quest quun tremblement de terre ? madariag/exposes.html
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Qu’est qu’un tremblement de terre ?
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
Final slip observed on the fault asdetermined fromGeology,Geodesy andSeismology
Epicenter
Modèle ENS (Peyrat, Aochi, Olsen, Madariaga)
Pre-existing Fault systemin the Mojave desert
Propagacion de la rupture du séisme de Landers
Aochi et al 2002
Variation de contraintes autour de Landers
Le glissement génère Des variations de contraintesQui à leur tour peuvent Des répliques.
En général les répliques seProduisent dans les zones oùLa 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
Situation à mi parcours
Situation quelques jours après le séismesuivant
Déformation présismique
Glissement sismique
DD
Modèle de rupture sismique (dislocation)Modèle de rupture sismique (dislocation)
DAvant le séisme
Pendant et après le séisme
D
Modèle équivalent
Glissement D
M0
Glissement D
Surface de la faille S
Définition de Moment sismique
Mo = D S
Constante élastique
1
3
10
30
100?
Glissement
(m)
31010186
10303.10197
30 10010218
1003003.10229
300?1000?102410
Durée
(s)
Longueur
(km)
Moment
(Nm)
Magnitude
(Mw)
Loi d’échelle des tremblements de terre
Rayonnement et mécanisme au foyer
Ondes sphériques
R
Ondes P
RR
RRt
22
22
2
2
11
R
tfR
tR1
4
1),(
/)(~1
4
1),( Rtief
RR
Solution space temps
Solution space Fourier
propagation
forme d’onde
Divergence géométrique
Front d’ondes
Rai ou rayon
Onde S
Onde P
Onde S
Rayonnement sismique dans un milieux homogène
Mo
Divergence Géométrique
Diagramme de rayonnement
Signal sismique
R
)/(),(1
4
1),( 03
RtMR
tRu S SR
)/(),(1
4
1),( 03
RtMR
tRu P PR
Rayonnement des ondes S :
SV SH
Rayonnement des ondes P :
Diagramme de rayonnement
M0 (t)
temps
M0
Rayonnement sismique
Moment sismique final
temps
M0 (t)
M0
°
Signal sismique idéalisé
Durée ~
)()( /200 tHe
tMtM t
Peak~Mo/
)()/1(1)( /00 tHetMtM t
M0 (t)
temps
M0
Rayonnement sismique
Moment sismique final
temps
M0 (t)
M0
°
Signal sismique idéalisé
Durée ~
)()( /200 tHe
tMtM t
Peak~Mo/
)()/1(1)( /00 tHetMtM t
Fonctions source des plus gros séismes récents
Mo
Corner frequency
Asymptote à haute fréquence
Numérique
Le spectre de Brune (1970)
Brune spectrum
220
20
00 )(ff
fMfM
f-2
Spectrum of Tarapaca earthquakedi
spla
cem
ent
spec
tral
am
plitu
de
-2 slope
20s
0.2
Spectral stack of small earthquakes in Tocopilla Following Prieto et al. , 2004
From these spectra we can compute 3 quantities Mo, Er and fc
Main event
Modèles de source sismique finie
Loi d’échelle
Modèle de faille circulaire
Aki earthquake scaling law 1967
Size
There is a single scale:
Earthquake size L
Summary of Observed Radiated Energy vs Moment
Then since Mo ~ L3 , U ~ L3 and E
s ~ L3
so that Gc ~ L (Aki, 1979)!
Thus Es ~ 10-5 M
o ~ UDD
L L0L
L2
L
L-1
L3
L2
Fundamentals of earthquake scaling
Surface
Signal
Spectrum
f
t
1
3
10
30
100?
Glissement
(m)
31010186
10303.10197
30 10010218
1003003.10229
300?1000?102410
Durée
(s)
Longueur
(km)
Moment
(Nm)
Magnitude
(Mw)
Loi d’échelle des tremblements de terre
Le séisme du Sendaï -Tohoku OkiOff-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
Modèle de rebond élastique en zone de subduction
Situation initiale
Situation intermédiaire
Le séisme
Zone sismogène Zone de glissement
bourrelet
Rotation de la zone de glissement
Seismic gaps in Japan
Quelques fois ça marche pas du tout
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
monte
Déformation cosismique
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)
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
Modèle dérivé du champ proche
NIED
Modèle dérivé de la géodésie spatiale
GSI
Distribution de glissement du séisme
Kikuchi et al , EPSL,Oct. 2011
Comparaison glissement présismique et co-sismique
Kikuchi et al, 2011Hashimoto et al, Nature Geosciences, 2009
Le séisme a été aussi destructeur que le tsunami
Accélération maximale
3g
Below are the earthquakes which had tsunami magnitude of above Mt=9.0:1837 Valdivia, Chile 9.31841 Kamchatka 9.01868 Arica, Chile 9.01877 Iquique, Chile 9.01946 Aleutians 9.31952 Kamchatka 9.01957 Aleutians 9.01960 Chile 9.41964 Alaska 9.12004 Sumatra, Indonesia 9.0
Faux !
tsunami (a wave in a port)
Vrai!
Les plus gros tsunamis historiques
1837 Valdivia, Chile 9.31841 Kamchatka 9.01868 Arica, Chile 9.01877 Iquique, Chile 9.01946 Aleutians 9.31952 Kamchatka 9.01957 Aleutians 9.01960 Chile 9.41964 Alaska 9.12004 Sumatra, Indonesia 9.02011 Tohoku, Japon 9.0
What is a tsunami ?
),(),(1
2
2
2
2
2txu
xtxu
tc zz
tsunami speed ghc
h
uz
typically
h= 3000 m g =10m/s2 c = 175 m/s ou 700 km/hh= 1000 m c = 100 m/s or 360 km/h
A shallow water wave
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 mapsFrom satellites
A l’origine du tsunami
Soulèvement du fond marin
GSI
Hauteur d’eau par Fujii-Satake
ISEE –ERI Tsukuba-Tokyo