Etude des propriétés mécaniques et de la déformation transitoire dans les zones de subduction à partir de l'analyse de l'activité sismique, le cas du Chili

Study of mechanical properties and transient deformation at subduction zones from analysis of seismic activity, the case Chile

• Auteur / Autrice : Florent Aden-Antoniów
• Direction : Pascal Bernard, Claudio Satriano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'Univers. Géophysique
• Date : Soutenance le 11/01/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMR-Institut de physique du globe de Paris (2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Hélène Lyon-Caen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Bernard, Claudio Satriano, Hélène Lyon-Caen, Michel Bouchon, Monika Sobiesiak, Agnes Helmstetter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Bouchon, Monika Sobiesiak

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tomographie sismique

Subduction

Séismes -- Périodicité

Sismométrie

Mots clés libres

Catalogue de sismicité

Essaim sismique

Glissement lent

Zone de subduction

Précurseurs

Seismic catalog

Seismic swarm

Slow-slip

Subduction zone

Foreshocks

Résumé

Les zones de subduction sont les endroits les plus sismiquement actifs du monde et sont également le siège de méga-tremblement de Terre comme celui qui frappa le Chili en 1960 d’une magnitude estimée à 9.5. Les dernières grandes ruptures ayant frappées le Chili ont permis de mettre en évidence des intéractions sismiques-asismiques complexes. Afin d’étudier ces interactions nous nous sommes penchés sur deux crises sismiques : l’essaim sismique d’Avril 2017 ; la phase préparatoire du séisme d’Iquique (M w 8.1) du 1er Avril 2014. L’essaim sismique qui pris place près de la ville de Valparaiso dans une région connue pour avoir eu l’expérience de très grands séismes par le passé en 1730 et en 1906 notamment. Dans le but d’étudier la dynamique de cet essaim nous avons construit un catalogue riche de plus de 2000 séisme composant la séquence. Une activité sismique intense commença deux jours avec le séisme principal de la séquence M w 6.9 et fut accompagné par un glissement progressif le long de l’interface que nous avons observé à la fois dans les données GPS mais également à l’aide de repeaters. Enfin, un séisme de magnitude 8,2, survenu le 1er avril 2014 près de la ville de Iquique, a rompu un tiers de la lacune sismique au nord du Chili. Cet séisme a été précédé d’une séquence d’essaims sismiques précurseurs qui semblent avoir été également accompagnés par des glissements stables de l’interface de subduction. A l’aide d’un catalogue de séisme plus complet, nous avons pu analyser finement la préparation du séisme d’Iquique. Nous mettons en évidence, à travers une approche statistique, l’apparition d’une quiescence sismique dans la région du choc principale. Nous lions cette quiescence à un glissement asismique profond potentiellement relié à la circulation de fluide sous pression le long de l’interface de subduction.

The subduction zones are the most seismically active places in the world and are also the seat of megathrust-earthquakes such as the one that stroke Chile in 1960 with a magnitude estimated at 9.5. The last major ruptures in Chile have revealed complex seismic-aseismic interactions. In order to study these interactions, we investigated on at two seismic crises: the seismic swarm of April 2017; the preparatory phase of the Iquique earthquake (M w 8.1) from April 1 st , 2014. The seismic swarm took place near the city of Valparaiso in an area known to have experienced mega-earthquakes in the past: in 1730 and in 1906. In order to study the dynamics of this swarm we have built a rich catalog of more than 2000 earthquakes composing the sequence. An intense seismic activity began on April 22 nd , two days before the main earthquake of the sequence M w 6.9 and was accompanied by a gradual slip along the interface that we observed both in the GPS data and using repeating-earthquakes. Our analysis suggest that the swarm was driven by aseismic slip. The second study concerns an earthquake of mag-nitude 8.2 which occurred on April 1 st 2014 near the city of Iquique and broke one-third of the seismic gap in northern Chile. This earthquake was preceded by a sequence of precursor seismic swarms that appeared to have been accompanied by stable slip in the subduction interface as well. By building a more complete earthquake catalog, we were able to thoroughly analyze the preparation of the Iquique earthquake. We show, following a statistical approach, the occurrence of a large-scale seismic quiescence in the region of the mainshock. We link this quiescence to a downdip transient-slip potentially related to fluid channeling along the subduction interface.