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Distribution de la déformation en contexte tectonique oblique : application aux séismes de Denali (2002) et du Balochistan (2013)

07/03/2016

IPGP - Îlot Cuvier

14:00

Soutenances de thèses

Amphithéâtre

Amaury Vallage

Tectonique et mécanique de la lithosphère (TECTO)

Abstract : The surface of the Earth is composed of several tectonic plates that are moving relatively to each other. Their relative motion is mostly accommodated at plate boundaries, where major fault systems are located. Boundary conditions, however, evolve with time and we often observe geometrical configurations where long-lived fault systems are not optimally oriented anymore to accommodate present-day boundary conditions. In this PhD we focus on such tectonic systems, coined oblique tectonic settings, to characterize deformation distribution at different time and spatial scales. We first used seismological data to explore the differences between the main rupture localized slip and the distributed deformation accommodated through aftershocks during the 2002 Mw 7.9 Denali sequence that occurred in Alaska. We used strain summation to show the complementarity between the strike-slip localized slip and the distributed compressional deformation. Using 2D elastic modeling, we also reproduced the deformation partitioning inferred for the late Quaternary. The second part of this PhD focuses on smaller time and spatial scales, corresponding to the 2013 Mw 7.7 Balochistan earthquake, Pakistan. We explored the impact of the small-scale fault geometry on the surface slip distribution, inferring fault segmentation. Taking advantage of the high-resolution imagery, we measured the horizontal displacements at the exact surface rupture trace (near-field) as well as one kilometer away (far-field), outside the co-seismic damage zone. We showed that there is a significant difference between near-field and far-field shortening values along a 110 km long zone, where deformation distributes over a myriad of tensile cracks. Finally we showed that inherited regional structures control the small-scale co-seismic deformation localization and should therefore act to perpetuate geometrical complexities and fault segmentation through time. ---------- Résumé : La surface terrestre est composée de différentes plaques tectoniques qui se déplacent les unes par rapport aux autres. Ces déplacements sont principalement accommodés en limite de plaques, sur les systèmes de failles majeurs. Les conditions aux limites peuvent cependant évoluer au cours du temps nous amenant à observer des configurations pour lesquelles les systèmes de failles ne sont plus orientés idéalement pour accommoder les déplacements actuels. Durant cette thèse nous avons voulu caractériser la distribution de la déformation à différentes échelles dans ces systèmes tectonique obliques. Nous avons dans un premier temps utilisé des données sismologiques pour montrer la différence entre le déplacement localisé et la déformation distribuée, accommodée par les répliques, dans le cas du séisme de Denali en 2002, de Mw 7.9. En utilisant les propriétés du tenseur de déformation nous avons montré la complémentarité entre le décrochement localisé et le raccourcissement distribué. En nous appuyant sur une modélisation élastique 2D nous avons montré que ce partitionnement semble représentatif de la déformation accommodée durant la période Quaternaire. La seconde partie de cette thèse traite d’échelles de temps et d’espace plus réduites en se basant sur l’étude du séisme du Balochistan, de Mw 7.7 en 2013. Nous travaillons ici à caractériser l’impact de la segmentation de la faille sur la distribution du glissement co-sismique. Nous avons pu mesurer les déplacements à la rupture exacte en surface ainsi qu’un kilomètre plus loin, en dehors de la zone d’endommagement. Ces mesures permettent d’illustrer une grande différence de raccourcissement accommodé aux différentes distances, le long d’une zone longue de 110 km, qui s’explique par la distribution de la déformation sur des fissures en tension. Enfin, nous montrons le contrôle exercé par des structures régionales plus anciennes sur l’orientation petite échelle de l’escarpement co-sismique. De telles structures semblent favoriser l’existence long-terme de complexités géométriques définissant la segmentation des failles.