Modélisation des processus de surface holocène dans les Alpes Occidentales : Impact du rebond postglaciaire et de l'érosion sur la déformation actuelle

Numerical modeling of Holocene surface processes in the Western Alps : Impact of Glacial Isostatic Adjustment and erosion on present-day deformation

• Auteur / Autrice : Juliette Grosset
• Direction : Stéphane Mazzotti, Philippe Vernant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 08/09/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Ritz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andréa Walpersdorf, Marianne Metois
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Briole, Laetitia Le Pourhiet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Érosion

Rebond post-glaciaire

Mots clés libres

Modélisation

Taux de déformation

Gnss

Rebond postglaciaire

Érosion

Modeling

Strain rate

Gnss

Gia

Erosion

Résumé

Les Alpes Occidentales est l’une des zones les plus active sismiquement en France.La question de l’origine de cette sismicité est débattue : en effet, l’extension sismique et géodésique observé dans les Alpes n’est pas compatible avec une hypothèse de convergence tectonique classique. L’hypothèse des processus de surface comme source de sismicité et de déformation est avancée et étudiée dans cette thèse. Dans un premier temps, les taux de déformations géodésiques sont réévalués en filtrant le bruit de mesure à l’aide d’un lissage gaussien, sur trois jeux de données différents. Le champ de taux de déformation synthétique ainsi calculé montre des amplitudes de l’ordre de 1-2 x 10-9 a-1, avec des taux d’extensions orientés N-S dans les Alpes Suisses, et NW-SE dans les Alpes françaises, entouré par des taux de raccourcissement radial dans l’avant-pays et du décrochement dans les Alpes du Sud. Ces taux de déformations sont utilisés comme outils de comparaison aux modélisations des processus d’érosion et de rebond postglaciaire. Par une approche de modélisation analytique de plaque mince, les taux de déformations actuels et contraintes sont calculés pour ces deux processus. Cette étude montre que le signal géodésique est largement influencé par le rebond postglaciaire, pouvant représenter au moins la moitié du signal vertical de soulèvement des Alpes, l’érosion représentant l’autre moitié. Les styles de déformations de la somme des deux processus sont cohérents avec le champ géodésique, mais n’atteignant que 30 à 50% de l’amplitude géodésique. En revanche, malgré l’importance du rebond postglaciaire dans le signal actuel, cette étude montre que ce processus a plutôt tendance à inhiber la sismicité. Les contraintes générées par l’érosion, en revanche, peut être à l’origine de la sismicité dans les Alpes Occidentales. Ce constat suggère que dans les Alpes Occidentales, les champs géodésiques ne sont pas représentatifs de la sismicité, et qu’ils ne sont donc pas de bon observables pour les modèles d’aléa sismique dans cette zone.

The Western Alps is one of the most seismically active areas in France. The question of the origin of this seismicity is debated: indeed, the seismic and geodesic extension observed in the Alps is not compatible with a classical tectonic convergence hypothesis. The hypothesis of surface processes as a source of seismicity and deformation is advanced and studied in this thesis. First, the geodesic strain rates are re-evaluated by filtering the measurement noise using Gaussian smoothing, using three different datasets. The synthetic strain rate field thus calculated shows amplitudes of the order of 1-2 x 10-9 yr-1, with extension rates oriented N-S in the Swiss Alps, and NW-SE in the French Alps, surrounded by rates of radial shortening in the foreland and strike-slip in the Southern Alps. These deformation rates are used as tools for comparison with modeling of postglacial erosion and rebound processes. Through a thin plate analytical modeling approach, current strain rates and stresses are calculated for these two processes. This study shows that the geodetic signal is largely influenced by the postglacial rebound, which can represent at least half of the vertical signal of the uplift of the Alps, erosion representing the other half. The deformation styles of the sum of the two processes are consistent with the geodetic field, but only reaching 30 to 50% of the geodetic amplitude. However, despite the importance of the postglacial rebound in the current signal, this study shows that this process tends to inhibit seismicity. The stresses generated by erosion, on the other hand, can be at the origin of seismicity in the Western Alps. This observation suggests that in the Western Alps, the geodetic fields are not representative of seismicity, and that they are therefore not a good proxy for seismic hazard models in this area.