docModel of the present strain field of Central South
download 
Plainte Transcription
Model of the present strain field of Central South
Les subductions Structure et contexte géodynamique Nicolas Chamot-Rooke Laboratoire de Géologie, Ecole normale supérieure, Paris Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Plan (approximatif) du cours Les grandes subductions actuelles Les subductions avec prisme d’accrétion; le modèle de prisme de Coulomb La zone sismogène; limites supérieure et inférieure Le chenal de subduction et les « splay faults » Les subductions obliques à hyper-obliques; le cas de Sumatra Nicolas Chamot-Rooke Laboratoire de Géologie, Ecole normale supérieure, Paris Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Plan (approximatif) du cours Les grandes subductions actuelles Les subductions avec prisme d’accrétion; le modèle de prisme de Coulomb La zone sismogène; limites supérieure et inférieure Le chenal de subduction et les « splay faults » Les subductions obliques à hyper-obliques; le cas de Sumatra Nicolas Chamot-Rooke Laboratoire de Géologie, Ecole normale supérieure, Paris Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke La cinématique actuelle – Les grands fossés de subduction Chamot-Rooke N. & A. Rabaute, 2006. Plate tectonics from space, Commission for the Geological Map of the World (CGMW) & Unesco, 1 sheet : 99x67 cm, 1:50.000.000 scale. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke La cinématique actuelle – Les grands fossés de subduction Alaska Kuriles Calabre Gibraltar Amérique centrale Méd.Or. Zagros Hellénique Porto-Rico Antilles Nankai Makran Himalaya Andaman Sumatra Pérou Izu-Bonin Philippines Celebes Colombie Equateur Java Mexique Mariannes Amérique centrale Yap-Palau Molluques Seram N. Guinée Timor Tonga Nouvelles Hébrides Nord Chili Cascades Japon Ryukyu Manille Aléoutiennes Kermadec Central Chili Hikurangi Sud Chili Macquarie Sandwich Shetlands Les grands fossés de subduction Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke La cinématique actuelle – Les grands fossés de subduction Alaska Kuriles Calabre Gibraltar Amérique centrale Méd.Or. Zagros Hellénique Porto-Rico Antilles Nankai Makran Himalaya Andaman Sumatra Pérou Izu-Bonin Philippines Celebes Colombie Equateur Java Mexique Mariannes Amérique centrale Yap-Palau Molluques Seram N. Guinée Timor Tonga Nouvelles Hébrides Nord Chili Cascades Japon Ryukyu Manille Aléoutiennes Kermadec Central Chili Hikurangi Sud Chili Macquarie Sandwich Shetlands Les subductions continentales Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Classification ancienne: type « Chilien » et type « Mariannes » Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Vers une typologie plus moderne: subduction et mouvements par rapport au manteau Lallemand, S., A. Heuret, C. Faccenna and F. Funiciello, 2008. Subduction dynamics as revealed by trench migration, Tectonics, 27. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Vers une typologie plus moderne: subduction et mouvements par rapport au manteau Lallemand, S., A. Heuret, C. Faccenna and F. Funiciello, 2008. Subduction dynamics as revealed by trench migration, Tectonics, 27. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Plan (approximatif) du cours Les grandes subductions actuelles Les subductions avec prisme d’accrétion; le modèle de prisme de Coulomb La zone sismogène; limites supérieure et inférieure Le chenal de subduction et les « splay faults » Les subductions obliques à hyper-obliques; le cas de Sumatra Nicolas Chamot-Rooke Laboratoire de Géologie, Ecole normale supérieure, Paris Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Qu’est-ce qu’un fossé de subduction ? Front de subduction Andaman Le front Birman Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Les grandes unités morphologiques d’une zone de subduction ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ Fosse Prisme d’accrétion Bassin d’avant-arc Arc volcanique Domaine arrière-arc Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Le nez du prisme d’une marge en accrétion - Front de déformation - Imbrication des écailles au front du prisme - Surface de décollement Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Modélisations: analogiques, théoriques, numériques Exemple de boite à sable (Lallemand et al., Tectonics, 1992) Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Cas d’une marge avec accrétion: le prisme de Coulomb Davis, D., J. Suppe & F.A. Dahlen, 1983. Mechanics of Fold-and-Thrust Belts and Accretionary wedges, J. Geophys. Res., 88, 1153-1172. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Le prisme de Coulomb: théorie Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Le prisme de Coulomb: applications Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Le prisme de Coulomb: applications Le prisme de Coulomb donne une bonne explication de la variation du taper d’une zone de subduction à l’autre. Le paramètre de surpression est ajusté. Comment l’obtenir in situ ? Par forage. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Le prisme de Coulomb: applications Les cas de la Barbade (et de la Ride Méditerranéenne), taper très plat – Surpressions de fluides ? Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke λb=0.79 λb=0.70 Barbados CORK experiment (ODP Leg 156, d’après Pierre Henry) Surpressions modérées Le décollement n’est probablement pas la source de l’anomalie de flux de chaleur Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Subduction d’aspérités, taper sur- et sous- critique Lallemand, S. and X. Le Pichon, 1987. Coulomb wedge model applied to the subduction of seamounts in the Japan Trench, Geology, 1065-1069. Von Huene, R., 2008. When seamounts subduct, Science, 321. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Volcans en subduction au large du Costa Rica Ranero et al., 2008. Hydrogeological system of erosional convergent margins and its influence on tectonics and interplate seismogenesis, Geochem. Geophys. Geosys, 9 (3). Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Plan (approximatif) du cours Les grandes subductions actuelles Les subductions avec prisme d’accrétion; le modèle de prisme de Coulomb La zone sismogène; limites supérieure et inférieure Le chenal de subduction et les « splay faults » Les subductions obliques à hyper-obliques; le cas de Sumatra Nicolas Chamot-Rooke Laboratoire de Géologie, Ecole normale supérieure, Paris Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke La limite de plaque en sismique Ranero et al., 2008. Hydrogeological system of erosional convergent margins and its influence on tectonics and interplate seismogenesis, Geochem. Geophys. Geosys, 9 (3). Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Où se produisent les séismes ? Le modèle conceptuel d’Hyndman et al., 1997 Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Déshydratation des sédiments et de la plaque en subduction Ranero et al., 2008. Hydrogeological system of erosional convergent margins and its influence on tectonics and interplate seismogenesis, Geochem. Geophys. Geosys, 9 (3). Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Fluides dans les zones de subduction (d’après Pierre Henry) Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Plan (approximatif) du cours Les grandes subductions actuelles Les subductions avec prisme d’accrétion; le modèle de prisme de Coulomb La zone sismogène; limites supérieure et inférieure Le chenal de subduction et les « splay faults » Les subductions obliques à hyper-obliques; le cas de Sumatra Nicolas Chamot-Rooke Laboratoire de Géologie, Ecole normale supérieure, Paris Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Structure du chenal de subduction L’exemple de la marge érosive de l’Equateur Collot et al., sous presse. Origin of a crustal splay fault and its relation to the seismogenic zone and underplating at the erosional N Ecuador S Colombia oceanic margin, J. Geophys. Res. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Le nez de la zone de subduction Collot et al., sous presse. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke La zone de branchement de la splay fault en sismique Collot et al., sous presse. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Interprétation Collot et al., sous presse. Reprise d’une faille normale listrique Ailleurs: butoir continental, prisme plus ancien, faille intra-prisme ? Général à toutes les marges actives ? Si oui, implication majeure pour l’interprétation des mégaséismes. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Splay fault au fossé de Nankai, Japon Nakanishi et al., 2008. Detailed structural image around splay-fault branching in the Nankai subduction seismogenic zone: Results from a high-density ocean bottom seismic survey, J. Geophys. Res., 113. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Forages profonds au fossé de Nankai, Japon Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Plan (approximatif) du cours Les grandes subductions actuelles Les subductions avec prisme d’accrétion; le modèle de prisme de Coulomb La zone sismogène; limites supérieure et inférieure Le chenal de subduction et les « splay faults » Les subductions obliques à hyper-obliques; le cas de Sumatra Nicolas Chamot-Rooke Laboratoire de Géologie, Ecole normale supérieure, Paris Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke 9 cm/an Les plaques impliquées Bloc de la Sonde Plaque Pacifique 9 cm/an cm/an 7 7cm/an Plaque Indoaustralienne Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Age du plancher océanique Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Le contexte géodynamique Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Mouvement fini vs mouvement instantané Le mouvement fini de l’Inde a peu varié en direction depuis la collision himalayenne (45-50 Ma) La vitesse de convergence semble avoir diminué au cours des 20 derniers millions d’années (de 20 à 40 %) Le mouvement GPS Inde – Sundaland est proche en direction du mouvement fini Inde – Eurasie. Problème : Mouvements actuel et passé de Sundaland par rapport à l’Eurasie ? Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke La cinématique du bloc de la Sonde Le bloc de la sonde est cinématiquement « rigide » (déformations internes faibles). Le mouvement de ce bloc par rapport à l’Eurasie est significatif (de l’ordre du cm/an). « India and Sunda Plates motion and deformation along their boundary in Myanmar determined by GPS», Socquet, Vigny, Chamot-Rooke, Simons, Rangin & Ambrosius, JGR 2006. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Quel vecteur subduction au fossé de Sumatra ? Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Vecteur subduction à l’épicentre du séisme # Plaques Référence Az Vit Obliq Conv Décro ° mm/an ° mm/an mm/an 1 AU/EU Nuvel1A 16 63 24 58 25 2 IN/EU 24 55 16 53 14 3 AU/SEA GPS 10 53 30 46 25 4 AU/SU GPS 6 53 34 45 29 5 IN/SU GPS 20 39 20 37 12 6 mixte GPS+séismes 17 48 23 45 18 DeMets et al., 1990, 1994 Nuvel1A DeMets et al., 1990, 1994 Prawirodirdjo et al., 2000 Socquet et al., 2006 Socquet et al., 2006 Delescluse&Chamot-Rooke 2007 Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Estimation de la vitesse sur la faille de Sumatra L’estimation de la vitesse de décrochement sur la faille de Sumatra au niveau de la caldéra de Toba (200 km à l’est du grand séisme de Sumatra) est comprise entre 19 mm/an [Le Pichon et al., 2005] et 25 mm/an [Genrich et al., 2000]. « Distribution of slip at the northern Sumatran fault system », Genrich, Bock, McCaffrey, Prawirodirdjo, Stevens, Puntodewo, Subarya &Wdowinski, JGR 2000. « Asymetry in elastic properties and the evolution of large continental strike-slip faults », Le Pichon, Kreemer & Chamot-Rooke, JGR 2005. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Vecteur subduction à l’épicentre du séisme Nous retiendrons donc une vitesse de 50±3 mm/yr au N13°±5° comme estimation probable du vecteur mouvement au niveau du grand séisme de Sumatra Seuls les modèles cinématiques tenant compte de la zone déformée intra-indienne sont compatibles avec les observations. Dans ces derniers modèles, la quasi-totalité du mouvement décrochant est pris sur la faille de Sumatra (au niveau du mégaséisme) Vers le nord, le mouvement de subduction devient progressivement indien: 35±3 mm/yr au N10°±5° Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Solution géodésique Subarya et al., 2006, Nature « Plate-boundary deformation associated with the great Sumatra– Andaman Earthquake » Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Séismes historiques Natawidjaja et al., 2006, JGR « Source parameters of the great Sumatran megathrust earthquakes of 1797 and 1833 inferred from coral microatolls » Meltzner et al., 2006, JGR « Uplift and subsidence associated with the great Aceh-Andaman earthquake of 2004 » Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Failles accommodant la composante décrochante Prisme de l’Arakan Yoma Faille de Sagaing Front Birman Bassin d’Andaman Faille OuestAndaman Faille de Sumatra Transpressif Dextre 15 mm/an Dextre pur 18-20 mm/an Transpressif dextre Ouverture 35 mm/an ? Vigny, C., Socquet, A., Rangin, C., ChamotRooke, N., Pubellier, M., Bouin, M.N., Bertrand, G. & Becker, M. (2003), Present day crustal deformation around Sagaing fault, Myanmar, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, 108(B11), 2533. Nielsen, C., Chamot-Rooke, N., Rangin, C. et al. (2004), From partial to full strain partitioning along the Indo-Burmese hyper-oblique subduction, Marine Geology, 209, 303-327. Socquet, A., Vigny, C., Chamot-Rooke, N., Simons, W., Rangin, C. & Ambrosius, B. (2006), India and Sunda Plates motion and deformation along their boundary in Myanmar determined by GPS, Journal of Geophysical Research-Solid Earth. Dextre pur 19-25 mm/an Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Les répliques (410 jours – 4956 séismes – 3.5 à 8.7) 24/7/2005 [7.5] Décrochement senestre sur un plan N29° 24/1/2005 [6.3] Décrochement senestre sur un plan N21° 18/5/2005 [6.2] Décrochement senestre sur un plan N15° 1/1/2005 [6.7] Décrochement senestre sur un plan N18° Contexte géodynamique de la subduction 26/12/2004 [7.5] Choc Principal [9.3] Nias 28/3/2005 [8.7] Nicolas Chamot-Rooke Structures de la plaque océanique Charlotte Nielsen, Thèse 2003 Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke Structures de la plaque plongeante – segmentation de la zone sismogène 4 3 2 1 « GPS in SE Asia provides unforeseen insights on the 2004 megathrust Earthquake », Vigny & al., Nature, 2005. Contexte géodynamique de la subduction Nicolas Chamot-Rooke
