Forts séismes (M≥7,5) et interactions entre grandes failles actives en Mongolie : Approches géodésique et paléosismologique

Strong earthquakes (M≥7.5) and interactions between large active faults in Mongolia: Geodesy and paleoseismology

• Auteur / Autrice : Fabien Ramel
• Direction : Jean-François Ritz, Philippe Vernant
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : STE-Sciences de la Terre
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GM - Géosciences Montpellier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Géologie et Géophysique de la zone critique

Mots clés

Mots clés libres

Morphotectonique

Failles actives

Mongolie

Paléosismologie

Séismes

Géodésie GPS et interférométrie radar

Paleoseismology

Mongolia

Morphotectonics

Active faults

Earthquakes

Geodsy GPS and radar interferometry

Résumé

Ce sujet de thèse s'inscrit dans la continuité des travaux de recherche menés au laboratoire Géosciences Montpellier depuis 30 ans, portant sur l'analyse de la tectonique active de la région Mongolie-Baïkal, et la compréhension des mécanismes qui contrôlent cette tectonique. Dans la première partie du 20è siècle (sur environ 50 ans), cette région intracontinentale apparait comme l'une des plus actives d'Asie centrale avec un essaim de 4 séismes de magnitude supérieure ou égale à Mw8, distribués sur quatre grandes failles décrochantes. Les études morphotectoniques et géodésiques réalisées à ce jour montrent que ces failles sont lentes avec des vitesses long terme de l'ordre du mm/a, ce qui implique des périodes de retour de plusieurs milliers d'années pour des séismes de magnitude M8 (entre 3 et 9 m de déplacement cosismique). Si on élargit la fenêtre temporelle aux 18 et 19 siècles (250 ans), il semble que ce phénomène d'essaim sismique intéresse en fait l'ensemble de la région avec non pas 4 grandes failles mais une dizaine. La thèse aura pour objectif de déterminer avec la plus grande précision possible le champ de déformation élastique (équivalent au champ de déformation long terme) qui s'exerce dans la partie occidentale de la Mongolie, et de finaliser l'analyse paléosismologique des grandes failles concernées. Ce travail s'appuiera sur l'analyse des données de géodésie GPS obtenues le long de 3 transects GPS implantés au travers des chaines de l'Altay et du Gobi-Altay entre 2019 et 2021, combinée à la remesure d'un réseau de base installé à la fin des années 1990/début des années 2000, ainsi qu'à des données d'interférométrie radar. Ce champ de déformation déduit de la géodésie associé aux données de vitesse de failles et de récurrence des séismes, avec notamment l'apport de nouvelles données sur la faille d'Ar-Us-Nuur (bordant le massif de l'Altay à l'Est), devrait permettre de quantifier définitivement la distribution et la cinématique des déformations co-sismiques en Mongolie occidentale. Cette quantification permettra de modéliser les mécanismes en jeu, et d'évaluer l'aléa sismique régional.

This thesis subject is a continuation of the research work carried out at Geosciences Montpellier laboratory for the past 30 years, about the analysis of the active tectonics of the Mongolia-Baikal region, and the understanding of the mechanisms that control this tectonics. In the first part of the 20th century (over about 50 years), this intracontinental region appeared to be one of the most active in Central Asia with a cluster of 4 earthquakes of magnitude greater than or equal to Mw8, distributed over four major strike-slip faults. The morphotectonic and geodesic studies carried out so far show that these faults are slow with long-term slip rate of the order of a mm/a, which implies recurrence intervals of several thousand years for M8 earthquakes (between 3 and 9 m of cosismic displacement). If we widen the time window to the 18th and 19th centuries (250 years), it seems that this seismic swarm phenomenon actually concerns the entire region with not 4 major faults but about ten. The aim of the thesis will be to determine with the greatest possible precision the elastic deformation field (equivalent to the long-term deformation field) within western part of Mongolia, and to finalize the paleoseismological analysis of the major fault. This work will be based on the analysis of GPS geodesy data obtained along 3 GPS transects established through the Altay and Gobi-Altay ranges between 2019 and 2021, combined with the remeasurement of a first base network installed in the late 1990s/early 2000s, and InSAR data. This GPS deformation field deduced from the geodesy, associated with fault velocity and earthquake recurrence data, including new data on the Ar-Us-Nuur fault (bordering the Altay massif to the east), should allow completing the quantification of the distribution and kinematics of coseismic deformations in western Mongolia. This quantification will allow modelling the mechanisms involved and assessing the regional seismic hazard.