La subduction: Introduction
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La subduction: Introduction Isacks, Oliver and Sykes, 1968 http://www.geologie.ens.fr/~madariag/Subduction.html Cours Chamot-Rooke " Introduction " C Cours Ch Chamot-Rooke R k " Géodynamde Gé d d la l subduction bd i " Cours Fleitout " Géodynamique de la subduction " Cours Madariaga " Les grands séismes " Cours Madariaga " Structure des zones de subduction " Cours Madariaga g " Nouveaux p phénomènes dynamiques y q " Cours Madariaga " Tsunamis " Cours subduction 2014 Programme provisoire 1. Introduction géodynamique (N. Chamot Chamot-Rooke) Rooke) 2. Introduction géophysique (R. Madariaga) 3. Déformation des zones de subduction (Ch Vigny) 4 Structure 4. St t sismique i i d des zones d de subduction bd ti (H (H. L LyonCaen) C ) 5. Sismicité des zones de subduction (R. Madariaga) 6. Forces sur les plaques et tectonique tecton que globale (L. Fle Fleitout) tout) 7. Déformation inélastique (L. Fleitout) 8. Génération de tsunamis succès et échecs (R. Madariaga) 9 Nouvelles 9. N uv ll s sources s u c s séismes séism s lents, l nts trémor t ém (R. (R Madariaga) M d i ) 10.Pétrologie et thermodynamique de la subduction (???) ( ) 11.L’usine de la subduction (????) 12.Conversation finale, ce qui se passe en ce moment (tous) 13.Exposés des élèves 14 QCM 14.QCM Les zones de subductions reconnues Last 110 years Initial view of subduction Etude de la structure des zones de subduction Croûte océanique en subduction et déshydratation Profondeur de la plaque D bl couche Double h The 2011 Tohoku Tohoku-oki oki earthquake Zone de subduction du Nord est (Tohoku) du Japon Double couche Structure profonde d’une zone de subduction Tomographie Méthode sismique P transmission Par t i i P waves Petites Perturbations De vitesse S waves Grand et al., 1997 Plaque sous les Etats Unis Section RF à travers de la zone de subduction du Japon RF receiver functions Est une méthode de réflectivité éfl ti ité Kawakatsu et W d (2007) Watada Profondeur de pénétration des plaques Jusque vers 1985: le manteau inférieur est considéré comme une barrière « impénétrable » pour les plaques. Apport de la tomographie globale Une vue actuelle: hypothèse sur la structure d’une d une zone de subduction typique Structure of the Northern Chile subduction zone Cinca 95, 95 Ancorp 96 profile From Oncken et al, 2003 Différentes géométries des zones de subduction Les deux cas extrêmes: Chili Marianas TECTONICS OF SUBDUCTION ZONES Contrasts between West & East Pacific Uyeda & Kanamori (1979) identified two extremes: Mariana Type yp and Chilean Type yp - with of course manyy intermediate types. yp Dewey (1981). Mariana Type has: 1. Deep open trench (up to 11 km deep) that subducts old cold Jurassic crust. 2. A very steep Benioff Zone 3. Extensive faulting, subsidence and tectonic erosion of the outer trench wall. 4. Widespread intra-arc extension and back-arc spreading. 5 More 5. M earthquakes th k iin th the under-riding d idi th than iin th the over-riding idi plate. l t 6. A rather thin mafic-intermediate composition volcanic-plutonic crust. 7. Extensive volcanism; mainly basaltic with only minor andesites. 8 Little 8. Littl or no sedimentary di t accretion ti att th the ttrench. h 9. Subdued morphological expression. 10 Lavas have quiet eruptive style. 11 Volcanoes are mainly submerged cones with fringing reefs reefs. 12 Poorly developed volcaniclastic dispersal fans. Chilean Type has: 1. Shallower trench (up to 6 km) that subducts younger, warmer, Eocene age oceanic crust. 2 Thrust faulting common on outer trench wall 2. wall. 3. Major thrust faulting in the under-riding Nazca Plate up to 200 km west of the trench. 4. A Benioff Zone with a very shallow dip down to about 200 km, and then a steeper deeper po deepe portion o be below o a se seismic s c gap gap. 5. Widespread intra-arc compression and back-arc thrusting over a foreland trough. 6. More, and higher energy, earthquakes in the over-riding than in the under-riding plate. 7. Plutonism is dominant over volcanism. 8. Volcanism is dominantly of andesite-dacite-rhyolite type; basalts being much rarer. 9. Thick (ca 70km) continental crust gradually tapering trenchward to less than 10 km. 10 Because of dominant compression, continental arc has high uplift rates. 11 Violent eruptive style. High viscosity lavas. Extensive volcaniclastic dispersal fans. 12 Spectacular geomorphological expression. Génération de grands Séismes dans les zones de subduction Zone sismogène Zone de transition Déplacement Dé l t vertical ti l du sol: génération de tsunami Modèle de Pacheco, Sykes et Scholz Zone bloquée q ou p partiellment bloquée Sismicité des Antilles Sismicité des Antilles Sismicité mal connue, distribution spatiale mal contrainte Peut-on Peut on faire mieux qu’au qu au Japon? Les très grands tremblements de terre Les grands tremblements de terre historiques Méga Séismes 1960 cluster 2000 cluster Tohoku 2012 Wharton Sea 2012 Bilham, 2011 Définition de Moment sismique q Glissement D Surface de la faille S Mo = D S Constante élastique Mesure dd’un un tremblement de terre Magnitude Moment Longueur Durée Glissement (Mw) (Nm) (km) (s) (m) 10 1024 1000? 300? 100? 9 33.10 1022 300 100 30 8 1021 100 30 10 7 3.1019 30 10 3 6 1018 10 3 1 Loi de Gutenberg g Richter log10 N ( M ) a bM log N N~ 3 N~ 3.3 N 33 N~0.3 3 1 M 8 8.3 M=8 M=8 M 8.3 3 M=9 Situation en 2008 Situation en 1990 P i M Perrier Madariaga d i Situation en 2014 Classification des zones de subduction Ruff Kanamori Kanamori, circa 1980 Age de la lithosphère océanique Séismes considérés par Kanamori et Ruff Classification des zones de subduction suivant le couplage p g = couplage rapport de la vitesse asismique à vitesse de subduction Les zones de subduction sont apériodiques 2010 Classification des séismes dans les zones de subduction Thatcher 1990 Vision actuelle de la sismicité des zones de subduction D’après lay et al, J. geophys. Res. 2012 Le séisme de Sumatra du 24 décembre 2004 (M=9.3)
