Mise au point d'une méthode de tomographie utilisant les muons d'origine cosmique : Applications au laboratoire souterrain du Mont Terri et au volcan de la Soufrière de Guadeloupe

Les muons sont produits suite aux interactions de particules cosmiques avec l'atmosphère. La faible probabilité d'interaction des muons avec la matière leur permet d'atteindre la croûte terrestre et d'en traverser les premiers kilomètres. L'étude de l'atténuation du flux de muons permet alors d'obtenir une mesure directe de l'opacité de la roche. Cette opacité correspond à la masse volumique du milieu, intégrée le long du trajet parcouru à travers la roche. Il est donc possible de réaliser une tomographie d'objets géologiques. Un modèle de flux de muons souterrain est construit ici à partir de modèles de flux estimés en surface et d'un modèle d'atténuation à travers la roche. Il est nécessaire d'évaluer le temps minimal d'acquisition de données pour réaliser une tomographie. Une équation de faisabilité de la méthode est établie, elle dépend de l'objet étudié ainsi que de la capacité de détection du capteur utilisé. Des télescopes à muons ont été construits et conditionnés pour supporter une installation sur le terrain. Nous avons développé la modélisation de leur capacité de détection et de leur résolution angulaire et également mis au point une méthode de calibration permettant de corriger le signal d'une éventuelle distorsion. Le développement de cette nouvelle méthode de tomographie géophysique est ensuite illustrée de deux exemples d'applications. Les mesures réalisées dans le laboratoire souterrain du Mont Terri nous ont permis de bénéficier de conditions d'acquisition stables pour perfectionner la construction des télescopes et valider les différents modèles. Un second détecteur a ensuite été installé sur les flancs de la Soufrière de Guadeloupe.