déformation intersismique des failles décrochantes, implications sur

déformation intersismique des
failles décrochantes, implications
sur la structure et la rhéologie de
la lithosphère
Philippe Vernant
Tuesday, July 1, 14
Le cycle sismique
G.K. Gilbert
USGS
Reid, 1910
Tuesday, July 1, 14
Le cycle sismique
En fait c’est un peu plus compliqué que Reid 1910
Ergintav et al, 2009
Tuesday, July 1, 14
La déformation intersismique
Un postulat : la déformation intersismique est
celle qui est présente le plus longtemps au cours
d’un cycle sismique.
Comment peut-on la modéliser et que peut-on en
apprendre ?
L’avis du pessimiste :
‘‘even high quality
measurements across a transform fault are
i n c a p a b l e o f d e fi n i n g t h e d e f o r m a t i o n
mechanism at depth.’’ (Savage, 1990)
Tuesday, July 1, 14
Les modèles des la déformation
intersismique
• Dislocation in an elastic half-space
(Savage and Burford, 1973)
• Two layers model (elastic and
viscoelastic, e.g. Nur and Mavko,
1974; Savage and Lisowski, 1998)
• Space variability of the elastic
properties (e.g. Le Pichon et al, 2005,
Chéry 2008)
Tuesday, July 1, 14
Two layers model (elastic and
viscoelastic)
(e.g. Nur and Mavko, 1974; Savage and Lisowski, 1998, Meade et al., 2013)
s
T : earthquake repeat time
s*T : earthquake displac.
τ : relaxation time
η : viscosity
μ : shear modulus
τ=η/μ
If τ/T >= 0.5 no variation of the surfaces velocities
through the interseismic period
If τ/T < 0.2 large variations through the
interseismic period
Tuesday, July 1, 14
Space variability of the elastic
properties
(e.g. Le Pichon et al, 2005; Chéry 2008)
Tuesday, July 1, 14
Dislocation in an elastic half-space
(Savage and Burford, 1973)
vx = (Sr / π) arctan (x/L)
Tuesday, July 1, 14
Back-slip model (Savage, 1983)
Okada et al, 1985
USGS
Reilinger et al, 2000
Tuesday, July 1, 14
USGS
Back-slip model (Okada, 1985)
Métois et al, 2013
Tuesday, July 1, 14
Back slip
prof. 16km
couplage 1
Back slip
prof. 16km
couplage 0.5
Back slip
prof. 16km
couplage décroissant de 1 à 0
Tuesday, July 1, 14
Dislocation glissant
librement sous 16 km
de profondeur
Dislocation glissant
librement sous 8 km
de profondeur
Dislocation in an elastic half-space
(Savage and Burford, 1973)
vx = (Sr / π) arctan (x/L)
Sr: vitesse de glissement long terme
de la faille
L: profondeur de blocage
d: distance horizontale entre la trace
en surface et la dislocation en
profondeur
DeMets, 1992
Tuesday, July 1, 14
L’exemple historique: la faille de
San Andreas
vx = (Sr / π) arctan (x/L)
strike slip rate : 36.9 -1.2/+1.4
locking depth : 23.0 -2.5/+3.5
fault location : -0.5 -1.5/+1
http://epicenter.usc.edu/cmm3/index.html
Tuesday, July 1, 14
L’exemple historique: la faille de
San Andreas
http://epicenter.usc.edu/cmm3/index.html
Tuesday, July 1, 14
Shelly and
Hardebeck, 2010
L’exemple historique: la faille de
San Andreas
http://epicenter.usc.edu/cmm3/index.html
Tuesday, July 1, 14
Comparaison avec d’autres failles
décrochantes
Black vectors: (Djamour et al., 2010; 2011; Koulali et al., 2011; McClusky et al., 2010; Reilinger et al., 2006; Rigo et al.,
soumis), red vectors: (D'Agostino et al., 2008), blue vectors: (Zhang et al., 2004), purple vectors: (Maurin et al., 2010)
and green vectors: (Genrich et al., 2000).
Tuesday, July 1, 14
La faille Nord Anatolienne
Tuesday, July 1, 14
La faille Est Anatolienne
Tuesday, July 1, 14
La faille du Levant
Tuesday, July 1, 14
La faille du Levant
Tuesday, July 1, 14
La faille de l’Altyn Tagh
Tuesday, July 1, 14
La faille de Sagaing
Tuesday, July 1, 14
Peut-on mettre en évidence une profondeur de
blocage qui évolue avec le temps écoulé depuis
le dernier séismes ?
Tuesday, July 1, 14
De quel coté de la trace de la faille en surface
se trouve la dislocation en profondeur ?
Tuesday, July 1, 14
Peut on mettre en évidence des différences
entre les mesures intersismique de ces
différentes failles ?
Tuesday, July 1, 14
Comparaison GPS vs. Géologie
Bellier and Sébrier, 1995; Bertrand et
al., 1998; Cowgill, 2007; Cowgill et al.,
2009; Daeron et al., 2004; Kozaci et al.,
2007; Rizza et al., 2013; Sbeinati et al.,
2010; Sieh and Natawidjaja, 2000; Sieh
and Jahns, 1984; Westaway et al., 2006
Tuesday, July 1, 14
6.
8
-7
mm
/y
r
Les cas de la faille du Levant et
l’insensibilité du GPS au variations
de récurrence
~
Meghraoui et al., 2003
Tuesday, July 1, 14
3
m
yr
/
m
Asymétrie de la déformation entre les deux
compartiments
Tuesday, July 1, 14
Asymétrie de la déformation entre les deux
compartiments
Chéry 2008
Tuesday, July 1, 14
Le cas San Andreas - San Jacinto - Elsinore
Tuesday, July 1, 14
Le cas San Andreas - San Jacinto - Elsinore
Leloup et al., 1999
Yamasaki et al., 2014
Tuesday, July 1, 14
• Pas de différences significatives pour
l’intersismique entre différentes failles
décrochantes (<10% du signal géodésique)
• Asymétrie pour le segment de Carizo de la SAF,
mais <10% de la vitesse de la faille
• quand la zone de faille profonde est décalée par
rapport à la trace en surface, elle est décalée vers
la partie concave de la faille
• la déformation intersismique reflète la zone de
faille profonde à travers le filtre de la croute
supérieure élastique
Tuesday, July 1, 14