B. Océan profond : Sismicité océanique

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1 B. Océan profond : Sismicité océanique
LDO Laboratoire Domaines Océaniques Equipe GEO-ALEAS Permanents: M-A Gutscher 1 J. Deverchère 0,5 J. Goslin 0,5 J-Y Royer 0,5 P. Le Roy 0,5 N. Babonneau 0,5 C. Delacourt 0,5 A. Deschamps 1 J. Perrot 0,5 D. Graindorge 1 C. Authemayou 1 B. Van Vliet-Lanoe 0,5 Bilan : - 8 « equivalents permanents » - 1 personne permanente recrutée (CA) en 2008 - 8 thésards, 2 post-docs dans la période - Près de 50 articles parus Thème général: Instabilités tectoniques et sédimentaires, risques naturels aux limites terre-mer et dans l’océan profond 1. Sismicité, déformation et risques naturels sous-marins 2. Volcanisme et tectonique active sur les rifts et les dorsales 3. Mouvements sédimentaires en domaine littoral Doctorants (12 equiv.): Ingénieurs, techniciens : J. Ammann J. Bégot C. Brachet Elise Quentel Vincent Brandon Abel Balanche Nuno Simão Julie Albaric (0,5 + 0,5 DynHet)‏ Nissrine Maad (0,5 + 0,5 SedPal)‏ Flora Gallais Damien Gaudin (0,5 + 0,5 Instr.)‏ Marion Jaud (0,5 + 0,5 Instr.)‏ Romain Château Emmanuelle Sisavath Thibaud Pichot Hélène Pieté Angélique Leprêtre Grille de lecture  A. Limites Terre-Mer : 1. Failles actives 2. Transferts Terre-Mer B. Océan profond : Sismicité océanique Post-docs (2 equiv.): A. Gailler 1 P. Strzerzynski 1

2 1. Sismicité, déformation et risques naturels sous- marins
- Activité sismique, instabilités gravitaires et rôle des fluides Marges actives Objectifs principaux: - comprendre les processus géodynamiques générateurs de séismes - localiser et caractériser les structures actives - identifier les facteurs déclenchants et les propriétés physiques des matériaux au voisinage des failles actives sous-marines 1.1) Marge Algérienne - déformation active et aléa sismique-gravitaire: (projets ANR ISIS ( ) et DANACOR ( ), collabor. Ifremer, GéoAzur Nice, IMAGES Perpignan, GM Montpellier, Univ. Lille, Industrie SONATRACH - PHC TASSILI )‏ C. Authemayou, N. Babonneau, C. Delacourt, J. Déverchère, D. Graindorge, P. Le Roy, P. Strzerzynski (post-doc 2 ans),– Coll. IFREMER (Savoye, Cattaneo, Sultan, Géli, Klingelhoefer, Schnurle)‏ 2 campagnes en mer en  : - Prisme - N/O l’Atalante, sismique HR , carottage, Oct. 2007 Spiral - N/O l’Atalante, structure profonde (SMT, OBS) Sept. - Nov. 2009 - Expériences de modélisation analogiques Montpellier-Lille thèse (bourse Ifremer) G. Dan ( )‏ début de thèse (bourse MENR) A. Lepretre (Oct. 2009)‏ 8 articles publiés, 3 sous presse ou soumis 1.2) Golfe de Cadix / Marge NW Marocaine : (projet UE Nearest , projet ANR ISIS , Action Intégrée)‏ M-A Gutscher, P. Le Roy, D. Graindorge, N. Babonneau, B. van Vliet- Lanoe, N. Maad 2 campagnes en mer : - Nomads - N/O Côtes de la Manche, sédimentol. et néotectonique, 4 semaines Juil./Aout 2007 _ Nearest-Seis - N/O Hesperides, structure profonde (OBS) 2 semaines Nov. 2008 ~ 20 j de missions de terrain 2007, 2008, 2009 thèse (bourse Affaires Etrangères) N. Maad ( )‏ 2 articles publiés, 1 soumis

3 1. Sismicité, déformation et risques naturels sous- marins
1.5) Antilles - subduction et alea sismique : M-A Gutscher, D. Graindorge, T. Pichot 1 campagne en mer : Cacholot - N/O nom ?, néotectonique, 3 semaines ? dates ? 2008 ? début de thèse (bourse Région Guadeloupe ?) nom ? (dates ?)‏ 1 article soumis 1.6) La Réunion - écoulements gravitaires sous- marins (projet Ifremer)‏ N. Babonneau, E. Sisavath 2 campagnes en mer : - ERODER2 N/O Meteor, carottage, sismique HR, bathy 3 semaines Jan - Campagnes UMR6538 N/O (nom ?), sondeur petits fonds IUEM, 2 semaines, Déc. 2009 début de thèse (bourse Ifremer) E. Sisavath (Jan. 2008)‏ 1.3) Marge de Sumatra : (projet ANR SAGER )‏ D. Graindorge, M-A Gutscher 2 campagnes en mer : - Sumatra Aftershocks - N/O Marion Dufresne, répliques / OBS, Juil./Aout 2005 - Sumatra-OBS - N/O Marion Dufresne, OBS et bathy, Juil./Aout 2006 4 articles publiés 1.4) Calabre - subduction et alea sismique : M-A Gutscher, P. Le Roy, D. Graindorge, N. Babonneau, F. Gallais - 1 article publié début de thèse (bourse MENR) F. Gallais (Oct. 2008) Chantier "transverse" (avec autres équipes de l’IUEM)‏ Imagerie sismique et océanographique (Golfe de Cadix, Bretagne): (Projet UE - GO )‏ M-A Gutscher, E. Quentel, H. Pieté 1 campagne en mer : GO, N/O Discovery, sismique et oceanographie, Avril/Mai semaines thèse (projet UE + ATER) E. Quentel ( )- début de thèse (bourse région) H. Pieté (Oct. 2009)‏ 1 article publié- 2 articles soumis

4 2. Volcanisme et tectonique active sur les rifts et les dorsales
2.1. Dorsale Atlantique et océan indien: Surveillance acoustique de l’activité sismique Objectifs initiaux (2006) Bilan - Observations sur le long terme de l’activité sismique d’une dorsale lente (chantier MOMAR à l'échelle régionale): expérience MARCHE) - Suivi de la sismicité due à la déformation intraplaque et à l'activité des trois dorsales de l'Océan Indien - Interprétation des catalogues d'évènements des expériences SIRENA et MARCHE - Interprétation des catalogues d'évènements de l'expérience DEFLO-Hydr - Traitement et interprétation des signaux acoustiques pour: 1) améliorer l'automatisation des programmes de localisation; 2) affiner le lien entre la distribution spatiale de la sismicité et les structures crustales; 3) caractériser les évènements sismiques modélisation de la conversion sismique/acoustique 5 campagnes >> 3 déploiements >> une série de données acoustiques continue de ~3 ans (~8000 évènements localisés)‏ Expérience DEFLO = un déploiement de 14 mois (~1900 évènements localisés)‏ mise en évidence de deux régimes de sismicité différents, un régime ''continu'', auquel s'ajoutent des essaims ?????? - programme d'assistance au dépouillement - détermination des caractéristiques spectrales des évènements sismiques >> - mise en évidence récente d'évènements haute fréquence mise en évidence de l'importance de la contribution des ondes S crustales aux ondes T converties

5 2. Volcanisme et tectonique active sur les rifts et les dorsales
2.2. Dorsale Atlantique: Etudes microbathymétriques Objectifs initiaux Ce qui a été fait + modifications, apports autres Caractérisation de la morphologie, mode de mise en place des coulées volcaniques et quantification de la tectonique Etude quantitative des structures tectoniques (dorsale Explorer) et analyse tecto/volcanisme (dorsale Mariannes) : 2 publis 2007. projet Bathyluck caractérisation de l’état d’un chantier « au temps zéro » pour ensuite quantifier mouvements à l’axe par répétition des mesures. Campagne Bathyluck réalisée (Lucky-Strike, MOMAR) : sept développement d’outils et méthodes de corrélation d’images et MNT multi-temporels pour caractériser les évolutions de surface (déplacements, déformations, changements) méthodes opérationnelles en petit fond (projet Dyn3D, INSU, CNES). Transposition prévue en hauturier (petits fond par ROV et AUV) via les données en recouvrement de Momareto 08 et Bathyluck 09. modélisations numériques et analogiques : déterminer les mécanismes de nucléation et croissance des failles selon les caractéristiques de la couche fragile et ductile. Plusieurs séries d’expériences analogiques avec matériaux dimensionnés réalisées avec Géosciences Rennes (2008 et 2009) (Projet Insu 3F) : publis en cours.

6 2. Volcanisme et tectonique active sur les rifts et les dorsales
2.3. Tanzanie Nord: Sismicité, déformation, magmatisme/tectonique Objectifs initiaux Ce qui a été fait + modifications, apports autres Collaboration avec GéoAzur, GM Montpellier, IsTEP Paris élaborer un modèle de croissance et de propagation des failles extensives en domaine de croûte froide Trop peu de séismes enregistrés dans la partie froide pour permettre de bâtir un modèle ; MAIS la limite cratonique en profondeur sert de point de nucléation de la déformation et que la fabrique crustale et lithosphérique exerce un contrôle majeur - ATOUT: expertise géologique étude de la cinématique finie (mouvement intégral Nubie/Somalie Résultats préliminaires obtenus en 2006 (JYR) étude sismotectonique et de tomographie locale, comportements des failles, relations avec le magmatisme Etude des mécanismes au foyer et du champ de contraintes : résultats inédits montrant le contrôle fort de la limite cratonique; caractérisation de 2 types d’interactions avec les failles : (1) magmatique en croûte supérieure (Gelai) ; (2) fluides profonds en croûte inférieure (Manyara)‏ Cinématique instantanée par GPS : taux de déformation sismique, contribution relative des mécanismes magmatique et tectonique Mise en évidence (avec GPS et InSAR) de l’importance de la contribution asismique dans la crise de rifting de Gelai, en contexte de croûte épaisse, et de ses variations au cours de la séquence, caractérisée par un glissement lent, une rupture sismique (Mw 5.9) et un dyking – ATOUT: expertise géologique

7 2. Volcanisme et tectonique active sur les rifts et les dorsales
2.4. Ethiopie-Afar-Turkana (imagerie MT): comprendre les interactions entre la déformation d’origine asthé́nosphérique et les déformations lithosphériques - comprendre l’influence des structures pré-rift sur l’ ́évolution du Rift actuel, et les interactions asthénoshériques Objectifs initiaux Ce qui a été fait + modifications, apports autres Rift Ethiopien: mieux contraindre l'interprétation du modèle de résistivité sous le rift (projet EAGLE) en termes de processus. Interprétation conjointe des données MT avec données sismiques, géologiques, géochimiques. Mise en évidence d'une sismicité induite par de la déformation crustale magmatique et contrôlée par de la fusion partielle dans le manteau supérieur. Interp. Jointe nombreuses données MT -> structure des bassins mais aussi une image unique de la structure 3D de la croûte et du manteau supérieur dont l'interprétation en termes de couplage entre processus asthénosphériques et la structure de la lithosphère est en cours. Rift Manda-Harraro, Afar, Ethiopie: / caractériser la localisation et la migration du magma depuis l’asthénosphère jusqu’à la croûte, 2/ déterminer la dynamique du rifting, comprendre les processus menant à la segmentation des rifts au stade ultime de la rupture continentale. 2 profils MT -> segment actif Dabbahu: réservoirs magmatiques mid-crustaux et leur origine mantellique; segment inactif Harra (profil sud) en cours. Approche 3D dans la compréhension des données a conduit au financement d'une campagne supplémentaire en 2010 pour compléter le réseau de stations MT. Image 3D de la structure de la croûte -> structures sédimentaires profondes (ordre du km) -> implications importantes sur le modèle d'évolution de la région de l'Afar. Dépression de l'Afar, Plaine de Djibouti: Imagerie MT 3D de la structure superficielle de la plaine de Djibouti. Rift Omo-Turkana, dépression Turkana: déterminer la structure des bassins sédimentaires de l'Omo (Sud Ethiopie) et de Gatome (Nord Kenya).

8 3. Transfert de Matière à l’interface Terre / Mer
Quantification des transports de matière événementiel (historiques et actuels), étude des processus associés : Depuis les bassins versants jusqu’au domaine profond J. Ammann, N. Babonneau, R. Cancouet, C. Delacourt, A. Deschamps, D. Gaudin, M. Jaud, P. Le Roy, B. Van Vliet-Lanoe 7 Publis Transferts de matière au débouché des bassins Versants Antilles (ANR Segg) : Coll UCBL & IPGP : Mise en évidence de la distribution spatiale des mouvements de terrain récents en relation avec les événements climatiques et tectoniques extrêmes - Modèle d’évolution long terme de la topographie de l’Ile - Mise en place d’un suivi avec 4 Campagnes de mesures (Matière solide, Matière en suspension) Réunion (Pleiades CNES) : Quantification des mouvements de terrain à l’échelle d’un cirque Islande (INSU/ IPEV Thjorsa) : Débâcles Glacio Volcanique Transferts de matière littoraux (Région, INSU Relief, CNES) : Développements méthodologiques (Drelio, SMF, Thermique) cf Equi M/I, mise en place d’un suivi et Intégration série OSU, Premiers bilans saisonniers Plages, Estuaires Transfert de matière domaine marin (Total, ANR Danacor, ISIS) Zaïre / Algérie / Réunion : Identification et caractérisation d’événements turbiditiques actuels et historiques

9 Quelques axes Prospectifs (incomplet)
A) Renforcer / Développer : liens entre approches littorales et domaine marin (plateau, pente, domaine profond): - Marqueurs, datations -> corrélations, séries temporelles - De la géomorphologie (terre-mer) à l’imagerie des failles à différentes échelles - Reconstruction des structures profondes et des chronologies, suivi temporel - Taux et évolution des déformations au Quaternaire - Modélisations numériques et analogiques: écoulements, compétition tectonique- sédimentation-sel, transferts de contraintes, tsunamis ANR JC Turbinex (N. Babonneau) : Impact des événements extrêmes sur le déclenchement des turbidites SPIRAL (D. Graindorge): ralations structures profondes-déformation active – réactivation-ressources-transition continent-océan PHC TASSILI Simoseda B) Coupler changement météorologiques / Risques / Approche Multi-disciplinaire : Changement climatique (GEOMER / Shom / OSU) De l’aléa aux risques : ANR Cocorisco (GEOMER/ AMURE) C) Dorsales et déformations intra-océaniques: D) Rifts continentaux: vers un projet sur la déformation active? Chantiers: Algérie, Maroc, Calabre, Réunion, Antilles – Océans Atlantique et Indien

10 Suivi/Impact des événements extrêmes
Fil directeur Future équipe? Suivi/Impact des événements extrêmes Telluriques Météorologiques Processus (Déclt Séismes/glissts/crues, transferts contraintes, …) Superficiel (littoral) Profond Traceurs des impacts : failles, géomorphologie dépôts et déformations sédimentaires (turbidites, colluv…), érosion…. Passé Récent (Opportuniste) Caractérisation : Date, Fréquence, Intensité, … Actuel / Suivi Approche : - Anticiper l'événement - Mesures - Observation Lien Observatoire IUEM Besoin Méthodologique / Instrumentation Vers le risque