L'ÉVOLUTION DES CONTRAINTES DÉDUITE DES VARIATIONS DE SISMICITÉ :APPLICATION AUX VOLCANS BASALTIQUES ET AUX FAILLES ACTIVES - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

L'ÉVOLUTION DES CONTRAINTES DÉDUITE DES VARIATIONS DE SISMICITÉ :APPLICATION AUX VOLCANS BASALTIQUES ET AUX FAILLES ACTIVES

Résumé

The stress evolution at depth in active seismic areas is still poorly known. Yet, it is of fundamental interest to understand and to identify stress transfer mechanisms as they are responsible for earthquake triggering and predate volcanic eruptions. Several approaches leading to the stress evolution in various situations are addressed.
The evolution of seismicity is used in each case as an observable, allowing to go back to the stress evolution.
After briefly reviewing earthquake generating mechanisms, a stress inversion method based on the rate-and-state friction model is presented.
Secondly, stress changes resulting from a strong earthquake are analyzed. This analysis allows to recover co- and post-seismic stress variations, experienced by single asperities, following the 2004, Mw = 6.0 Parkfield earthquake. The estimated stress changes show an heterogeneous distribution. It results that the Omori law that describes aftershock sequences is only a mean behavior of the whole population of asperities on the fault plane, each asperity having a quasi-deterministic occurrence pattern.
The estimation of the stress evolution produced by an accumulation of magma in a reservoir is also performed. The identification of an ongoing replenishment phase is based on the analysis of seismicity and deformation at three basaltic volcanoes (Kilauea an Mauna Loa, Hawaii and Piton de la Fournaise, Réunion island). The description of such signals is detailed and allows the characterization of a magmatic phenomenon from surface records, especially from seismicity rates.
At last, the effect of interacting earthquakes on the global seismicity signal is investigated. A model-independent stochastic declustering technique is proposed. The method is capable of determining the part of the seismicity that does not result from earthquake interactions. Several extensions of the method are proposed to retrieve the signature of aseismic transients from a non-stationary background earthquake rate.
L'évolution des contraintes en profondeur, sur les systèmes actifs, est de nos jours mal connue. Il est cependant important de comprendre et d'identifier ces phénomènes de transfert de contrainte car ils sont à la base du déclenchement des séismes et des éruptions volcaniques. Diverses approches permettant de retrouver la variation de contrainte dans différents contextes sont abordées. La sismicité est utilisée comme observable dans chacun de ces problèmes.
Après avoir exposé les mécanismes générateurs de sismicité dans un contexte général, une méthode d'inversion de contrainte basée sur les équations du modèle de frottement rate-and-state est présentée.
Dans un deuxième temps, la variation de contrainte produite par une rupture pluri-décakilométrique est analysée. Cette analyse a permis de caractériser les changements de contrainte co- et post-sismique produits par le séisme de 2004 à Parkfield (Mw = 6.0), sur des aspérités sismiques avec une résolution encore jamais atteinte (de l'ordre de la dizaine de mètres). Il ressort en particulier que la variation de contrainte produite par ce séisme sur son plan de rupture est très hétérogène. En outre, il résulte de cette hétérogénéité que la loi d'Omori décrivant l'évolution temporelle des répliques ne correspond qu'à un comportement moyen de l'ensemble des aspérités sur une faille, chaque aspérité suivant quant à elle une dynamique quasi-déterministe.
L'étude de la variation de contrainte produite par le remplissage d'un réservoir magmatique a également été réalisée. Sur trois volcans basaltiques (Kilauea et Mauna Loa, à Hawaii et Piton de la Fournaise sur l'île de la Réunion), l'évolution de la sismicité et de la déformation résultant d'une accumulation de magma en profondeur est décrite. Cette description permet alors l'identification d'un processus magmatique à partir des signaux induits en surface, en particulier à partir du taux de sismicité.
Dans un dernier temps, le rôle de la sismicité dans son propre déclenchement est évalué. Une méthodologie ne reposant que sur deux hypothèses simples (linéarité et approche champ moyen) est proposée. Cette méthode est capable de recouvrir la part de la sismicité qui ne résulte pas d'interactions entre séismes. Finalement, plusieurs extensions de cette méthode, dans le cas où le chargement est non-stationnaire, sont décrites pour retrouver la signature de transitoires asismiques.
Fichier principal
Vignette du fichier
These_Lengline.pdf (5.9 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00398029 , version 1 (24-06-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00398029 , version 1

Citer

Olivier Lengliné. L'ÉVOLUTION DES CONTRAINTES DÉDUITE DES VARIATIONS DE SISMICITÉ :APPLICATION AUX VOLCANS BASALTIQUES ET AUX FAILLES ACTIVES. Géophysique [physics.geo-ph]. Université de Savoie, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00398029⟩
204 Consultations
900 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More