Qu’est qu’un tremblement de terre ? Landers 28 juin 1992 http://www.geologie.ens.fr/~madariag/Exposes.html

Slip is larger near center

Geometry of Landers fault system Figure shows the fault traces (Hart et al., 1993) which ruptured during the 1992 earthquake, and those which did not break then

Earthquakes as dynamic shear ruptures Pre-existing Fault system in the Mojave desert Epicenter Final slip observed on the fault as determined from Geology, Geodesy and Seismology Modèle ENS (Peyrat, Aochi, Olsen, Madariaga)

Propagacion de la rupture du séisme de Landers Aochi et al 2002

Variation de contraintes autour de Landers Le glissement génère Des variations de contraintes Qui à leur tour peuvent Des répliques. En général les répliques se Produisent dans les zones où La contrainte augmente.

Observation des oscillations libres sur la terre

Qu’est qu’un tremblement de terre?

Modèle du rebond sismique Situation quelques jours après un séisme Déformation présismique Situation à mi parcours Glissement sismique Situation quelques jours après le séisme suivant

Pendant et après le séisme Modèle de rupture sismique (dislocation) Modèle de rupture sismique (dislocation) Avant le séisme D Pendant et après le séisme Glissement D D D D Modèle équivalent M0

Définition de Moment sismique Glissement D Surface de la faille S Mo =  D S  Constante élastique

Loi d’échelle des tremblements de terre 1 3 10 30 100? Glissement (m) 1018 6 3.1019 7 100 1021 8 300 3.1022 9 300? 1000? 1024 Durée (s) Longueur (km) Moment (Nm) Magnitude (Mw)

Rayonnement et mécanisme au foyer

Ondes sphériques Ondes P R Solution space temps Solution space Fourier Rai ou rayon R Front d’ondes Solution space temps Solution space Fourier Divergence géométrique propagation forme d’onde

Rayonnement sismique dans un milieux homogène Diagramme de rayonnement Onde P Onde S Divergence Géométrique Signal sismique R Mo Onde S

Diagramme de rayonnement Rayonnement des ondes P : SV SH Rayonnement des ondes S :

Signal sismique idéalisé Rayonnement sismique M0 (t) temps M0 Moment sismique final Peak~Mo/s temps M0 (t) M0 ° Signal sismique idéalisé Durée ~ s

Signal sismique idéalisé Rayonnement sismique M0 (t) temps M0 Moment sismique final Peak~Mo/s temps M0 (t) M0 ° Signal sismique idéalisé Durée ~ s

Fonctions source des plus gros séismes récents

Asymptote à haute fréquence Le spectre de Brune (1970) Mo Corner frequency Asymptote à haute fréquence Numérique f-2 Brune spectrum

Spectrum of Tarapaca earthquake -2 slope displacement spectral amplitude 20s 0.2

Spectral stack of small earthquakes in Tocopilla Following Prieto et al. , 2004 Main event From these spectra we can compute 3 quantities Mo, Er and fc

Modèles de source sismique finie Modèle de faille circulaire Loi d’échelle

There is a single scale: Aki earthquake scaling law 1967 Size There is a single scale: Earthquake size L

Summary of Observed Radiated Energy vs Moment Thus Es ~ 10-5 Mo ~ UDD Then since Mo ~ L3 , U ~ L3 and Es ~ L3 so that Gc ~ L (Aki, 1979)!

Fundamentals of earthquake scaling Surface L L0 L L2 Signal t L L2 Spectrum L3 f L-1

Loi d’échelle des tremblements de terre 1 3 10 30 100? Glissement (m) 1018 6 3.1019 7 100 1021 8 300 3.1022 9 300? 1000? 1024 Durée (s) Longueur (km) Moment (Nm) Magnitude (Mw)

Le séisme du Sendaï -Tohoku Oki Off-Pacific coast of Tohoku earthquake

The 2011 Tohoku-oki earthquake

La sismicité est aléatoire et imprévisible

Modèle de rebond élastique en zone de subduction Avant le séisme Au cours du séisme

Situation intermédiaire Modèle de rebond élastique en zone de subduction Situation initiale Zone sismogène Zone de glissement bourrelet Situation intermédiaire Rotation de la zone de glissement Le séisme

Quelques fois ça marche pas du tout Seismic gaps in Japan

Sismicité historique du Tohoku (Abe, Kanamori, Brady, etc) Pourquoi on n’a pas envisagé le séisme de Tohuku ?

Principales répliques

Déformation du Japon avant le séisme de Tohoku

Couplage au Japon: deux points de vue

Tohoku 2011 Low and high frequency sources

Déformation cosismique monte

Envisat interferometry 50 cm band

Déplacement du Japon provoqué par le séisme de Tohoku from Aria/JPL/Caltech, contours en mètres

Tohoku earthquake: Inversion des données géodésiques

Enregistrements GPS continus (1 Hz)

Reduced set of stations Inversion of motograms of the 2011 Tohoku earthquake Reduced set of stations

Section sismique le long de la côte

Rupture process in Japan

Observed vs synthetic seismograms

GSI NIED Modèle dérivé de la géodésie spatiale Modèle dérivé du champ proche GSI NIED

Distribution de glissement du séisme Kikuchi et al , EPSL,Oct. 2011

Comparaison glissement présismique et co-sismique Kikuchi et al, 2011 Hashimoto et al, Nature Geosciences, 2009

Le séisme a été aussi destructeur que le tsunami Below are the earthquakes which had tsunami magnitude of above Mt=9.0: 1837 Valdivia, Chile 9.3 1841 Kamchatka 9.0 1868 Arica, Chile 9.0 1877 Iquique, Chile 9.0 1946 Aleutians 9.3 1952 Kamchatka 9.0 1957 Aleutians 9.0 1960 Chile 9.4 1964 Alaska 9.1 2004 Sumatra, Indonesia 9.0 Accélération maximale 3g

tsunami (a wave in a port) Vrai! Faux !

Les plus gros tsunamis historiques 1837 Valdivia, Chile 9.3 1841 Kamchatka 9.0 1868 Arica, Chile 9.0 1877 Iquique, Chile 9.0 1946 Aleutians 9.3 1952 Kamchatka 9.0 1957 Aleutians 9.0 1960 Chile 9.4 1964 Alaska 9.1 2004 Sumatra, Indonesia 9.0 2011 Tohoku, Japon 9.0

What is a tsunami ? A shallow water wave uz h tsunami speed typically h= 3000 m g =10m/s2 c = 175 m/s ou 700 km/h h= 1000 m c = 100 m/s or 360 km/h

Generation of large tsunamis in subduction zones sismogenic zone Transition zone 8 cm/year Uplift produces tsunami

Tsunami produit par le séisme de Tohuku du 11/03/2011

Amplification près de la côte En fait le processus est nonlinéaire.

Tsunami runup and elevation Tsunami height or elevation

Inundation de l’aéroport de Sendai

Modern Geography Inundation maps From satellites

ISEE –ERI Tsukuba-Tokyo A l’origine du tsunami Soulèvement du fond marin Hauteur d’eau par Fujii-Satake GSI ISEE –ERI Tsukuba-Tokyo