Qu’est qu’un tremblement de terre ?

Présentation au sujet: "Qu’est qu’un tremblement de terre ?"— Transcription de la présentation:

1 Qu’est qu’un tremblement de terre ?
Landers 28 juin 1992

2 Slip is larger near center

3 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

4 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)

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

6 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.

7 Observation des oscillations libres sur la terre

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9 Qu’est qu’un tremblement de terre?

10 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

11 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

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

14 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)

15 Rayonnement et mécanisme au foyer

16 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

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

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

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

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

21 Fonctions source des plus gros séismes récents

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

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

24 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

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

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

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

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

29 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)

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

31 The 2011 Tohoku-oki earthquake

32 La sismicité est aléatoire et imprévisible

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

34 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

35 Quelques fois ça marche pas du tout
Seismic gaps in Japan

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

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38 Principales répliques

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40 Déformation du Japon avant le séisme de Tohoku

41 Couplage au Japon: deux points de vue

42 Tohoku 2011 Low and high frequency sources

43 Déformation cosismique
monte

44 Envisat interferometry
50 cm band

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

46 Tohoku earthquake: Inversion des données géodésiques

47 Enregistrements GPS continus (1 Hz)

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

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52 Section sismique le long de la côte

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54 Rupture process in Japan

55 Observed vs synthetic seismograms

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

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

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

59 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

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

62 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

63 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

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

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

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

68 Tsunami runup and elevation
Tsunami height or elevation

69 Inundation de l’aéroport de Sendai

70 Modern Geography Inundation maps From satellites

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