Transferts de masse associés au séisme de Maule au Chili (Mw 8.8, 2010) par la mission GRACE

Thèse soutenue par Marie Bouih Composition du jury : Séverine Rosat (ITES, Strasbourg) : rapporteure Matthias Holschneider (Université de Postdam) : rapporteur Michel Bouchon (ISTerre, Grenoble) : examinateur Jean-Mathieu Nocquet (IPGP, IRD, Paris) : examinateur Isabelle Panet (IPGP, IGN, Paris) : directrice de thèse Dominique Remy (GET, IRD, Toulouse) : co-directeur de thèse Lien Zoom : https://u-paris.zoom.us/j/89098063487?pwd=RVFQdHV6SFA4RkJBQWtZNUs4ZWh3Zz09 Meeting ID: 890 9806 3487 Passcode: 014704 Résumé : Les zones de subduction sont des lieux d’activité sismique intense. Les déformations des plaques y sont suivies avec précision par les observations géodésiques et sismologiques; toutefois, une large partie du système de subduction échappe à ces observations. Les données de gravimétrie spatiale temporelle sont sensibles aux transferts de masses associés à des déformations sur toutes les profondeurs et pourraient compléter le spectre des observations disponibles pour caractériser les processus de déformation profonds au cours du cycle sismique. À l’aide des gradients de gravité issus de quatre séries différentes de géoïdes GRACE, nous analysons les variations spatio-temporelles du champ de gravité terrestre de 2003 à 2014 dans une vaste région autour de la zone de rupture du séisme de Mw 8.8 à Maule (Chili, 2010). Notre analyse révèle un signal anormal dans les gradients de gravité, dont l’amplitude augmente progressivement au cours des mois précédant le séisme. Nous montrons que cette variation des gradients de gravité ne peut pas être expliquée par une redistribution de masse d’eau superficielle ou des artefacts, mais pourrait être expliquée par un étirement de la plaque plongeante Nazca à environ 150 km de profondeur le long de la direction de subduction. Ces résultats suggèrent que la rupture géante pourrait trouver son origine dans une propagation vers la surface de cette déformation, ouvrant de nouvelles perspectives pour étudier les interactions entre ces transferts de masse profonds et la sismicité en frontières de plaques. Nous analysons ensuite les variations de gravité après le séisme de Maule. Notre analyse met en évidence une anomalie composite, cohérente dans les gradients de gravité issus des quatre solutions GRACE étudiées, et comprenant : 1. Un signal associé à une augmentation de masse progressive le long de la fosse océanique dans les 16 mois suivant le séisme ; 2. Entre 16 et 48 mois après le séisme, les gradients de gravité montrent une structure dipolaire de part et d’autre de l’épicentre du séisme. Ces signaux ne peuvent être expliqués par une redistribution de masse d’eau et nous discutons les mécanismes de déformation post-sismiques possibles. Nos résultats soulignent l’importance des séries temporelles d’observations satellitaires du champ gravitationnel terrestre, pour détecter et caractériser les redistributions de masse en profondeur des principales frontières de plaques sur des échelles de temps mensuelles à pluri-annuelle, et fournir ainsi de nouvelles informations sur les processus dynamiques dans le système de subduction, à l’œuvre au cours du cycle sismique.