Événement

À la uneÉvénement à venir

3D deformation field in the Western Alps from geodetic and seismic data

27 mai 2021
11h 12h
Le séminaire sera en distanciel

La chaîne alpine est l'une des premières à avoir été instrumentées au monde, à la fois par géodésie spatiale et par sismologie, principalement en raison de sa sismicité modérée mais régulière. A partir de la grande quantité de données de géodésie spatiale et de sismologie aujourd'hui disponibles, il est désormais possible d’établir un champ de déformation 3D haute résolution de la croûte supérieure dans les Alpes occidentales. Ce champ, constitué des mesures géodésiques de déformation de surface, et des caractéristiques de déformation sismique, doit permettre d'établir les liens entre déformations horizontale, verticale, et sismicité. Les présents travaux se basent sur une approche multidisciplinaire, en utilisant 25 années d'enregistrements sismiques, 20 années de mesures GPS (Global Positioning System) de campagne et permanentes, et 4 années d'acquisitions satellitaires Sentinel-1 pour contraindre le champ de déformation 3D correspondant. L'interpolation bayésienne du mode de déformation sismique en surface et en profondeur révèle un mode décrochant dextre prédominant sur le pourtour de l'arc alpin occidental, associé à un mode compressif uniquement localisé. Le traitement des données GPS de quatre campagnes de mesures (1996, 2006, 2011, 2016), conjointement aux solutions permanentes RENAG (Réseau National GPS permanent), a permis de confirmer que, à l'échelle locale et en prenant en compte les incertitudes respectives, la déformation sismique peut être suffisante pour expliquer la déformation horizontale observée dans le Briançonnais. Le traitement en interférométrie satellitaire de quatre années consécutives de données Sentinel-1, quant à lui, a permis pour la première fois dans cette région de s’affranchir de la couverture neigeuse et végétale pour obtenir une carte de vitesses le long de la ligne de visée du satellite à l’échelle de l'arc alpin occidental. Cette dernière a révélé des variations spatiales de courte longueur d'onde de la surrection dans les Alpes occidentales, corrélées spatialement avec les massifs cristallins externes et avec les variations prédites par plusieurs modèles d'isostasie.  Le champ de déformation 3D correspondant permet de jeter un regard nouveau sur les processus pouvant être à l’origine de la déformation actuelle de la chaîne alpine, ainsi que d'apporter des contraintes inédites sur les paramètres d'entrée nécessaires au calcul d'aléa sismique.

 

The European Alpine range is one of the first monitored mountain belts worldwide, both by seismic networks and space geodesy, in particular due to its moderate but steady seismicity. Based on the huge amount of geodetic and seismic data available today, it now appears possible to constrain a new high resolution crustal strain field in the western Alps. This 3D field, made of surface deformation measurements and of the seismic deformation characteristics, is of primary importance in order to decipher the links between horizontal, vertical and seismic deformations. We rely for the present work on a multidisciplinary approach aiming at integrating 25 years long seismic records, 20 years of GPS measurements, and 4 years of Sentinel-1 satellite acquisitions, in order to establish the corresponding 3D strain rate field. The 3D field of seismic deformation, provided by Bayesian interpolations of focal mechanisms both at the surface and at depth, reveals a majority of dextral strike-slip deformation occurring at the periphery of the belt, associated, in one specific area, with compression. Four GPS surveys (conducted in 1996, 2006, 2011 and 2016), along with the data provided by the permanent RENAG network, allowed us to increase the spatial resolution of the surface velocity and strain rate fields at the scale of the western Alps. At the local scale of the Briançonnais are, seismic and geodetic deformation patterns seem consistent within their uncertainty bounds in terms of kinematics and amplitude. Finally, four years of Sentinel-1 acquisitions appear to be the minimum time span required in order to derive long term velocity maps in the satellite line of sight at the scale of the Western Alps. The results feature short scale spatial variations in the uplift pattern, which are spatially correlated to crystalline external Alpine massifs as well as to the uplift patterns predicted by several isostatic adjustment models. This multidisciplinary work enabled us to increase the spatial resolution both of horizontal and vertical surface deformations and of seismic crustal deformation. The related 3D strain rate field sheds new lights on the various processes from which seismicity and deformation can originate. This 3D strain rate field moreover brings new constraints on several primary inputs to seismic hazard assessment models.