and robust means for enhancing the vertical resolution of surface georadar data, particularly, but not exclusively, in the uppermost part of the georadar section, which is notoriously plagued by the interference of the direct air- and groundwaves. For the data considered in this study, it can be argued that band-limited spectral blueing may provide somewhat better results than standard band-limited spectral whitening, particularly in the uppermost part of the section affected by the interference of the air- and groundwaves. Interestingly, this finding is consistent with the fact that the amplitude spectrum resulting from least-squares-type deterministic deconvolution is characterized by a systematic enhancement of higher frequencies at the expense of lower frequencies and hence is blue rather than white. It is also consistent with increasing evidence that spectral "blueness" is a seemingly universal, albeit enigmatic, property of the distribution of reflection coefficients in the Earth. Our results therefore indicate that spectral balancing techniques in general and spectral blueing in particular represent simple, yet effective means of enhancing the vertical resolution of surface georadar data and, in many cases, could turn out to be a preferable alternative to standard deconvolution approaches.

Control of landslide retrogression by discontinuities: Evidence by the integration of airbone- and ground-based geophysical information

The objective of this work is to present a multitechnique approach to define the geometry, the kinematics, and the failure mechanism of a retrogressive large landslide (upper part of the La Valette landslide, South French Alps) by the combination of airborne and terrestrial laser scanning data and ground-based seismic tomography data. The advantage of combining different methods is to constrain the geometrical and failure mechanism models by integrating different sources of information. Because of an important point density at the ground surface (4. 1 points m?2), a small laser footprint (0.09 m) and an accurate three-dimensional positioning (0.07 m), airborne laser scanning data are adapted as a source of information to analyze morphological structures at the surface. Seismic tomography surveys (P-wave and S-wave velocities) may highlight the presence of low-seismic-velocity zones that characterize the presence of dense fracture networks at the subsurface. The surface displacements measured from the terrestrial laser scanning data over a period of 2 years (May 2008?May 2010) allow one to quantify the landslide activity at the direct vicinity of the identified discontinuities. An important subsidence of the crown area with an average subsidence rate of 3.07 m?year?1 is determined. The displacement directions indicate that the retrogression is controlled structurally by the preexisting discontinuities. A conceptual structural model is proposed to explain the failure mechanism and the retrogressive evolution of the main scarp. Uphill, the crown area is affected by planar sliding included in a deeper wedge failure system constrained by two preexisting fractures. Downhill, the landslide body acts as a buttress for the upper part. Consequently, the progression of the landslide body downhill allows the development of dip-slope failures, and coherent blocks start sliding along planar discontinuities. The volume of the failed mass in the crown area is estimated at 500,000 m3 with the sloping local base level method.

Stratigraphic significance of siliceous microfossils collected during Nautiperc dives (Off Peru, 5°-6° S)

The geological evolution of the northern Peru convergent margin can be traced using samples collected during deep-sea dives of the submersible Nautile. In the Paita area (5 degrees-6 degrees S), the sedimentary sequence was intensively sampled along the main scarp of the middle slope area. It consists of Upper Miocene (7-9 Ma) to Pleistocene siltstone, sandstone and rare dolostone. The age distribution of these samples is the basis for a new geologic interpretation of the multichannel seismic line CDP3. Siliceous microfossils (both diatoms and radiolarians) show influence of both cold and temperate waters (local species mixed with upwelling ones). Diatom assemblages studied from the NP1-13 and NP1-15 dives bear a strong resemblance to assemblages from the Pisco Formation of southern Peru. Micropaleontological data from siliceous microfossils, provide evidence for two main unconformities, one is at the base of the Quaternary sequence and the other corresponds to a hiatus of 1 Myr, separating the Upper Miocene (7-8 Ma) sediments from uppermost Miocene (5-6 Ma) sediments. During the past 400 kyr, a wide rollover fold developed in the middle slope area associated with a major seaward dipping detachment fault. A catastrophic debris avalanche occurred as the result of an oversteepening of the landward flank of the rollover fold. The gravity failure of the slope, recognized by SeaBEAM and hydrosweep mapping, displaced enough material to produce a destructive tsunami which occurred 13.8 +/- 2.7 kyr ago.

Little ice age advance and retreat sediment budgets for an outlet glacier in western Norway

Bødalsbreen is an outlet glacier of the Jostedalsbreen Ice Field in western Norway. Nine moraine ridges formed during and after the maximum extent of the Little Ice Age (LIA). The stratigraphy of proglacial sediments in the Bødalen basin inside the LIA moraines is examined, and corresponding sediment volumes are calculated based on georadar surveys and seismic profiling. The total erosion rates (etot) by the glacier are determined for the periods AD 1650?1930 and AD 1930?2005 as 0.8 ± 0.4 mm/yr and 0.7 ± 0.3 mm/yr, respectively. These rates are based on the total amount of sediment delivered to the glacier margin. The values are almost one order of magnitude higher than total erosion rates previously calculated for Norwegian glaciers. This is explained by the large amount of pre-existing sediment that was recycled by Bødalsbreen. Thus, the total erosion rate must be considered as a composite of eroded bedrock and of removed pre-existing sediments. The total erosion rate is likely to vary with time owing to a decreasing volume of easily erodible, unconsolidated sediment and till under the glacier. A slight increase in the subglacial bedrock erosion is expected owing to the gradually increasing bedrock surface area exposed to subglacial erosion.

PACHYCHOROID: an inherited condition?

PURPOSE: Thick choroid (pachychoroid) is associated with central serous chorioretinopathy (CSC), but whether pachychoroid is inherited is unknown. METHODS: In a prospective observational study, first- or second-degree relatives (16 individuals) of 5 patients with CSC had refraction and visual acuity measurement, fundus examination, nonmydriatic photography, and autofluorescence photography. Eyes were graded using the following criteria: 0: normal fundus and autofluorescence photography, 1: focal retinal pigment epithelium hyperfluorescence and/or hypofluorescence and/or retinal pigment epithelial detachment, 2: CSC or diffuse retinal epitheliopathy. Choroid thickness was measured by enhanced depth imaging mode on optical coherence tomography. RESULTS: Considering 395 μm as the threshold limit for normal subfoveal choroidal thickness, 50% of the eyes from relatives had a thick choroid. Nine eyes of Grade 0 (28%) with an isolated pachychoroid would thus have been considered normal, if choroidal thickness was not included as a screening sign predisposing for CSC. CONCLUSION: Our observation suggests that pachychoroid could be an inherited condition with potentially a dominant transmission mode. Its inclusion in the phenotype of CSC for genetic studies should be considered.

The TRANSMED Atlas: geological-geophysical fabric of the Mediterranean region - Final report of the project

Geological research on the Mediterranean region is presently characterized by the transition from disciplinary to multidisciplinary research, as well as from national to international investigations. In order to synthesize and integrate the vast disciplinary and national datasets which are available, it is necessary to implement maximum interaction among geoscientists of different backgrounds. The creation of project-oriented task forces in universities and other research institutions, as well as the development of large international cooperation programs, is instrumental in pursuing such a multidisciplinary and supranational approach. The TRANSMED Atlas, an official publication of the 32nd International Geological Congress (Florence 2004), is the result of an international scientific cooperation program which brought together for over two years sixty-three structural geologists, geophysicists, marine geologists, petrologists, sedimentologists, stratigraphers, paleogeographers, and petroleum geologists coming from eighteen countries, and working for the petroleum industry, academia, and other institutions, both public and private. The TRANSMED Atlas provides an updated, synthetic, and coherent portrayal of the overall geological-geophysical structure of the Mediterranean domain and the surrounding areas. The initial stimulus for the Atlas came from the realization of the extremely heterogeneous nature of the existing geological-geophysical data about such domain. These data have been gathered by universities, oil companies, geological surveys and other institutions in several countries, often using different procedures and standards. In addition, much of these data are written in languages and published in outlets that are not readily accessible to the general international reader. By synthesizing and integrating a wealth of preexisting and new data derived from surficial geology, seismic sections at various scales, and mantle tomographies, the TRANSMED Atlas provides for the first time a coherent geological overview of the Mediterranean region and represents an ideal springboard for future studies.