Modélisation de la source sismique et sommation de petits séismes pour l'évaluation des mouvements forts : application à une meilleure estimation de l'aléa sismique dans le sud-est de la France

par Carine Sansorny-Kohrs

Thèse de doctorat en Géophysique

Sous la direction de Anne Deschamps et de Françoise Courboulex.

Soutenue en 2005

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice) .

mots clés

• Risques sismiques -- Nice (Alpes-Maritimes)
• Séismes -- Modèles mathématiques

Résumé

L’objectif de cette étude est de fournir un code efficace pour simuler les mouvements du sol. Pour s’affranchir de la connaissance du milieu de propagation, nous utilisons la technique des fonctions de Green empiriques. Les mouvements du sols sont alors reconstruits par la sommation de plusieurs petits séismes décalés dans le temps de manière à reconstituer le processus de rupture du gros séisme. La principale problématique de cette étude est la mise en place d’un schéma de sommation efficace permettant de générer des accélérogrammes réalistes dans le domaine temporel et en bon accord avec les lois d’échelles (loi de similitude et modèles en Oméga carré) dans le domaine fréquentiel. Grâce à l’intégration de méthodes statistiques, nous évitons les problèmes majeurs rencontrés classiquement dans ce type d’étude. Nous about à deux nouvelles méthodes de simulations : une méthode purement stochastique nécessitant la connaissance de seulement deux paramètres concernant le séisme cible (moment sismique et chute de contrainte) et une méthode stochasto-cinématique permettant de reproduire certaines propriétés cinématiques de la rupture sismique sur le plan de faille. Ces deux méthodes sont testées avec succès sur des données réelles (Mexique et Italie). La méthode stochastique est ensuite appliquée pour simuler les mouvements du sol susceptibles d’être produits par deux séismes de magnitude modérée dans la région niçoise : un séisme de magnitude 5. 7 à terre (10 km au Nord de Nice) et un séisme de magnitude 6. 3 en mer (25 km au Sud de Nice). Ces simulations apportent des informations permettant de mieux caractériser l’aléa sismique dans la région niçoise.

Titre traduit

Seismic source modeling and small earthquakes summation for strong ground motion evaluation : application for a better estimation of the seismic hazard in the south-east of France

Résumé

The aim of this study is to provide an efficient tool for strong ground motions simulation. To avoid the problem of unknown subsoil medium, we use the empirical green’s function technique. The ground motions are then obtained by summing the recordings of small earthquakes delayed between each other so as to reproduce the rupture propagation effects. The main problem of this study is to establish an appropriate summation scheme, which is able to generate realistic accelerogramms in the time domain, and in agreement with scaling relationships (similarity relation and Omega square model) in the frequency domain. Using statistical methods, we avoid the main problems encountered classically in this kind of study. Finally, we establish two new methods of simulations : a purely stochastic method which requires the specification of only two parameters for the target event (seismic moment and stress drop) and a stochasto-kinematic method which is able to reproduce some of the kinematic rupture properties over the fault plane. These two methods are successfully tested on observed data (Mexico and Italy). Then, the stochastic method is applied to simulate the ground motion which could be produced by two moderate sized eartquakes in the French Riviera : a magnitude 5. 7 onshore earthquake (10 km to the North of Nice) and a magnitude 6. 3 offshore earthquake (25 km to the Soutg of Nice). These simulations give informations to better characterize the seismic hazard in the French Riviera.