Observations d'interactions sismiques et d'une phase de nucléation de grands séismes

Observations of seismic interactions and of a nucleation phase before some large earthquakes

• Auteur / Autrice : Virginie Durand
• Direction : Michel Bouchon, David Marsan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 01/02/2013
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de géophysique interne et tectonophysique
• Jury : Président / Présidente : Raúl Madariaga
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Paule Bouin, Michel Campillo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Bernard, Helene Lyon-Caen

Mots clés

Mots clés libres

Interactions sismiques

Nucléation

Glissement lent

Faille Nord Anatolienne

Seismic interactions

Nucleation

Slow slip

North Anatolian Fault

Résumé

Dans cette thèse, nous présentons trois études concernant les interactions entre séismes et la phase de nucléation des forts tremblements de terre. La première partie de ce travail concerne le NO de la Turquie, où deux systèmes tectoniques sont présents : décrochement sur la Faille Nord Anatolienne et extension dans des essaims situés autour de la faille. Nous montrons que ces deux systèmes interagissent, mais répondent différemment à l'excitation du séisme d'Izmit (1999). Les calculs des changements de contraintes de Coulomb induits par le séisme d'Izmit indiquent que les évènements en décrochement répondent aux contraintes dynamiques, alors que les séismes en extension semblent contrôlés par la déformation statique de la croûte. Dans la seconde partie de cette thèse, nous analysons une importante séquence sismique qui s'est produite en 2008 en Grèce. Cette analyse a montré que les séismes en subduction ou en décrochement composant la séquence reflètent le mouvement du SO rigide de la Grèce vers le SSO accompagné du plongement de la plaque Africaine et du retrait vers le sud de la subduction. Cette première étape de déformation est suivie, quelques mois plus tard, de la déformation interne de la plaque Egée qui se manifeste par de l'extension N-S. Cette séquence sismique est le témoin de l'existence d'un couplage dynamique entre la subduction et le prolongement de la Faille Nord Anatolienne dans la région égéenne. Enfin, le but de la dernière partie de cette thèse a été d'apporter des éléments de réponse à la question : existe-t-il un phénomène observable par le biais de la sismicité qui précède de manière systématique les grands tremblements de terre? Pour cela nous avons étudié l'activité sismique précédant des séismes de M≥6.5 dans des régions bien instrumentées (Japon, Cascades et NO des Etats-Unis). Nous montrons que la grande majorité des séismes interplaques est précédée d'une accélération de la sismicité, au contraire des séismes intraplaques. Nous mettons également en évidence une différence entre les séismes en décrochement et les séismes en subduction : les pré-chocs des séismes en subduction sont localisés dans une grande région, rendant un déclenchement en cascade des évènements et du choc principal impossible.

We present three studies about earthquake interactions and the nucleation phase of big earthquakes. The first part of this work deals with the northwestern Turkey, where two tectonic regimes exist, with the transform North Anatolian Fault and extension clusters around it. We show that these two systems interact, but respond differently to Izmit earthquake (1999) stimulation. Computations of the Coulomb stress changes induced by the Izmit earthquake indicate that strike-slip events respond to dynamic stresses, whereas the extension ones seem to be controlled by the static deformation of the crust. In the second part, we analyze a seismic sequence that occurred in 2008 in Greece. This analysis shows that subduction or strike-slip earthquakes of the sequence depict the overall motion of the southwestern Greece to the SSW, accompanied by the plunge and the southward retreat of the slab. This first deformation stage is followed, few months later, by the internal deformation of the Aegean plate, which occurs as N-S extension. This seismic sequence depicts the existence of dynamic coupling between the Hellenic subduction and the prolongation of the North Anatolian Fault. The aim of the last part was to shed some lights on the question: is there a systematic seismic phenomena preceding the occurrence of big earthquakes? To do that, we studied seismic activity preceding M≥6.5 earthquakes in some well-instrumented areas of the North Pacific. We show that most of the interplate earthquakes are preceded by an increase of the activity, unlike the intraplate ones. We also highlight a different behavior between strike-slip and subduction events: foreshocks of subduction earthquakes are located in a large area, preventing a cascade triggering.