Proposition de stage de M2R Séquences sismiques au sein des

Proposition de stage de M2R
Séquences sismiques au sein des systèmes de failles : de l’observation à la modélisation
Encadrantes : Mathilde Vergnolle et Isabelle Manighetti
Les catalogues de sismicité historique montrent que certains systèmes de failles actives cassent ‘par
morceaux’, via un nombre important (jusqu’à une dizaine) de forts séismes (M ≥ 6) se succédant sur
des temps courts (<≈100 ans), chacun de ces séismes rompant une section différente du système de
failles. Bien qu’il soit vraisemblable que de telles séquences sismiques ‘en amas’ soient le résultat
d’un processus déterministe, ce processus reste mal compris à l’heure actuelle. Des modèles de
transfert de contraintes (statiques pour la réponse élastique instantanée de la croûte, et viscoélastiques
pour la réponse progressive du manteau) sont proposés, mais ceux-ci ne parviennent, au mieux, qu’à
reproduire le premier ordre des observations (ex : détermination si un séisme est possible ou non dans
une zone donnée dont l’état de contraintes a été modifié par un séisme précédent), et pour quelques
séquences sismiques seulement. Qui plus est, ces modèles sont basés sur l’intégration d’un certain
nombre de paramètres ad hoc (comme la friction sur le plan de faille), dont on ignore la valeur. Le
sujet proposé vise à contribuer à déterminer quels paramètres physiques et quels processus
interviennent dans le développement spatio-temporel de ces séquences sismiques particulières au sein
des systèmes de failles. L’approche suivie privilégiera d’abord l’observation et l’analyse de certaines
de ces séquences en amas, pour lesquelles des données (sismologiques et tectoniques) existent. A
travers l’analyse de ces données, nous chercherons en particulier à déterminer la géométrie,
l’organisation cinématique et le degré de maturité des failles et systèmes de failles long-terme au sein
desquels les séismes se sont produits, mais aussi la magnitude des séismes, la géométrie des ruptures
produites, la distribution des glissements associés, la localisation des zones de nucléation des séismes,
etc… L’ensemble de ces observations devraient apporter des contraintes sur le rôle de certains
paramètres (tels la géométrie et la maturité des failles rompues, la magnitude des séismes, le degré
d’hétérogénéité de contraintes sur les plans de faille, etc…) dans le développement des séquences
sismiques en amas. Sur la base de ces observations, nous pourrons alors modifier les modèles
d’interaction élastiques et viscoélastiques existants, en leur intégrant des géométries de failles
réalistes, des coefficients de friction en accord avec le degré de maturité géologique des failles, des
distributions de glissement sismique réalistes et non-uniformes, etc… Nous commencerons ce travail
sur certaines des séquences sismiques historiques qui se sont produites en Iran (zones de Gowk,
Sistan, Dash-e-Bayaz, Tabriz, …), et pour lesquelles des données existent. La détermination de la
distribution, de la géométrie et de l’organisation des failles long-terme et des ruptures sismiques se
fera sur la base de l’analyse conjointe de la littérature et d’images satellitaires et topographiques haute
résolution (disponibles au laboratoire). La modélisation se fera sur la base de modèles mécaniques
existant au laboratoire. Le candidat travaillera donc à l’interface entre tectonique active (analyse des
failles actives long-terme et des segments rompus), sismologie (analyse des séismes historiques), et
modélisation mécanique.