Modélisation non-linéaire des grands séismes de subduction

Non linear inversion of great subduction earthquakes

• Auteur / Autrice : Anthony Sladen
• Direction : Raúl Madariaga
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Inversion cinématique

Résumé

Avec la mise en place, dans les années 1980, des réseaux mondiaux de sismographes large-bande, il est devenu possible d'étudier le processus de rupture des séismes à partir de données enregistrées en champlointain. L'inversion des sismogrammes pour ``imager'' la rupture, qui est connue pour être un problème fortement non-linéaire, est encore largement traitée par des approches linéarisées. Partant de ce constat, nous avons développé une méthode d'inversion basée sur l'algorithme de Monte-Carlo, l'algorithme de voisinage. Cependant, le grand nombre de variables nécessaires à une inversion cinématique est un frein important à la convergence des solutions. L'aternative développée consiste à utiliser un algorithme d'exploration locale, le downhill simplex, en relais de la phase d'exploration. Dans l'optique de développer une méthoded'inversion simple et globale, nous adoptons une paramétrisation simplifiée de la faille et les sismogrammes sont générés à partir de la théorie des rais. Cette méthodologie, destinée à des applications pratiques, est également une manière privilégiée d'évaluer l'unicité du problème, ainsi que sa résolution. Nous avons donc mis en oeuvre un certain nombre de tests synthétiques et adopté le très étudié séisme d'Antofagasta (30/07/1995), comme cas d'étude. A travers ces différents exemples, nous nous concentrons sur certains points essentiels comme la résolution des ondes P sur le moment sismique, sur la distribution latérale et verticale du taux demoment et sur l'inversion de la vitesse de rupture. La méthode est appliquée aux séisme d'Aréquipa, Pérou, du 23 juin 2001 (Mw=8. 4) et au séisme de Colima, Mexique, du 22 janvier 2003 (Mw=7. 6).

With the setting up of seismographic broad-band networks world wide in heighties, it has been possible to study the rupture process using information recorded in far-field. The inversion of seismograms to image the rupture, which is known for being highly non linear, is still commonly analysed using linearized methods. Based on this statement, we have developped an inversion method based on a stochastic algorithm called neighbourhood algorithm which has a certain number of avantages over other widely used algorithms. However, the need for a great number of variables for a kinematic inversion make it difficult to reach a good convergence. The alternative solution is to use a local exploration algorithm, the downhill simplex, in conjunction with the exploration phase. With a view to developping a simple and global method of inversion we use a simplified parametrization of the fault and the seismograms are generated from the ray theory. The methodology, aimed at pratical applications, is also a good way to evaluate the unicity of the problem and its resolution. We then set up a certain number of synthetic tests and used the well studied Antofagasta earthquake (30/07/1995) has a case study. Through this different examples we have concentrated on a certain number of essential points such as the resolution of P wave on the seismic moment, on the lateral and vertical distribution of the seismic rate and on the inversion of rupture velocity. We then invert for two major recent earthquakes : the Peruvian Aréquipa earthquake of the June 23rd, 2001 (Mw=8. 4) and of the Mexican Colima earthquake of January 22nd, 2003 (Mw=7. 6).