Déformation lithosphérique et fonctionnement des failles

La compréhension du fonctionnement des failles sismogènes permettant à terme l’évaluation de l’aléa et du risque sismiques repose en partie sur la détermination du temps de récurrence et de l’extension spatiale des ruptures sismiques et donc sur une bonne connaissance du champ de déformation local et régional. Les modèles de cycle sismique se basent actuellement sur très peu de cas bien documentés, pour les failles à faible taux de glissement mais aussi pour la plupart des failles majeures comme en témoigne le séisme du Japon du 11 mars 2001 (Mw 9.0) dont la récurrence probablement millénaire ne suffit pas à absorber la convergence de 8-9 cm/an le long de la fosse. Une part importante de nos efforts portera sur l’accumulation et l’analyse de données pluridisciplinaires documentant le cycle sismique.
Nos travaux de recherche porteront sur des failles connues, en contexte décrochant, extensif ou convergent. Elles consisteront à déterminer la vitesse de glissement par la géodésie, le temps de retour et les paramètres des glissements cosismiques par la paléosismologie ainsi que l’extension spatiale des ruptures anciennes par la géomorphologie. Afin de tenir compte des possibles variations de la vitesse de glissement de ces failles, il est nécessaire de multiplier les déterminations de vitesses sur de longues périodes avec un pas d’échantillonnage le plus serré possible. Nos chantiers préférentiels sont les failles continentales majeures des régions méditerranéennes (faille Nord Anatolienne, faille Est Anatolienne, faille de la Mer Morte et le système de failles actives d’Afrique du Nord).
Enfin, la comparaison-confrontation des vitesses long et court terme implique l’investigation des différents mécanismes physiques intervenant sur l’ensemble du cycle sismique, en particulier l’existence de mouvements transitoires, notamment pendant les périodes pré- et post-sismique. Un développement méthodologique adapté est donc nécessaire pour rendre compte de ces mouvements transitoires, de faible amplitude.

Nous proposons d’étudier les champs de déformation associés soit à des mouvements lents soit à une accommodation de la déformation par des structures tectoniques complexes et/ou mal identifiées. A travers des chantiers comme le Fossé Rhénan, l’Afar, le Sud du plateau du Tibet, la chaine des Atlas d’Afrique du Nord et la jonction triple Afrique/Arabie/Anatolie, il s’agit de caractériser la distribution de la déformation à partir de l’information donnée par la sismicité et les méthodes quantifiant les déplacements de surface actuels (InSAR, GPS) et passés (géomorphologie).
L’exemple du Fossé Rhénan, en de nombreux points proche du cas de la région de New Madrid, nous permettra d’avancer dans la compréhension de la relation entre la tectonique, la déformation actuelle observée par la géodésie et l’origine de la sismicité (localisation, magnitude, récurrence). Les études s’appuieront sur les données des observatoires géodésique et sismologique du Fossé Rhénan gérés par l’EOST. La même problématique se pose autour du point triple Afrique/Arabie/Anatolie, où les failles du Levant et Est Anatolienne convergent en une zone de déformation distribuée complexe.

Nous nous intéressons ici aux processus mécaniques intervenant dans la mise en place de l’extension continentale, la formation des futures marges jusqu’au développement des bassins océaniques. Deux sites sont privilégiés : le rift intra-continental tertiaire et quaternaire du Fossé Rhénan et les segments actifs de l’Afar. En collaboration avec l’équipe de Dynamique de la Lithosphère, nos études sont fondées sur les mesures géodésiques (GPS, InSAR) et gravimétriques qui, confrontées aux connaissances de la structure lithosphérique issues d’expériences de sismologie, sont cruciales pour contraindre la dynamique des frontières de plaques divergentes. Il s’agit d’étudier la structure segmentée des rifts, notamment en explorant l’évolution spatio-temporelle de la déformation tectonique en extension, l’activité des centres volcaniques et leurs éventuelles interactions. Au vue du caractère asismique et transitoire des déplacements affectant ces régions, nos études reposent sur des mesures soit pérennes, soit répétées régulièrement, et surtout denses spatialement.