Le signal sédimentaire comme élément de caractérisation de l'activité sismique au front des Alpes, à l'Holocène - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

The sedimentary signal as a characterizing element of seismic activity at the front of the Alps, during the Holocene

Le signal sédimentaire comme élément de caractérisation de l'activité sismique au front des Alpes, à l'Holocène

Mathilde Banjan
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1362552
  • IdRef : 276302060

Résumé

Recent seismic activity in the western Alps is considered moderate, but little information is available on its long-term evolution. This thesis focuses on the seismicity of this region during the Holocene period (covering the last 11,700 years).Lacustrine paleoseismology is used to study this long time period. Lake has been identified as a privileged site for this study following preliminary analyses conducted in 2017. These analyses indicate the presence of numerous event layers in one of the basins (in a distal position from the tributary, making it free from flood deposits) and varves (seasonal deposits). These characteristics are crucial for constructing a chronicle of seismically-induced deposits. Multi-proxy analyses are conducted on these sediments. Sedimentological, geochemical, and paleomagnetic methods are used. This multidisciplinary approach is key to characterize event layers, particularly homogenites and turbidite-homogenites. 32 of them are interpreted as seismically-induced. An age-depth model based on radioelement and radiocarbon dating, as well as characteristic remanent magnetization data, is used to build a robust chronicle of these deposits.Over the recent and historical period (last 1000 years), the sensitivity of Lake Aiguebelette to earthquake recording is discussed based on the identification of potentially recorded historical earthquakes. For this purpose, two methods have been used: (1) a classical empirical method, the Earthquake Sensitivity Threshold Index (ESTI), and (2) a more quantitative approach based on the exploitation of ground motion prediction equations (GMPEs). The analysis shows that Lake Aiguebelette is more sensitive to moderate historical seismic events (VII≤Io≤VIII) with epicenters located within a perimeter of a few to tens of kilometers, rather than stronger and more distant events.For the Holocene period, the chronicle of seismically-induced deposits highlights a recurrence interval of approximately 3000 to 4000 years for the thickest deposits (⩾ 4.5 cm). This PhD thesis emphasizes the challenges of interpreting such a seismicity chronicle. The relationship between sedimentation rate variations and the distribution of event layers over the the Holocene is not obvious. It is still necessary to analyze the influence of other phenomena such as lake level variations or the evolution of sediment geotechnical characteristics. Likewise, establishing a direct relationship between deposit thickness and earthquake intensity/magnitude is not straightforward.At the Late Glacial - Holocene transition, major event layers of similar ages are identified in Lake Aiguebelette, Paladru, Annecy, Bourget, and La Thuile. These quasi-simultaneous occurrences of instant deposits at the peri-Alpine scale suggest increased seismicity during this period. The hypothesis of a link between rapid climate change (accompanied by glacier retreat) and regional increases in seismicity rates is proposed.This work emphasizes the importance of combining empirical and quantitative approaches to better understand the sensitivity of a lacustrine system to seismic activity. These methods can be used in other geodynamic contexts, particularly in areas with high seismicity, to determine whether a lacustrine system is more sensitive to local and moderate earthquakes or to distant and stronger earthquakes.
L’activité sismique récente au front des Alpes occidentales est considérée modérée, mais peu d'informations sont disponibles sur son évolution sur le temps long. Ces travaux de thèse se concentrent sur la sismicité de cette région au cours de la période holocène (11 700 dernières années). La paléosismologie lacustre est l’approche choisie pour étudier cette période de temps longue.Le lac d’Aiguebelette a été identifié comme un site privilégié pour cette étude suite à des analyses préliminaires menées en 2017. Elles indiquent la présence de nombreux dépôts instantanés dans une des fosses (dont la situation distale à l’affluent, la rend exempte des dépôts de crues) et de varves (dépôts saisonniers). Ces caractéristiques sont clés pour construire une chronique des dépôts instantanés sismo-induits. Des analyses multi-proxy sont menées sur ces sédiments en utilisant des méthodes sédimentologiques, géochimiques et paléomagnétiques. Cette approche pluridisciplinaire a permis d'extraire et de caractériser des dépôts instantanés, particulièrement des homogénites et des turbidites-homogénites, dont 32 d’entre eux sont interprétés comme sismo-induits. Un modèle d’âge basé sur des datations radioéléments et radiocarbones, ainsi que des données d'aimantation rémanente caractéristique, permet d’établir une chronique robuste de ces dépôts.Sur la période récente, la sensibilité du lac d’Aiguebelette à l’archivage des séismes est discutée sur la base de l’identification des séismes historiques qui y sont potentiellement enregistrés. Pour cela, deux méthodes sont utilisées : (1) une méthode empirique classique, l'indice du seuil de sensibilité aux séismes (ESTI), et (2) une approche plus quantitative basée sur l’exploitation d’équations de prédiction du mouvement sismique (GMPE, équations de prédiction des mouvements au sol). Il ressort de cette analyse que le lac d’Aiguebelette est plus sensible aux événements sismiques historiques modérés (VII≤Io≤VIII), dont les épicentres sont situés dans un périmètre de quelques km à dizaines de km, plutôt qu’aux événements plus forts et plus lointains. Sur la période Holocène, la chronique établie des dépôts sismo-induits permet de souligner une période de retour d'environ 3000 à 4000 ans pour les dépôts les plus épais (⩾ 4.5 cm). Ces travaux mettent en évidence les défis de l'interprétation d'une telle chronique de sismicité. La relation entre les variations du taux de sédimentation et la répartition des dépôts instantanés sur l’Holocène, n’est pas évidente. Il reste nécessaire la part d’autres phénomènes tels que les variations du niveau du lac ou encore l’évolution des caractéristiques géotechniques des sédiments. Une relation directe entre épaisseur des dépôts et l’intensité/ la magnitude des séismes n'est pas évidente à établir.A la transition Tardiglaciaire – Holocène, des dépôts instantanés majeurs et d’âges très proches sont identifiés dans les lacs d'Aiguebelette, de Paladru, d'Annecy, du Bourget et de la Thuile. Ces occurrences quasi-simultanées de dépôts instantanés à l’échelle périalpine, suggèrent une sismicité accrue à cette période. A la fin de cette dernière période glaciaire, l’hypothèse d’un lien6entre le changement climatique rapide (accompagné du retrait des glaciers) et l’augmentation régionale des taux de sismicité est proposée.Ces travaux soulignent l'importance de combiner des approches empiriques et quantitatives pour mieux comprendre la sensibilité d'un système lacustre à l'activité sismique. Ces méthodes pourront être utilisées dans d'autres contextes géodynamiques, en particulier dans des zones à forte sismicité, afin de déterminer si un système lacustre est plus sensible aux séismes locaux et modérés ou aux séismes lointains et plus forts.
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BANJAN_2023_archivage.pdf (23.68 Mo) Télécharger le fichier
Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04500271 , version 1 (11-03-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04500271 , version 1

Citer

Mathilde Banjan. Le signal sédimentaire comme élément de caractérisation de l'activité sismique au front des Alpes, à l'Holocène. Sciences de la Terre. Université Savoie Mont Blanc, 2023. Français. ⟨NNT : 2023CHAMA017⟩. ⟨tel-04500271⟩
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