VARNAC-OBS Fiche-2013-avril - Flotte océanographique française

Valorisation des campagnes à la mer
Navires Ifremer - IRD - IPEV
Fiche “ Valorisation des résultats des campagnes océanographiques ”
Nom de la série de campagnes : VANARC-OBS 1 et 2
Projet / Programme de rattachement : ANR Catel 2006: Arc-Vanuatu
Année du début de la série: 2008
Nom de la campagne : VANARC-OBS 1
Navire : N/O Alis
Engins lourds :
Dates de la campagne : 14-26 mai 2008
Zone(s) : Pacifique Sud-Ouest
Nombre de jours sur zone/en transit : 5 / 5
Chef de mission principal (Nom, prénom et organisme) : CRAWFORD Wayne, CNRS-IRD-IPGP
Nombre de chercheurs et d’enseignants-chercheurs (en mer / à terre) : 2 / +1
Nombre d’ingénieurs et de techniciens (en mer / à terre) : 3 / +0
Nombre d’étudiants (en mer / à terre) : 0 / 0
Nom de la campagne : VANARC-OBS 2
Navire : N/O Alis
Engins lourds :
Dates de la campagne : 3-15 novembre 2008
Zone(s) : Pacifique Sud-Ouest
Nombre de jours sur zone/en transit : 5 / 5
Chef de mission principal (Nom, prénom et organisme) : CRAWFORD Wayne, CNRS-IRD-IPGP
Nombre de chercheurs et d’enseignants-chercheurs (en mer / à terre) : 1 / +2
Nombre d’ingénieurs et de techniciens (en mer / à terre) : 4 / 0
Nombre d’étudiants (en mer / à terre) : 0 / 0
Date de rédaction ou d’actualisation de la fiche : 9/04/2013
Fiche remplie par : Wayne Crawford
Adresse : IPGP, Bureau 340, 1 Place Jussieu, 75238 Paris Cedex 05
Email : [email protected]
Tel : 06 51 51 10 54
Fax : 01 83 95 77 10
Valorisation des campagnes à la mer
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Résultats majeurs obtenus
1 à 3 pages destinées à informer un large public sur les résultats obtenus
1 – Contexte scientifique et programmatique de la campagne
La marge convergente de Vanuatu (Figure 1) est un endroit
privilégié pour étudier les mécanismes à l’origine des
éruptions et des séismes catastrophiques grâce aux fortes
vitesses de convergence (10-17 cm/yr, Pelletier et al., 1998,
Calmant et al., 2003), aux mouvements verticaux importants
(jusqu'a 1 cm/yr (Taylor et al., 2005)) et au grand nombre de
séismes (a peu près 1 séisme peu profonde de magnitude >=7
par an (base de données NEIC depuis 1973).
La tectonique du segment central de cette marge est contrôlée
par la collision/subduction de la ride d’Entrecasteaux et ses
effets sur la structure de l’arc sur une longueur de 250 Km
(figure 2). La morphologie est caractérisée par une absence de
fosse et deux chaînes avant et arrière arc encadrant un bassin
océanique intra arc segmenté longitudinalement par l’arc
volcanique moderne. Les études antérieures ont mis en
évidences des zones sismiques en compression à l’aplomb des
deux chaînes, un fort couplage inter-plaques, des
raccourcissements arrière arc et intra arc, de forts
soulèvements, un taux de récurrence sismique plus élevé que
dans le reste de la marge et d'énormes appareils explosifs qui
ont engendré des éruptions hydro magmatiques cataclysmales
(Isacks, et al., 1981; Taylor et al., 1990, Régnier et al., 2003;
Taylor et al, 1980, 1987; Taylor, 1992 ; Pelletier et al., 1994).
Figure 1 : Carte de l'archipel de Vanuatu (de Pelletier
et al., 1998; Calmant et al., 2003). La section centrale
est indiqué par la rectangle pointillé.
De part ses caractéristiques, cette zone procure ainsi les
conditions les plus appropriées pour mesurer soulèvement et
déplacement co-sismique. L’avant arc comprend quatre blocs
sismotectoniques avec des taux de soulèvement, des directions
de basculement et des intervalles entre soulèvements coseismique différents (Figure 2, de Taylor et al., 1990). Le bloc
sud Santo, dont le temps de récurrence est le plus court pour
des séismes de magnitude 7.5 (environ 50 ans) et le taux de
soulèvement le plus élevé. Ce bloc fourni un laboratoire idéal
pour étudier les différentes phases du cycle sismique grâce à
sa forte activité et au très grand nombre de sites que l’on peut
instrumenter depuis la limite de plaque jusqu’à l’arrière arc.
La présence de grandes îles très proches ou au niveau de la
limite de plaque offre une opportunité exceptionnelle pour
étudier la séismicité et la géométrie de l’interface de
Figure 2: La section centrale de l'arc de Vanuatu (de
Taylor et al., 1990). Les traits pointillées identifie des
subduction et des zones sismogènes, et pour mesurer
frontiers entres blocs sismotectoniques.
l’accumulation des contraintes sur une coupe complète de la
marge. De plus les bancs Sabine et Wusi fournissent des sites en eau peu profonde de chaque coté de la limite de
plaque qui peuvent compléter le dispositif de mesure. Les îles de la chaîne arrière arc permettent de créer une
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configuration de sites qui permet de réaliser des profils transversaux à travers la totalité de la marge et de mieux
contraindre la géométrie des interfaces sismogènes le long desquelles s’effectue la plus grande part de
l’accumulation des contraintes sismiques.
Le projet ANR ARC-VANUATU (projet Catastrophes Telleriques, financé par l'Agence Nationale de la Recherche
de 2007 en 2010) avait pour but de comprendre les mécanismes à l’origine des éruptions volcaniques et des forts
séismes en contexte de subduction, des relations entre dynamique de la subduction et cycles éruptif et sismique, et
de chercher des signaux pour aider à la prévision de tels aléas destructeurs. Le projet est composé de plusieurs
expériences multidisciplinaires sur le segment central de Vanuatu et le volcan de Yasur, entre 2007 et 2011. La
section centrale de l'archipel de Vanuatu a été choisi pour les études géodynamiques, qui sont:

des mesures géodésiques continues sur les édifices et à travers la marge, afin de déterminer les déformations
lors des pulsations volcaniques et du cycle sismique et de mettre en évidence d’éventuelles déformations
transitoires et signaux précurseurs ;

l'utilisation des coraux afin d’établir la chronologie des éruptions pour préciser les cycles éruptifs, de
déterminer les mouvements verticaux inter, co et post sismique, et d’identifier la segmentation de la marge et
les zones potentielles de rupture;
 des mesures sismologiques pour l’étude des structures (réservoir et conduit, interface de subduction, plaque
chevauchante) et de la distribution de la séismicité.
VANARC-OBS fait partie de l'expérience sismologique de ARC-VANUATU. Le réseau sismologique (Figure 3)
se situe dans la région au-dessus de la zone inter-plaques bloquée ou aucune rupture majeure n’est intervenue
depuis le seisme d’août 1965. Cette région s’étend depuis la moitié sud de Santo jusqu'à la partie nord de Malicollo,
couvrant les deux blocs sismotectoniques les plus actifs. En se focalisant uniquement sur ces deux blocs, cette
étude réalisera un dispositif dense de mesure capable de résoudre la géométrie de la zone sismogène, ici très peu
profonde. Plusieurs études sismologiques de l'archipel de Vanuatu ont déjà été faites, mais jamais avec une telle
résolution, celle-ci devrait nous permettre d'isoler les aspérités dans la zone sismogène. Ces informations aideront
dans l'interprétation des données géodésiques récoltées depuis plus d’une décennie et qui seront encore collectées
de manière très dense pendant la durée du projet ANR. Les mesures seraient à une échelle assez fine pour discerner
les variations de déformation au sein d’un segment de subduction. Les études antécédentes nous permettent de
savoir où mettre les instruments pour couvrir un bloc entier, qui est bloqué depuis un long moment.
2 – Rappel des objectifs
L'objectif principale des missions VANARC-OBS est de compléter le réseau sismologique terrestre, afin d'obtenir
une couverture uniforme sur deux blocs sismotectoninques jusqu'a l'interface entre les plaques. Cette étude adresse
les questions suivantes: 1) où et comment se passe la relaxation asismique des contraintes? 2) quelles sont les
régions où l’on peut s’attendre à de gros séismes? et 3) Quels sont les mécanismes qui se superposent à la
déformation élastique et contrôlent la formation du relief tectonique à long terme ?
Ces données fourniront aussi d’importantes contraintes pour des inversions sur la distribution des glissements dans
la zone de rupture (Salichon et al., 2003). Simultanément, des données GPS hautes fréquences vont être acquises
pour nous permettre de suivre la microsismicité et l’activité sismique de trémor pendant les “glissements
silencieux”, ainsi que pour localiser ces zones de glissement. Ces données seront également utiles pour la
caractérisation probabilistique du risque sismique. Ce risque est calculé comme la probabilité d’excéder un
mouvement du sol donné dans une période temporelle d’intérêt (e.g. sur 50 ans, la durée de vie moyenne pour un
bâtiment conventionnel). Les résultats de ces études sont utilisés par les ingénieurs en charge de concevoir les
constructions parasismiques et par les autorités en charge de la gestion des risques sismiques. Deux études
probabilistiques ont été menées récemment au Vanuatu : une étude de site à l’échelle de la capitale Port-Vila
(Shorten et al. 2001), et une étude régionale à l’échelle de l’arc insulaire (Suckale et al., in prep). Ces études ont
donné des résultats très différents sur l’accélération maximale attendue. Un des principaux problèmes rencontré
pour l’estimation étant l’identification des zones sismiques.
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3 – Principaux résultats obtenus (avec quelques illustrations)
Le principal travail sur les donnees du
reseau sismologique a été fait dans le
cadre de these de Christian
BAILLARD, qui defendre en fin
2013. Le reseau a detecté plus de
40000 seismes dans 10 mois, et le
premier travail du these etait la
developement d’un logiciel pour
pointé les arrivés P et S avec
precision (Baillard et al., soumis,
BSSA). Les localisations ont
montrés que les seismes etaient
divisés en deux groupes : une
relativement peu profonde sous les
iles de Santo et Mallicolo, et une
deuxieme a plus de 100 km de
Figure 3 : Reseau seismologique (triangles) et seismes detectés (points rouges).
profondeur sous la ligne des iles
La distribution sub-horizontal des evenenements profondes dans les sous-figures
volcaniques derrieres. Une
B et C est une artifact du a leur position a l’exterieur du reseau.
relocalisation relative et la
determination des mecanismes focales a revelé que la plupart des seismes peu profondes n’etaient pas sur
l’interplaque mais plutot a l’interieur du plaque plongeant. Ceci, combiné avec des données geodesiques, indique
que l’interface entre les plaques est actuellement bloqué et que la contrainte accumulé genere une sismicité de
faible intensité mais tres soutenu a l’interieur du plaque.
Figure 4 : relocalisation des evenements dans la profile B.
Figure 5 : Mecanismes focales et interpretation
geodynamique sous le reseau.
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Tableau récapitulatif
Nombre
1
Publications d’articles originaux dans des revues avec comité de lecture référencées dans JCR
(Journal Citation Reports )
2
Publications dans d’autres revues ou ouvrages scientifiques faisant référence dans le domaine
Année n : 0
Année n+1 : 0
Année n+2 : 0
Année n+3 : 0
Année n+4 : 0
Année n+5 : ----Année n+6 : ----Année n+7 : ----…
0
3
Publications électroniques sur le réseau Internet
0
4
Publications sous forme de rapports techniques
1
5
Articles dans des revues ou journaux « grand public »
0
6
Communications dans des colloques internationaux
5
7
Communications dans des colloques nationaux
1
8
Nouvelles espèces (animales, végétales, microorganismes) décrites
0
9
Rapports de contrats (Union européenne, FAO, Convention, Collectivités …)
0
10
Applications (essais thérapeutiques ou cliniques, AMM …)
0
11
Brevets
0
12
Publications d’atlas (cartes, photos)
0
13
Documents vidéo-films
0
14
DEA ou MASTER 2 ayant utilisé les données de la campagne
0
15
Thèses ayant utilisé les données de la campagne
1
16
en cours/terminé
18
Traitement des échantillons et des données
Si en cours, préciser et donner les échéances
Transmission au SISMER des données acquises avec les moyens communs du navire
(NB : cette transmission est systématique dans le cadre des navires gérés par Genavir)
Transmission au SISMER de données autres que celles acquises avec les moyens communs du
navire
Transmission à d’autres banques de données
19
Transmission à d’autres équipes
20
Considérez-vous la publication des résultats terminée
Si en cours préciser et donner les échéances
17
Non/Oui
Non/Oui
Non/Oui
Non/Oui
en cours/terminée
Fournir pour chacune des rubriques en classant année par année :
Rubriques 1 à 7 incluses : liste des publications et colloques avec les noms d’auteurs suivant la présentation en vigueur pour
les revues scientifiques.
Rubriques 8 à 13 : Liste des références des rapports, des applications, des brevets, atlas ou documents vidéo
Rubriques 14 et 15 : Nom et Prénom des étudiants, Laboratoire d’accueil. Sujet du DEA ou MASTER 2 ou de la thèse, Date
de soutenance
Rubriques 17 à 19 incluses : données transmises à des banques de données ou à des équipes auxquelles.
Rubrique 20 : Si la publication des résultats n’est pas terminée, pouvez-vous donner un échéancier ?
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Références
R4 – Références des rapports techniques
Cruise Reports : VANARC-OBS1 & VANARC-OBS2, Wayne Crawford
R5 – Références des articles parus dans des revues ou des journaux « grand public »
« La Terre danse sous le Vanuatu », M Grousson, J. CNRS, no 270, janvier-fevrier 2013, pp 14-16
R6 – Références des communications dans des colloques internationaux
Crawford W. C., M. Regnier, D. Nakedau, B. Pelletier and V. S. Ballu, 2009. A Detailed Study of Seismicity Beneath the
Central Vanuatu Archipelago. AGU Fall Meeting.
Pelletier B., S. Vergniolle, G. Chazot, P. Allard and +, 2009. The “Arc Vanuatu” program: state of work and preliminary
results. 26th STAR Session 700, 41-44.
Crawford W., M. Regnier, D. Nakedau et al., 2009. The ARC-VANUATU study of seismicity beneath Santo and Mallicolo
Islands. 26th STAR Session 700, 19.
Baillard C., W. C. Crawford, V. Ballu and C. Hibert, Automatic P-S phase picking procedure based on Kurtosis: Vanuatu
region case study, Eos Trans. AGU, 2012.
Baillard C., W. Crawford, V. Ballu and C. Hibert, 2012. Kurtosis based automated P-S phase picking procedure for
hypocenter determination: Vanuatu region case study. Geophysical Research Abstracts 14 (EGU2012-7830).
R7 – Références des communications dans des colloques nationaux
Crawford W., V. Ballu, B. Pelletier et al., 2011. Etudes géodynamiques au Vanuatu: ARC-Vanuatu et au-dela. Reunion
Subduction et Sismogenese.
R15 – Thèses ayant utilisé les données de la campagne
Baillard Christian, IPGP, « Seismicity and Geodynamics in the Vanuatu Region », automne 2013
R1, R18 et R19 – Liste des données transmises
Donnees sismologiques terrestres transmis au SISMOB
R20 – Liste des résultats restant à publier - échéance
1 Article soumis :
Baillard C., W. C. Crawford, V. Ballu, C. Hibert and A. Mangeney, submitted. An automatic Kurtosis-based P and S
phase picker designed for local and regional seismic networks. Bull. Seis. Soc. Am.
Articles sur la sismicité detecté par le reseau : 2013 ou 2014
Article resumé de la geodynamique (sismicité et geodesy) : 2015