Histoire sismique des failles normales de la région du Lazio-Abruzzo (Italie) : implications sur la variabilité spatiale et temporelle du glissement sismique au sein d'un système de faille

Seismic history of normal fault in the Lazio-Abruzzo (Italy) : implications for the spatial and temporal variability of the seismic slip within a fault-system

• Auteur / Autrice : Jim Tesson
• Direction : Lucilla Benedetti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'Environnement. Tectonique, géophysique
• Date : Soutenance le 03/03/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEREGE Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean Chéry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stefano Pucci, Nicola D'Agostino, Bruno Pace
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carole Petit, Yves Gaudemer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apennin central

Datation cosmogénique

Paléogéophysique

Paléosismologie

Failles (géologie)

Mots clés libres

Paléo-Sismologie

36Cl

Nucléide cosmogénique

Modélisation

Problème inverse

Failles normales

Apennins Centraux (Italie)

Super-Cycles

Interaction

Morpho-Tectonique

Failles actives

Méditerranée

Aléa sismique

Paleo-Seismology

36Cl

Cosmogenic nuclide

Modeling

Inverse problem

Normal fault

Central Apennines (Italy)

Supercycles

Interaction

Morpho-Tectonic

Active faults

Mediterranean

Seismic hazard

Résumé

La mesure et la modélisation des concentrations en Chlore 36 accumulé au sein d'un plan de faille normal permet d'estimer l'âge et le glissement des forts séismes passés ayant successivement exhumé ce plan de faille. Si cette méthode présente l'avantage de fournir des enregistrements paléo-sismologiques continus sur des périodes de temps relativement longues (10 000 à 20 000 ans), la modélisation de données repose jusqu’à présent sur un modèle direct qui permet difficilement d'attester de l'unicité du scenario proposé, et d'estimer précisément les incertitudes associées, et ne tient pas compte de l'histoire long-terme du plan de faille, avant son exhumation post-glaciaire (héritage). Nous avons développé dans un premier temps un nouveau modèle qui inclut l’histoire d'héritage, et mis en place une procédure d'inversion des données permettant de 1) déterminer l'ensemble des paramètres de l'histoire sismique d'exhumation, 2) d’attester de l'unicité du scénario proposé, et 3) de contraindre précisément ses incertitudes. Nous appliquons notre méthode d’inversion à 11 failles des Apennins Centraux et montrons une grande variabilité dans leur activité sismique au cours des derniers 10 000 à 45 000 ans, avec des accélérations représentant 2 à 20 fois la vitesse long-terme de la faille. Nos résultats suggèrent en particulier que l'activité sismique des failles des Apennins Centraux pourrait être contrôlée par les propriétés intrinsèques des failles (vitesse long-terme, longueur, segmentation, état de maturité structurale), ainsi que par des processus d'interactions visco-élastiques agissant entre les failles.

The use of Chlorine-36 cosmogenic nuclide as a paleo-seismological tool to determine the seismic history of normal faults provide continuous records over the past 10 000 to 20 000 yrs. The modeling of the Chlorine-36 concentrations measured at the surface of an exhumed fault-plane allows determining the age and the displacement of the past seismic events that successively exhumed the fault-plane. The available modeling approach is however unable to attest for the unicity of the inferred scenario, which makes the estimate of the associated uncertainties difficult. An other limitation concerns the long-term history of the fault-plane prior its post-glacial exhumation (inheritance), that is not fully accounted for in this model (Schlagenhauf et al., 2010). We have developed a reappraisal of this model that accounts for the inheritance history, and includes a procedure of data inversion to 1) determine all parameters of the exhumation history at once, 2) attest for the unicity of the proposed scenario, and 3) precisely determine the associated uncertainties. Applying our new modeling to 11 normal faults previously studied in Central Apennines, we observe a large variability of their seismic activity over the last 10 000 - 45 000 yrs, with slip-rate acceleration reaching 2-20 times their long-term slip-rate. In particular, our results suggest that the seismic activity of normal faults in Central Apennines could be controlled by intrinsic properties of the faults (such as their long-term slip-rate, fault-length, segmentation, state of structural maturity), and by visco-elastic stress transfers between faults.