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Theses Year : 2023

Towards a dynamic view of slip along faults : the aseismic processes

Vers une vision dynamique du glissement sur les failles : les processus asismiques

Roxane Tissandier

Abstract

Great earthquakes are rare. The opportunity to observe and study them is therefore limited. However, in order to better understand the behavior of faults, and thus perhaps one day better predict these great earthquakes, it is necessary to study all the phenomena that take place on them. In this thesis, we focus on aseismic slip, much more frequent than great earthquakes, and in particular in afterslip and slow slip events along the South American subduction zone. The first objective of this thesis was to better document the dynamics of aseismic slip over time and to identify its possible interactions with seismicity. The second objective was to measure the extent and frequency of small, slow slip events, which are still little studied today. With a new method of spatio-temporal modeling of GNSS data, we focused on the afterslip of the great Mw 8.3 Illapel earthquake (Chile) that took place in 2015, and the afterslip of an intermediate sequence that took place in 2020 in the Atacama region of Chile. We showed that afterslip could occur in the region where large earthquakes rupture, demonstrating a hybrid seismic-aseismic behavior of velocity-weakening asperities. We also showed that it was very dynamic. As it develops along the fault, it is able to drive velocity-weakening asperities to rupture, triggering aftershocks of magnitude 6.8-6.9. For the first time, we show that afterslip and a slow slip event can occur simultaneously and at the same location. We also highlight some spatial and temporal organization of seismic and aseismic slip in regions with heterogeneous interseismic coupling, demonstrating that they interact with each other. Specifically, we propose that these interactions reflect the location of velocity-weakening asperities along faults. We also show that the intermediate Atacama sequence (Mw 6.5-6.9) is triggered by aseismic slip, and probably by a slow slip event. Finally, by developing a semi-automatic detection tool for small slow slip events, which we have applied to the Ecuadorian subduction zone, we show that small slow slip events may be much more frequent than currently documented, demonstrating the importance of studying them.
Pour mieux comprendre le comportement des failles, et donc peut-être un jour prévoir les grands séismes, il est nécessaire d'étudier tous les phénomènes qui s'y déroulent. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux glissements asismiques, bien plus fréquents que les grands séismes, et qui contribuent à une partie importante du budget de glissement le long des failles. Le premier objectif de cette thèse était de mieux documenter la dynamique des glissements asismiques au cours du temps et d'identifier ses possibles interactions avec la sismicité. Le second objectif était de mesurer l'étendue et la fréquence des petits séismes lents, encore peu étudiés aujourd'hui. Avec une nouvelle méthode de modélisation spatio-temporelle des données GNSS, nous nous sommes intéressés au glissement post-sismique du grand séisme Mw 8.3 d'Illapel qui a eu lieu en 2015 le long de la subduction Chilienne, puis à une séquence mixant des séismes de taille intermédiaire et des glissements asismiques, qui a eu lieu en 2020 dans la région d'Atacama au Chili. Pour le séisme d'Illapel, nous montrons que le glissement post-sismique se développe à la périphérie de la zone de rupture. Cependant, une partie du glissement asismique a lieu dans la région rompue par le séisme, une observation qui remet en question les modèles classiques proposés pour décrire les propriétés frictionnelles des failles. Nous montrons également que le glissement post-sismique est très dynamique, avec plusieurs modulations dans le temps. En se développant le long de la faille, il est capable de conduire des aspérités à la rupture, à travers des répliques de magnitude 6.8-6.9. Pour la première fois, nous montrons aussi que le glissement post-sismique et un séisme lent peuvent avoir lieu simultanément et au même endroit. Ces résultats mettent en lumière une organisation spatiale et temporelle des glissements sismique et asismique dans les régions où le couplage intersismique est hétérogène. L'étude de la séquence d'Atacama illustre un processus où glissements sismique et asismique interagissent au cours du temps, expliquant la rupture de répliques de magnitudes proches de celle du choc principal pendant la première journée. Le glissement asismique qui s'ensuit est anormalement élevé. Il suggère aussi une réactivation du glissement dans une zone où un séisme lent a eu lieu en 2014. Enfin, je présente un outil de détection semi-automatique de petits séismes lents, que nous avons appliquons à la subduction Équatorienne. Des résultats préliminaires suggèrent que les petits séismes lents peuvent être bien plus fréquents que ce qui est documenté aujourd'hui, démontrant l'importance de les étudier.
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Dates and versions

tel-04562925 , version 1 (23-06-2023)
tel-04562925 , version 2 (29-04-2024)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04562925 , version 2

Cite

Roxane Tissandier. Towards a dynamic view of slip along faults : the aseismic processes. Geophysics [physics.geo-ph]. Université Paris Cité, 2023. English. ⟨NNT : 2023UNIP7110⟩. ⟨tel-04562925v2⟩
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