Current tectonics in Mexican upper plate and relations

Proposition de Sujet de Thèse pour Contrat Doctoral CONACYT (bourse réservée
aux étudiants Mexicains  candidature sur Campusfrance, programme FrancoMexicain)
Adresse e-mail à utiliser pout toute correspondance :
[email protected]
Proposition of a PhD thesis that might be funded by CONACYT (Only for Mexicans
students  application on Campusfrance, French-Mexican program)
e-mail address to use for any request on the PhD :
[email protected]
Titre de la thèse
Aléa et risque sismique au Mexique Central : analyse des déformations de la plaque
supérieure et liens avec le processus de subduction
Thesis Title
Current tectonics in Mexican upper plate and relations with subduction; implication on
seismic hazard in Central Mexico
Directeur de Thèse (PhD Advisor)
Nom : MANIGHETTI
Prénom : Isabelle
Téléphone : 04 83 61 86 35
Courriel : [email protected]
Co-Directeur de Thèse (PhD co-advisor)
Nom : VERGNOLLE
Prénom : Mathilde
Téléphone : 04 83 61 86 27
Courriel : [email protected]
Laboratoire d'accueil (French Laboratory where the PhD work will be conducted)
GEOAZUR, Université de Nice, France
Description du sujet
Le Mexique central, où se trouvent notamment Mexico City et Acapulco, est soumis à une
forte activité sismique dominée par 3 types de séismes : des séismes de subduction
‘classiques’, relativement profonds, se produisant à l’interface entre les plaques
convergentes Cocos et Nord Amérique; des séismes superficiels (< 30 km) ‘classiques’ se
produisant au sein de la plaque supérieure; des séismes particuliers, dits ‘lents’, se
produisant vraisemblablement à l’interface de subduction. Ces 3 types de séismes ont
pour point commun de pouvoir présenter de fortes magnitudes ≥ 7. Tous sont donc des
sources potentielles de risque élevé pour les villes Mexicaines. La finalité du sujet est de
contribuer à une meilleure compréhension et donc estimation de l’aléa sismique au
Mexique central.
Nous souhaitons particulièrement examiner quels liens éventuels existent entre
déformations à l’interface de subduction, et déformation de la plaque supérieure à
l’aplomb de l’interface. Si de tels liens existent, ils ont des implications majeures sur
l’aléa et le risque sismiques, puisque l’occurrence d’un événement a dès lors le potentiel
d’induire, dans un délai court, l’occurrence d’un autre événement génétiquement lié
(transferts de contrainte dynamiques et statiques, e.g., Scholz, 2010).
Les études tectoniques qui ont été menées à ce jour au Mexique central montrent que la
plaque supérieure est coupée par un grand nombre de failles actives (i.e., des failles
susceptibles de produire de forts tremblements de terre), principalement normales et
décrochantes (e.g., Johnson et Harrison, 1990 ; Ferrari et al., 2005 ; Manighetti et al.,
AGU 2008 ; Bigot et al., AGU 2012), certaines ont rompu dans les siècles derniers lors de
forts séismes dévastateurs (ex: Acambay, 1912, M7 ; e.g., Suter et al., 1996). Bien que
certaines de ces failles aient été étudiées, beaucoup d’autres ne l’ont jamais été, de sorte
qu’on ne connaît pas précisément la distribution ni les propriétés fondamentales
(géométrie, segmentation latérale, quantités de déplacement accommodées, vitesse de
glissement, âge d’initiation, direction de propagation latérale, degré de maturité
structurale, etc.) des failles de la plaque supérieure, ni encore moins leur relation
génétique possible avec la zone de subduction. Le travail proposé vise donc à
déterminer les propriétés des failles de la plaque supérieure, et à en comprendre le lien
génétique éventuel avec le processus de subduction, incluant ses complexités
transitoires.
Comme nous l’avons montré dans d’autres régions actives du monde (e.g., Manighetti et
al., 1997, 1998, 2001a-b; Feuillet et al., 2002, 2004; Benedetti et al., 2003, 2013 ;
Walpersdorf et al., 2014), l’analyse de l’expression morphologique et topographique des
failles permet d’identifier celles qui sont actives et d’en préciser la géométrie, la
segmentation latérale (Manighetti et al., 2009, 2015), la nature du mouvement
(Manighetti et al., 1997, 1998), mais aussi d’en mesurer les déplacements accommodés
et la direction de propagation long-terme (Manighetti et al., 2001, 2009, 2015). Nous
réaliserons ce travail sur la base de l’imagerie satellitaire Landsat et Spot dont nous
disposons au laboratoire, et des données de topographie à 30 m de résolution qui seront
mises en accès en 2015 à la communauté internationale (http://www.nasa.gov). De
nombreux objets géologiques déformés par les failles ont déjà été datés et ces données
nous permettront d’estimer les vitesses de déplacement et de propagation latérale des
failles et d’en déduire leur degré d’activité et leur maturité structurale (Manighetti et al.,
2007). La connaissance de ces propriétés est essentielle à l’estimation de l’aléa sismique
(Manighetti et al., 2007 ; Radiguet et al., 2009). L’examen de la morphologie permet
aussi, dans certains cas, d’identifier les traces de surface des forts séismes
préhistoriques, et nous rechercherons donc ces traces, en nous appuyant aussi sur les
images satellitaires à haute résolution consultables dans la banque de données Google
Earth. Si les conditions le permettent, nous effectuerons également des observations et
mesures sur le terrain. Enfin, nous analyserons les données sismologiques (localisations,
magnitudes, mécanismes au foyer, évolution spatio-temporelle) et géodésiques
(localisation et amplitude des séismes lents) disponibles en regard des failles actives
identifiées, afin d’examiner les liens génétiques possibles entre les différentes sources
sismiques. Ces liens éventuels seront quantifiés via des modèles numériques de
transfert de contrainte (statique, et si possible dynamique).
Le candidat travaillera donc en tectonique active, avec des interactions fortes avec les
domaines de la sismologie et de la géodésie spatiale.
Description of the Thesis
The Central Mexico region, which includes the densely populated cities of Mexico and
Acapulco, is the site of an elevated seismic hazard, related to the occurrence of three
types of earthquakes: ‘classical’, relatively deep subduction earthquakes, which occur on
the subduction fault interface between the converging Cocos and North America plates;
‘classical’ shallow (<30 km) earthquakes, which occur within the overriding upper plate;
and peculiar ‘slow’ earthquakes, which supposedly occur on the subduction interface.
The slow earthquakes are a new type of slip events which occur during the interseismic
period and make the interface to slip, yet slowly and without producing any seismic
wave. The three types of earthquakes have all in common to potentially have large
magnitudes, greater than 7. All are thus potential sources of elevated seismic hazard.
The general objective of the subject is to contribute to better assess that seismic hazard.
We will mainly examine the possible genetic relations between faults and earthquakes
in the upper plate, and subduction slip events, normal and slow. Although a number of
studies have been conducted on the seismogenic faults that dissect the upper plate, little
is known on the intrinsic properties of these faults such as their lateral segmentation,
their total cumulative displacements, their long-term and current slip rate, their
initiation age, their direction of lateral growth, their degree of structural maturity.
Therefore, a core part of the work will be to determine the major properties of the upper
plate seismogenic faults. Then, the genetic relations between the upper plate faults and
the subduction interface will be examined. The work will be based on the combination of
complementary data, such as satellite images, topographic data, seismicity and GPS data,
slow earthquake data and models, and will also use stress transfer models. Depending
on the conditions, fieldwork might be conducted to validate the satellite observations
and to sample the faults for dating. The candidate should have a solid background in
tectonics, seismology, geodesy, and more broadly geophysics.
Informations complémentaires
Ce travail est en lien avec le projet ANR G-GAP porté par le laboratoire ISTerre,
Grenoble. Il sera mené en collaboration avec plusieurs chercheurs, notamment Olivier
Cavalié et Diane Rivet à Géoazur, et Nathalie Cotte et Andrea Walpersdorf à ISTerre.
Complementary informations
This work is conducted in the framework of the ANR G-GAP proposal led by ISTerre
French laboratory, Grenoble. It will be done in collaboration with different researchers,
especially Olivier Cavalié and Diane Rivet in Géoazur, and Nathalie Cotte and Andrea
Walpersdorf in ISTerre.