3D Ambient Noise Tomography for Preliminary High-Resolution Geological Surveys of Hydropower Dams – The Rhonergia Case Study (France)

Tomographie 3D par bruit ambiant pour une étude géologique préliminaire dans une zone de barrages hydroélectriques – Étude de cas Rhonergia (France)

¹ Sixense Monitoring, 21 rue du Port, 92000 Nanterre, France
² Sixense Monitoring, 9 Blvd. des Droits de l’Homme, 69120 Vaulx-en-Velin, France
³ CNR (Compagnie Nationale du Rhône), 2 rue André Bonin 69004 Lyon, France

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Abstract

3D Ambient Noise Tomography (ANT) is a powerful, non-invasive method for imaging the shallow subsurface, offering a detailed understanding of geological structures relevant to geothermal and geological prospection. This paper presents the application of Sixense SISSTERRA solution in a project where more than 1,100 seismic sensors, including aquatic nodes, were deployed across three zones near the Rhône River. The objective was to delineate sedimentary structures, identify quaternary-tertiary transitions, and assess geotechnical risks. The use of underwater nodes in the Rhône enhanced spatial coverage and demonstrated the method’s applicability in hydrologically complex areas. The data collected from ambient noise was processed to produce a 3D shear wave velocity (Vs) model, reaching depths up to 60 meters. This model enabled identification of lateral and vertical heterogeneities, highlighting areas of potential permeability or instability. Compared to traditional geophysical approaches, this technique delivers broader spatial coverage and higher-resolution imaging of subsurface features essential for early-stage geothermal site evaluation.

Résumé

La tomographie 3D par bruit ambiant (ANT) est une méthode puissante et non invasive pour imager la subsurface peu profonde, offrant une compréhension détaillée des structures géologiques pertinentes pour la prospection géothermique et géologique. Cet article présente l’application de la solution SISSTERRA de Sixense dans un projet où plus de 1 100 capteurs sismiques, incluant des capteurs aquatiques, ont été déployés sur trois zones situées à proximité du Rhône. L’objectif était de délimiter les structures sédimentaires, d’identifier les transitions quaternaire-tertiaire et d’évaluer les risques géotechniques. L’utilisation de capteurs sous-marins dans le Rhône a permis d’élargir la couverture spatiale et de démontrer l’applicabilité de la méthode dans des environnements hydrologiquement complexes. Les données issues du bruit ambiant ont été traitées pour produire un modèle 3D de vitesse d’ondes de cisaillement (Vs), atteignant des profondeurs allant jusqu’à 60 mètres. Ce modèle a permis d’identifier des hétérogénéités latérales et verticales, mettant en évidence des zones de perméabilité ou d’instabilité potentielles. Comparée aux approches géophysiques traditionnelles, cette solution offre une couverture spatiale plus large et une imagerie de plus haute résolution des structures du sous-sol, essentielles à l’évaluation préliminaire des sites géothermiques.