Thèse soutenue

Interactions entre déformations sismiques et asismiques, séismes et fluides dans les zones de faille. Application à la faille Nord Anatolienne (Turquie

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Auteur / Autrice : Maor Kaduri
Direction : François RenardJean-Pierre GratierCécile Lasserre
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Terre Solide
Date : Soutenance le 18/12/2017
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Renaud Toussaint
Rapporteurs / Rapporteuses : Renée Heilbronner, Daniel Koehn

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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Le fluage asismique des failles dans la croûte supérieure est un mécanisme de déformation crucial le long des limites des plaques tectoniques. Il contribue au bilan énergétique du cycle sismique, retardant ou déclenchant le développement des grands tremblements de terre. Un enjeu majeur est de comprendre quels sont les paramètres qui contrôlent la partition entre déformations sismiques et asismiques dans les failles actives tels que la lithologie ou les transformations sous contrainte à toutes échelles et comment cette partition évolue dans le temps. Des observations géologiques réalisées dans ce travail le long de la Faille Nord Anatolienne en Turquie, combinées à des analyses de laboratoire et des traitements d’images, permettent de donner un éclairage nouveau sur ces mécanismes de fluage. En plus, les relations entre déformation finie et transfert de matière ont été utilisées en parallèle avec des données géodésiques pour comprendre l’évolution de ces mécanismes de fluage depuis le début du déplacement de cette faille.Une corrélation claire est observée entre fluage superficiel et composition des gouges de la faille : les segments sismiques sont composés de calcaires massifs sans gouge de faille argileuse alors que les segments asismiques qui fluent comprennent des gouges argileuses résultant de la transformation progressive de roches volcaniques. Dans ces zones de fluage une schistosité espacée se développe durant le premier stade de la déformation conduisant à un litage tectonique de type foliation, au début oblique puis subparallèle à la faille, qui accommode une part de la déformation asismique par dissolution cristallisation sous contrainte. En conséquence, les minéraux solubles comme le quartz et les feldspaths sont dissous conduisant à la concentration passive des phyllosilicates dans les gouges de failles qui sont ensuite altérés par des circulations de fluides produisant des minéraux argileux à faible friction. Dans le même temps les zones endommagées autour de la gouge sont fracturées et les fractures scellées par des carbonates. Ces transformations minérales et structurales amollissent les gouges de failles et durcissent les zones endommagées conduisant à une évolution de la déformation sismique – asismique de diffuse à localisée.Des modèles qui intègrent déformation finie et transfert de matière révèlent deux échelles d’espace de la déformation qui correspondent à une alternance de deux types de bandes de cisaillement avec une schistosité soit oblique soit subparallèle à la faille. Diverses valeurs de la déformation finie ont été estimées pour calculer la proportion de déplacement asismique par rapport au déplacement total sismique et asismique de la faille (80 km). Cette proportion qui dépend de la lithologie de la zone de faille varie de 0.002% dans les zones sismiques calcaires et évolue dans le temps dans les zones asismiques des roches volcaniques de 59% pour les stades précoces à 18% pour les stages récents.