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Résumé
La micro sismicité enregistrée par le réseau national Équatorien (RENSIG) au niveau de la
zone de subduction Nord Équateur – Sud Colombie a permis d’identifier une certaine
géométrie dans la répartition des séismes. On remarque notamment un « alignement » allant
de la surface à l’interface de subduction, quasi perpendiculairement à celle-ci. En partant de
l’hypothèse disant que la sismicité est présente dans les zones où le milieu se comporte de
manière cassante/fragile, et que, par opposition, une absence de sismicité pourrait indiquer
une zone où le milieu se comporte de manière ductile, nous avons essayé d’identifier la
transition fragile-ductile au sein de la plaque chevauchante.
Une première approche consistait à établir des enveloppes de contraintes selon des sections
verticales le long de la marge active. En y superposant la sismicité, nous avons pu identifier
l’alignement de séismes, corrélé avec les isothermes 350-450°C, comme étant une limite entre
un milieu cassant et un milieu ductile. Cette transition recoupe l’interface de subduction à une
profondeur d’environ 50 km.
Une seconde approche, complémentaire, consistait à réaliser des modèles numériques de la
subduction en utilisant le code à éléments finis ADELI (2D). Nous avons regardé les champs
de déformations, de contraintes, la plastification au sein de la plaque chevauchante. Nous
avons pu ainsi retrouver de la déformation plastique dont la géométrie se superpose bien à la
sismicité. La répartition des contraintes nous a permis de reconnaître une transition fragile-
ductile d’abord horizontale à 35-40 km de profondeur dans la partie Est de la plaque
chevauchante, puis oblique suivant l’alignement de séismes jusqu’à l’interface de subduction
à 50 km.
Enfin nous avons pu montrer l’effet de la friction à l’interface. La baisse de la friction
interplaque peut être associé à la présence de fluides. Plus l’interface est hydratée et plus le
découplage mécanique entre le bloc avant arc et le reste de la plaque est fort. En contrepartie,
la déformation plastique associée à la sismicité devient moins importante.

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Abstract
Micro seismicity recorded by the Ecuadorian national network (RENSIG) at the North
Ecuador – South Columbia subduction zone allowed to identify a specific geometry in the
earthquakes distribution. We notice an « alignment » from the surface to the subduction
interface, almost perpendicular to it. Starting with the assumption that seismicity is present in
zones where the medium behaves in a brittle manner, and, at the opposite, an absence of
earthquake could indicate a zone where rocks behave in a ductile manner, we tried to identify
the brittle-ductile transition in the overriding plate.
A first approach was to generate strength envelopes as vertical sections along the active
margin. By superimposing the seismicity, we could identify the seisms alignment, correlated
with the 350-450°C isotherms, as a limit between one brittle environment and one ductile
environment. This transition overlaps the subduction interface at a depth of about 50 km.
A second approach, complementary, consisted in doing numerical models of the subduction
using the finite element code ADELI (2D). We looked at the strain field, the stress field, the
plastification, in the overriding plate. We could recognize the plastic strain whiches geometry
superimpose very well to the seismicity. The stress distribution allowed us to recognize a
brittle-ductile transition first horizontal at 35-40 km depth in the Eastern part of the overriding
plate, then it becomes oblique following the alignment of the earthquakes down to the
subduction interface at 50 km.
Finally, we could show the effect of friction at the interface. The decrease of the interplate
friction can be associated to the presence of fluids. The more the slab is hydrated, the more
the mechanical decoupling between the forearc bloc and the rest of the plate is high. Plastic
strain associated to the seismicity becomes less important.

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Sommaire
INTRODUCTION ............................................................................................................... 1
I. LA ZONE DE SUBDUCTION NORD EQUATEUR – SUD COLOMBIE................. 3
1. PRESENTATION DE LA ZONE DE SUBDUCTION ................................................................. 3
2. HISTOIRE TECTONIQUE DE LA MARGE............................................................................ 4
a) Évolution des plaques océaniques............................................................................ 5
b) Évolution de la plaque supérieure et géologie ......................................................... 5
3. CONTACT INTERPLAQUE ET SISMICITE ........................................................................... 6
4. MODELE THERMIQUE.................................................................................................... 8
5. NOTIONS DE GEOMECANIQUE ........................................................................................ 9
a) Le comportement élastique .................................................................................... 10
b) Le comportement non élastique, plasticité et rupture ............................................. 10
c) Le comportement visqueux..................................................................................... 13
II. ENVELOPPES DE CONTRAINTES ET SISMICITE ............................................ 14
1. PRINCIPE DES ENVELOPPES DE CONTRAINTES ............................................................... 14
2. METHODE DE FAGERENG ET ELLIS .............................................................................. 15
3. RESULTATS ................................................................................................................ 16
4. DISCUSSION ............................................................................................................... 21
III. MODELISATION NUMERIQUE............................................................................ 23
1. PRESENTATION DU CODE ADELI .................................................................................. 23
2. GEOMETRIE ET CHOIX DES PARAMETRES ..................................................................... 23
3. RESULTATS ................................................................................................................ 24
4. DISCUSSION ............................................................................................................... 28
CONCLUSION .................................................................................................................. 32
BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................ 34
ANNEXE 1......................................................................................................................... 39
ANNEXE 2......................................................................................................................... 41