Le cycle sismique

Ce chapitre documente comment les ondes sismiques peuvent être utilisées pour caractériser simplement la source des séismes. La première section illustre les observations utilisées, la deuxième décrit comment l'information sur la source est physiquement présente dans ces observations, et la dernière présente plusieurs stratégies concrètes de détermination des paramètres de source (en particulier mécanisme, magnitude, durée et profondeur).

Ce chapitre se focalise sur les méthodes permettant de déterminer l’évolution spatiale et temporelle du glissement lors des séismes. On exposera les données utilisées, le problème direct et les méthodes inverses permettant de remonter à un modèle de source à partir de données de surface.

Ce chapitre documente les différentes observations de la déformation post-sismique, principalement asismique, imagée par la géodésie spatiale (GPS et InSAR). Les processus de la déformation post-sismique sont discutés ainsi que leurs implications sur le comportement mécanique de la lithosphère, sur les propriétés frictionnelles des failles et sur le bilan énergétique du cycle sismique.

Dans ce chapitre nous exposons chronologiquement l'évolution des modèles mécaniques des cycles sismiques. L’accent est mis sur la notion de fractures et de frottements. Nous développons particulièrement les différentes lois de frottement utilisées actuellement. Nous précisons ensuite les orientations futures sur cette thématique.

Le Chili est un pays sismique. A cause de la convergence rapide entre deux grandes plaques tectoniques, beaucoup de séismes s’y produisent. En moyenne une fois par décennie l’un d’entre eux dépasse la magnitude 8. Les segments susceptibles de produire ces grands séismes sont révélés par la mesure précise de la déformation de la surface terrestre au moyen de la géodésie spatiale.

Ce chapitre présente les caractéristiques du cycle sismique le long de la subduction Mexicaine, et la diversité des modes de glissements sismiques et asismique qui s’y produisent. Les interrelations spatiales et temporelles entre glissements lents, séismes et trémors tectoniques dans cette région y sont détaillées.

Les grands séismes de subduction du 21ème siècle ont montré qu’une partie de la déformation liée au cycle sismique est accommodée de façon permanente par la plaque chevauchante. Dans ce chapitre, à travers la théorie du prisme critique, nous étudierons comment le comportement mécanique et sismique des méga-chevauchements induit des déformations dans l’avant-arc et impacte sa morphologie.

Ce chapitre expose le fonctionnement des frontières de plaques divergentes en s’appuyant sur la notion de cycle comme cela est fait pour les autres types de frontières. L’évolution à court-terme des rides océaniques actuelles ou futures est ainsi décrite à partir des observations géodésiques et sismologique acquises lors des différentes phases du cycle de diking.

La topographie des chaînes de montagnes résulte de la compétition entre la surrection tectonique et l’érosion. Il est ainsi admis que les taux d’érosion se mettent à l’équilibre avec les taux de surrection. Nous présentons ici des résultats et évidences remettant en cause ce paradigme et supportant l’idée de paysages constamment perturbés par des événements extrêmes, notamment lors du cycle sismique.

La mesure des décalages des formes du paysage dus au mouvement sur les failles permet de déterminer la vitesse long-terme des failles et la taille des séismes qui ont lieu sur celles-ci. Les distributions des déformations, temporelle d’une part par la datation et spatiale d’autre part par la répartition le long des failles définissent l’aléa sismique.

Le présent chapitre couvre l’ensemble des méthodes actuelles de la paléosismologie pour les failles continentales ainsi que pour les failles qui se trouvent en mer. On y décrit les différentes techniques employées qu’il s’agisse de quantifier les déformations principales associées à des séismes anciens ou d’utiliser les indices fondés sur l’observation de déformations secondaires indirectes.

Ce chapitre illustre les apports de la modélisation expérimentale (analogique) pour l’étude des différentes phases du cycle sismique en prenant pour exemple le contexte des séismes de subduction. Cette approche méthodologique permet d’accéder à la dynamique des processus de déformation contrôlant les phases inter, co et post-sismiques et de mieux comprendre les couplages mécaniques entre les interfaces frictionnelles et les domaines de déformation visco-élastiques.