Sujet : Imagerie sismique de la zone de subduction de Nankai est

Sujet : Imagerie sismique de la zone de subduction de Nankai est (secteur de Tokai,
Japon) : caractérisation des facteurs structuraux contrôlant le comportement
sismogène de la marge et implications géodynamiques
Encadrants : Jean-Xavier Dessa, Stéphane Operto
Lieu du stage : GEOAZUR à Sophia-Antipolis
Durée du stage : 5 mois
Collaboration extérieure : Pierre Henry (Collège de France, CEREGE, Aix-en-Provence)
Introduction
Les zones de convergence en subduction sont les parties du globe où se produisent les plus
grands séismes et parmi les plus dévastateurs. Pour mieux appréhender les facteurs
structuraux jouant un rôle dans le comportement sismogène des zones de subduction, il est
crucial d'acquérir des données sismiques de plus en plus finement échantillonnées et de leur
appliquer des méthodes d’imagerie haute résolution exploitant aussi complètement que
possible l’information contenue dans les signaux. Dans ce contexte, le projet Franco-Japonais
SFJ réalisé en 2000 et 2001 a permis l’acquisition de données de sismique réflexion
multitrace et de données sismiques grand-angle le long de profils régionaux recoupant la
terminaison Est de la subduction Nankai (Japon). Ce segment de Tokai, situé dans un régime
mixte de collision entre l’arc Japonais et l’arc Izu-Bonin et de subduction de la plaque
Philippines sous l'Eurasie, est resté non rompu durant les deux grands séismes de subduction
ayant affecté la zone de Nankai au milieu du siècle dernier. Pour cette raison, l’imminence
d’un grand séisme dans ce secteur de la subduction est reconnue comme fortement probable et
ses conséquences sont redoutées.
Objectifs du stage
L’objectif de ce stage est tout d’abord d’effectuer un retraitement des données de sismique
réfraction enregistrées durant la campagne SFJ-OBS en 2001, motivé par des améliorations
récentes des codes d’imagerie/tomographie développés à Geoazur. Durant cette campagne,
100 stations sismiques sous-marines (OBS) ont été déployées le long d’un profil de 100 km
de long recoupant les principales structures de la zone de subduction, ce qui reste l'acquisition
la plus dense jamais réalisée sur une cible géodynamique. Nous proposons d'étudier ce
système à l’échelle crustale par inversion des formes d’onde visco-acoustique. Cette approche
est une méthode d’imagerie sismique haute résolution où un modèle quantitatif du sous-sol est
reconstruit par minimisation itérative de résidus entre données enregistrées et calculées dans
une suite convergente de modèles. Les paramètres physiques du sous-sol reconstruits sont la
vitesse de propagation des ondes P et le facteur de qualité décrivant l’atténuation des ondes
sismiques. Dans un deuxième temps, les modèles de vitesse et d’atténuation obtenus seront
interprétés de manière intégrée avec des données de sismique réflexion coïncidentes migrées
en profondeur. Toutes ces données nous fournissent un éclairage de la subduction incluant le
prisme, le backstop, la croûte subduite et couvrant le haut de la zone sismogène.
L’analyse conjointe de ces deux types d’imagerie devrait fournir un éclairage nouveau sur la
structure crustale de la subduction et sur les facteurs structuraux (rides subduites,
chevauchements) contrôlant l'initiation et la propagation des grandes ruptures sismiques.
Le candidat aura l’opportunité de se former à l’utilisation de méthodes complexes d’imagerie
sismique dont l’utilisation est répandue en milieux industriels et académiques. Pour cela, des
connaissances générales en mathématiques sont requises. Par ailleurs, il aura la possibilité
durant la deuxième partie du stage d’effectuer un travail de synthèse ayant pour objectif
l’interprétation géologique conjointe de différents modèles et images de la zone de
subduction.