Seismic and tsunami risk studies along the Sumatra subduction zone

Abstract The Sumatra subduction zone results from the oblique underthrusting of the Indo-Australian plate beneath the overriding Eurasian plate and is one of the most seismically active regions on Earth. This thesis focuses on the interpretation of seismic reflection data acquired across the deformation front from southern Sumatra to the Andaman Islands, as well as in the Andaman Sea. The interpretation of these data shed light onto (1) the structure at the deformation front and (2) tectonic processes in the Andaman Sea. First, the morphology of the frontal section of the subduction is characterized, focusing on variations in structural vergence of thrust faults within the accretionary prism. Next, the nature of bathymetric features present on the oceanic plate is investigated, as well as their effect on subduction processes. The second part of this study is focused on active deformation in the Andaman Sea, which is a highly complex system due to (1) oblique convergence resulting in slip partitioning and (2) to the presence of a rifting system in the back-arc of the subduction. North of 7N, the Andaman- Nicobar Fault is the main strike-slip and acts as the sliver fault up to 10N when it encounters the Andaman Sea Spreading Center. A series of backthrusts, the Diligent Fault, accommodate compression within the forearc basin and are similar to the West Andaman and Mentawai Faults in the south. Despite obliquity, the forearc in the Andaman region is dominated by compression, suggesting strong slip partitioning. Résumé L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre les risques sismiques et tsunamigéniques le long de la zone de subduction de Sumatra-Andaman. Dans cette optique, cette étude est basée sur l’interprétation de profiles de sismique réflexion acquis au travers du front de subduction entre le Sud de Sumatra et la Mer d’Andaman, ainsi que dans la Mer d’Andaman. Premièrement, la morphologie du front de subduction et du prisme d’accrétion est caractérisée. Les mécanismes de déformation dans les prismes d’accrétion sont des indicateurs importants de variation des propriétés sédimentaires, qui sont centrales aux processus de ruptures cosismiques. Ensuite, la nature de reliefs bathymétriques présents sur la plaque océanique, ainsi que leur rôle dans les processus de subduction, sont étudiés. La deuxième partie de cette thèse se concentre sur les processus de déformation actifs dans la Mer d’Andaman, où la convergence entre les deux plaques est presque parallèle. La faille Andaman-Nicobar est l’extension de la Grande faille de Sumatra dans la Mer d’Andaman et accommode la majorité du mouvement parallèle entre les plaques et se prolonge jusqu’à la dorsale de la Mer d’Andaman. Malgré la convergence quasi-parallèle le long du segment Andaman-Nicobar de la subduction, des structures compressives, semblables à celles observées au Sud de Sumatra et à Java, dominent la déformation dans le bassin d’avant-arc.