Projet ANR-11-JAPN-0009 – DYNTOHOKU : Dynamique du Séisme de Tohoku de 2011 : de l’accumulation de déformation à long terme aux aspérités.
Programme : Great Tohoku Earthquake (FLASH JAPON)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Raul MADARIAGA (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : Bureau de recherches géologiques et minières; Centre national de la recherche scientifique; École normale supérieure de Paris; Divers public; Divers public; Divers public
Montant : 106544.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 18 mois
Résumé : Dynamique du méga séisme du 11 mars 2011 à Tohoku, JaponEtude de la dynamique d'un méga séisme à partir des données sismologiques et géodésiques. disponibles au Japon. Simulation mécanique et numérique de la propagation de la rupture et de l’interaction entre accumulation de contraintes et génération de tsunamis.
Le séisme de Tohoku dans son contexte géodynamiqueCe séisme, le 4ème plus gros séisme de l'histoire, a provoqué des dégâts considérables dans le nord est du Japon à cause du tsunami géant qu'il a provoqué. Plusieurs problèmes fondamentaux se posent concernant l'origine des très grandes déformations engendrées par el séisme et le tsunami qui s'est ensuivi. Nous essayons d'apporter des réponses mécaniques à ces problèmes, notamment en ce qui concerne l’interaction de la rupture sismique avec les front de subduction à faible profondeur et l'accumulation de contraintes à long terme dans une zone de subduction.
Les tâches principales à réaliser(1) Accumulation de contraintes à long terme. (2) Dynamique basse fréquence déterminée à partir de données GPS continues. (3) Rupture cosismique à partir de toutes les données disponibles (champ proche et lointain, sismologie et géodésie) (4) Interaction entre la géométrie de la faille et la dynamique de la rupture. Effet de la présence de ruptures multiples près de la fosse (5) Détermination de l’origine du mouvement fort provoqué par le séisme. Un modèle préliminaire es déjà disponible (articles de Aochi and Ide, 2011 et Ide et Aochi, 2012)
Résumé de la soumission : L’objectif de notre projet est d’étudier le séisme de Mars 2011 dans la zone de subduction du Nord Est Honshu utilisant des données sismiques et géodésiques dans la plus large bande de fréquences possible.  Le séisme de Tohoku s’est produit dans une région équipée avec le plus vaste réseau de stations sismiques et géodésiques disponible. Ces stations comprennent  des antennes GPS enregistrant le mouvement du sol à 1 Hz qui fournissent des informations sur l’accumulation de la déformation à long terme dans la zone de subduction et sur les caractéristiques à long période de la source  du séisme.  Le séisme de Tohoku a été enregistré aussi par un vaste réseau d’accélérogrammes en surface et enterrés qui donnent des informations sur la propagation de la rupture et la génération du mouvement fort. Le riche ensemble de données collectées lors du séisme de Tohoku a été utilisé déjà pour construire des modèles cinématique préliminaires de la source par plusieurs auteurs au Japon et à l’étranger. Nous proposons d’utiliser ces données afin e construire le modèle dynamique le plus complet possible. Pour réaliser ces objectifs il faut améliorer de façon significative les techniques de modélisation des séismes de subduction. Nous comparerons les résultats de la présente étude avec ceux obtenus dans l’étude du séisme du 27 Février 2007 à  Maule au Chili . L’équipe qui réalisera ce projet a une longue tradition de collaboration qui a commencé au début des années 1990 quand le Dr Fukuyama a visité l’IPG de Paris ; plus tard le Dr. Aochi a réalisé un post doc à L’ENS avant de se déplacer au BRGM à Orléans. Il travaille sur le problème de la caractérisation des aspérités sismiques comme sources des ondes de haute fréquence avec le Dr Ide de l’Université de Tokyo.  Cette équipe de sismologues a été renforcée par un groupe de géodésiens du GSI au Japon dirigé par le Dr. Nishimura, et par le Dr. Fleitout de l’ENS Paris,  une géophysicienne qui possède une longue expérience de modélisation des zones de subduction. Nous avons identifié cinq problèmes sur lesquels nous souhaitons travailler : (1) Accumulation à long terme de la déformation dans la zone de subduction et son relâchement rapide lors d’un tremblement de terre, basée sur l’expérience acquise par l’étude des megaséismes de Sumatra en 2004 et du Chili cnetyral en 2010. (2) Dynamique du processus de rupture à basse fréquence à partir de données GPS dynamiques (motogrammes) basée sur l’expérience acquise lors de l’étude du séisme de Maule de 2010 (3) Caractérisation de la rupture co-sismique à partir de données de différentes origines déjà commencée par  notre équioe Ide (2011) et Ozawa et al (2011). (4) Interaction entre la géométrie de la source et la propagation dynamique de la rupture en étroite collaboration entre NIED et ENS (5) Etude des aspérités de la source et l’origine du rayonnement sismique à haute fréquence en utilisant simultanément les données de GPS à 1 Hz et les accélérogrammes (Aochi et Ide, 2001)Aochi, H. and S. Ide, Earth Planets Space, in press, 2011.Ide, S., A. Baltay, and G. C. Beroza, Science, 332, 1426-1429, 2011. Ozawa, S., T. Nishimura, H. Suito, T. Kobayashi, M. Tobita, and T. Imakiire, Nature, doi:10.1038/nature10227, 2011Vigny, Ch. , A. Socquet, S. Peyrat, J.-C. Ruegg, M. Métois, R. Madariaga, S. Morvan, M. Lancieri, R. Lacassin, et al.,  Science, 332, 1417, 2011
Résultats : Le principal résultat attend est de comprendre comment se produisent ces événements sismiques rares qui sont les méga séismes et de comprendre pourquoi ils ont de temps de récurrence aussi longs.
Perspectives : Notre but est de produire le modèle le plus complet possible du Great Tohoku earthquake of 11 March 2011. Nous travaillons actuellement sur l’inversion simultanée de toutes les données disponibles (géodésiques, sismologiques, etc)
Publications et brevets : Aochi, H. and  S. Ide, Conceptual dynamic rupture models for the 2011 Tohoku-oki,Japan, earthquake, Earth Planets Space, in press, 2011.
Ruiz and Madariaga, INVERSION OF THE TOHOKU 2011 EARTHQUKE USING HIGH RATE GPS DATA (cGPS), AGU 2012 U51B-0036 (abstract), 2012.
Ide,S. And H. Aochi, Historical seismicity and the dynamic rupture process of the 2011 Tohoku-Oki earthquake, submitted to Pageoph, April 2012
Ruiz, S. and Madariaga, R. Kinematic inversion of Maule 2010 and Tohoku 2011 using cGPS data. EGU 2012-9116 (abstract), 2012.