SÉISMES LENTS ET SISMICITÉ : EXPLORATION DE LA SUBDUCTION MEXICAINE PAR GÉODÉSIE SPATIALE.

par Louise Maubant

Projet de thèse en Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement

Sous la direction de Erwan Pathier et de Mathilde Radiguet.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes (ComUE) , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Institut des Sciences de la Terre (laboratoire) depuis le 24-10-2017 .


  • Résumé

    Les séismes lents aussi appelés évènements de glissement lent (SSE en anglais) sont un sujet de recherche très actif. Depuis leurs premières observations au début des années 2000, le rôle et l'importance des séismes lents dans cycle sismique des zones de subduction sont encore matière à discussion. L'influence des séismes lents sur le calendrier et sur la localisation de la sismicité « classique », et plus particulièrement des grands séismes de subduction, est un problème fondamental pour l'estimation de l'aléa et du risque sismique. Les séismes lents ne sont pas des phénomènes faciles à observer par la sismologie ou la géodésie, mais il existe quelques endroits dans le monde, où ces évènements ont une amplitude particulièrement forte, propice à leur étude. C'est notamment le cas dans les régions de Guerrero et d'Oaxaca au Mexique. Un premier objectif de la thèse est de mesurer pour la première fois de façon systématique et de manière homogène les déformations du sol liées à la subduction, la totalité de la zone de subduction mexicaine et ceci avec les outils de géodésie spatiales (GPS et interférométrie radar satellitaire). Ceci représente une zone de 1100km de long par 450 km de large, suivant la côte pacifique du Mexique. A partir d'observations des nouveaux satellites radar Sentinel-1 et ALOS-2 traitées par interférométrie radar (InSAR), combinées à des mesures de réseaux de stations GPS permanentes, le doctorant commencera par produire des séries temporelles de déplacement du sol depuis 2014. Comme les déformations du sol liées au chargement intersismique de la subduction et liées aux séismes lents sont petites, des techniques avancées d'analyse de séries temporelles d'images radar devront être employées. Afin de réduire le rapport signal à bruit, différents niveaux de correction seront appliqués : correction d'erreur de modèle numérique de Terrain, d'erreur de déroulement, des effets troposphérique et ionosphérique... Ceci sera fait à l'aide de la chaine de traitement NSBAS développée à ISTerre. Les séries temporelle de déplacement seront ensuite utilisé pour détecter et quantifier les séismes lents sur l'ensemble de la zone (étant données la périodicité passée des séismes lents dans la zone d'étude, au moins un grand séisme lent est attendu dans la région des Guerrero durant la durée de la thèse, mais d'autres sont susceptibles d'être découverts). Afin d'estimer le glissement sur l'interface de subduction des séismes lents ou de séismes modérés à forts, une inversion cinématique des données InSAR et GPS sera faite, à partir de modèles élastiques. Une approche possible serait d'utiliser les méthodes développées par nos partenaires mexicains de l'UNAM en collaboration avec ISTerre (thèse en cours d'Hugo Sanchez à ISTerre). Pour zone et les périodes de temps où il n'y a pas de séismes ou de séismes lent, les séries temporelles seront utilisées pour estimer la variation de couplage intersismique sur l'interface de subduction. Ces variations seront analysées en cherchant de possible segmentation et en cherchant si elles montrent un lien avec la sismicité instrumentale, la géométrie de la subduction, ou d'autres paramètres géophysiques. Dans les zones où nous pourrons disposer d'enregistrement GPS couvrant plusieurs séismes lents successifs, comme dans la région de Guerrero, le doctorant affinera la quantification du bilan sur plusieurs cycles du déficit de glissement susceptible de produire un grand séisme. Ce travail, important pour la quantification de l'aléa sismique, se fera dans la continuité des travaux de Mathilde Radiguet, qui étaient limités par l'utilisation des données GPS seules. Ces travaux pourront ensuite être élargis à d'autres pistes de recherche intéressante, comme par exemple, l'utilisation des observations sismologiques pour détecter de séismes lents plus petits ou plus profond, ou encore pour comprendre l'interaction entre séismes lents et séismes. La comparaison avec d'autres zones de subduction ou une approche par une modélisation mécanique du problème seront aussi encouragées suivant les affinités du doctorant.

  • Titre traduit

    SLOW EARTHQUAKES AND SLOW SEISMICITY: EXPLORATION SUBDUCTION MEXICAN BY SPACE GEODESY.


  • Résumé

    Slow earthquakes, also known as slow slip events (SSEs), are a very active research topic. Since their first observations in the early 2000s, the role and importance of slow earthquakes in the seismic cycle of subduction zones are still open to discussion. The influence of slow earthquakes on the timing and location of "classical" seismicity, and more particularly on large subduction earthquakes, is a fundamental problem for the estimation of hazard and seismic risk. Slow earthquakes are not easy to observe by seismology or geodesy, but there are some places in the world where these events have a particularly strong amplitude, conducive to their study. This is particularly the case in the Guerrero and Oaxaca regions of Mexico. A first objective of the thesis is to measure for the first time systematically and homogeneously the deformations of the ground related to the subduction, the entire Mexican subduction zone and this with the spatial geodesy tools (GPS and radar interferometry satellite). This represents an area of ​​1100 km long by 450 km wide, along the Pacific coast of Mexico. Based on observations of the new Sentinel-1 and ALOS-2 radar satellite radar (InSAR) radar satellites, combined with permanent GPS network measurements, the PhD student will start producing time series of ground displacement since 2014. Since the deformations of the ground related to the intersismic loading of the subduction and related to the slow earthquakes are small, advanced techniques of analysis of time series of radar images will have to be used. In order to reduce the signal-to-noise ratio, different levels of correction will be applied: digital terrain model error correction, run error, tropospheric and ionospheric effects ... This will be done using the chain NSBAS process developed at ISTerre. The time series of displacement will then be used to detect and quantify slow earthquakes over the entire area (given the past periodicity of slow earthquakes in the study area, at least one large slow earthquake is expected in the Guerrero during the duration of the thesis, but others are likely to be discovered). In order to estimate the sliding on the subduction interface of slow earthquakes or moderate to strong earthquakes, a kinematic inversion of the InSAR and GPS data will be made, using elastic models. One possible approach would be to use the methods developed by our Mexican partners of the UNAM in collaboration with ISTerre (current thesis of Hugo Sanchez in ISTerre). For zone and time periods where there are no earthquakes or slow earthquakes, the time series will be used to estimate the variation of intersismic coupling on the subduction interface. These variations will be analyzed by looking for possible segmentation and by investigating whether they show a link with instrumental seismicity, geometry of subduction, or other geophysical parameters. In the areas where we will be able to have GPS recording covering several successive slow earthquakes, as in the region of Guerrero, the doctoral student will refine the quantification of the balance on several cycles of the slip deficit likely to produce a great earthquake. This work, important for the quantification of the seismic hazard, will be carried out in the continuity of Mathilde Radiguet's work, which were limited by the use of GPS data alone. This work can then be extended to other interesting research areas, such as the use of seismological observations to detect slower or deeper earthquakes, or to understand the interaction between slow earthquakes and earthquakes. The comparison with other subduction zones or an approach by mechanical modeling of the problem will also be encouraged according to the affinities of the doctoral student.