Thèse de Tristan Deleplanque | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Thèse de Tristan Deleplanque

Complexite radiative des grands seismes: de l'imagerie a l'echelle regionale a la modelisation des mouvements forts
Encadrant (et co-encadrant) : 
Résumé: 

Les récentes observations détaillées des grands séismes, grâce aux nouvelles méthodes d’imagerie par antenne exploitant la densité croissante des réseaux télé sismiques, montrent des caractéristiques clairement non stochastiques du rayonnement de l’interface de faille. Pour les très grands séismes de subduction, la partie profonde de l’interface semble rayonner de manière cohérente plus fortement et à plus haute fréquence que les parties les plus proches de la fosse. Ces observations sont aujourd’hui interprétées comme résultant de variations des propriétés thermomécaniques et des hétérogénéités le long de l’interface et de son milieu environnant. Cependant, les images obtenues par ces techniques d’antenne sont en fait encore très mal comprises. Par ailleurs, les enregistrements sismiques régionaux, qui apportent a priori une vision rapprochée de la rupture sismique, ne sont pas encore exploit ́es par ces techniques d’antenne, en raison de leur complexité et de l’incohérence du signal d’une station `a l’autre. Exploiter ces informations importantes implique aujourd’hui des avancées dans les méthode d’analyse statistique du signal (imagerie/inversion) et de modélisation/simulation de la rupture sismique large bande.

La thèse est réalisée en coopération étroite avec les chercheurs du Earthquake Research Institute de l’Université de Tokyo. Elle comporte les 4 volets complémentaires suivants:

• Développer des outils statistiques d’imagerie (temps-fréquence) d’antenne `a l’échelle régionale via des méthodes de rétroprojection ou de d ́éconvolution. L’enjeu ici est d’identifier les fonctions caractéristiques pertinentes par leur degré de cohérence entre stations via des méthodes d’analyse et de décomposition adaptées `a la non stationnarité du signal. Les données régionales de plusieurs grands séismes de l’Archipel du Japon, de grande qualité et enregistrées sur des réseaux exceptionnellement denses, seront analysées à cette fin.

• Interpréter les images radiatives obtenues par ces méthodes en terme de caractéristiques statistiques des sources (distribution spatio-temporelle de la vitesse de glissement de l’interface, propriétés spectrales du rayonnement cohérent observé). Cela pourra être réalisé par la modélisation et l’inversion de rayonnement via des modèles cinématiques stochastiques non homogènes bas ́es sur l’approche k−2 et ses extensions.

• Développer de nouveaux modèle multi-échelles pour la simulation numérique large bande de la rupture sismique le long d’interfaces de faille hétérogènes et de géométrie complexe. Cette approche consistera à coupler des modèles dynamiques déterministes (basses fréquences) et des modèles cinématiques stochastiques (hautes fréquences) de la rupture via des conditions de fermetures consistantes. Ces modèles permettront de tester les caractéristiques spectrales hétérogènes du rayonnement de la rupture associée aux grands séismes, en lien avec les hétérogénéités mécaniques de l’interface, sa géométrie et la structure de la zone sismique. Ces modèles en retour permettront de mieux déterminer les domaines de validité des approches cinématiques et de développer/valider de nouvelles méthodes d’imagerie pour l’exploitation des données régionales.

• Analyser statistiquement les caractéristiques spécifiques des distributions de zones préférentiellement radiatives les long des failles, et en déterminer le caractère prédictible. L’objectif est ici de prendre en compte ces caractéristiques pour générer différents scénarios de rupture et simuler les mouvements fort associés, dans le but d’améliorer l’évaluation probabiliste de l’aléa sismique.