Projet ANR-13-PDOC-0013 – SEAFRONTTERA : SEAmount and FRONTal megathrust Tsunami and Earthquake Risk Assessment.
Programme : Retour Postdoctorants (PDOC) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Madame nadaya CUBAS (Institut de Physique du Globe de Paris)
Partenaires : Institut de physique du globe
Montant : 63634.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 42 mois
Résumé : Les deux derniers séismes de magnitude supérieure à 9 du 21eme siècle (Sumatra 2004, Japon 2011) ont surpris les scientifiques et les agences gouvernementales à la fois par leur ampleur et par la rupture de la partie frontale de ces megathrusts, jusqu’alors supposée glisser uniquement de façon asismique. Des tsunamis dévastateurs ont fait suite à cette rupture frontale, engendrant d’énormes pertes en vie humaines, en propriétés ainsi qu’un grave accident nucléaire. 
Durant ces 10 dernières années, la zone de subduction de Sumatra a subi la plus intense séquence de séismes jamais enregistrée sur Terre, laissant tout de même un gap sismique de 500km de long. A partir d’études géodésiques et paléo-géodésiques, ce gap a été reconnu comme étant totalement couplé et prêt à rompre dans un futur proche. Alors que le séisme de Sumatra 2004 a rompu sur plus de 1300km de long, le segment Sud de Mentawai a par contre subi une succession de séismes relativement plus petits. La segmentation des séismes a souvent été reliée à la présence de structures bathymétriques telles que les seamounts. Bien que cette relation ait été le sujet de nombreuses études, seules quelques unes ont tenté d’étudier cette relation d’un point de vue mécanique. Or, si l’on veut pouvoir contraindre le risque sismique et tsunamigénique du gap sismique le long de la zone de subduction de Sumatra, il nous faut à la fois comprendre ce qui contrôle la propagation des séismes vers la surface, ainsi que ce qui contrôle leur extension latérale : le séisme de Mentawai va-t-il également rompre par une série d’évènements ou en un seul séisme majeur jusqu’à la fosse?
Dans ce projet, nous nous proposons d’étudier les conditions mécaniques permettant la propagation des séismes vers la surface et l’effet des structures bathymétriques sur la segmentation des séismes. Grace à l’acquisition de profils de sismique réflexion de haute-qualité le long de la zone de subduction de Sumatra, cette région s’avère en effet être un terrain d’étude idéal pour la modélisation mécanique.
Ce travail impliquera le développement d’un projet multi-échelle et multidisciplinaire.
Dans un premier temps, nous caractériserons les structures de l’avant-arc représentatives de la propagation frontale des séismes à partir des propriétés frictionnelles déduites grâce à l’analyse limite. Nous comparerons la région de Mentawai sud ayant subi un séisme tsunamigénique avec la région nord correspondant au gap sismique pour évaluer le risque d’une rupture frontale. Ensuite, à l’aide de modélisation dynamique de cycle sismique, nous caractériserons les conditions mécaniques permettant la propagation d’un séisme vers la surface. Nous évaluerons ensuite si ces conditions sont réunies dans la région du gap sismique.
Dans un second temps, nous étudierons les relations entre structures bathymétriques comme les seamounts et la segmentation des séismes. A partir de modélisation mécanique statique, nous étudierons les perturbations de contrainte induites par la subduction de ces reliefs. Ces perturbations seront ensuite introduites dans des modèles dynamiques de cycle sismique pour étudier l’effet de ces structures sur la propagation des séismes, le cycle sismique et le couplage.
A partir de la géométrie, de l’état de contrainte, des propriétés frictionnelles du gap sismique et des simulations dynamiques, nous obtiendrons des probabilités pour la rupture frontale, l’extension latérale, le glissement maximale et la hauteur des vagues du tsunami ainsi que les temps de récurrence.
Bien que l’évaluation du risque sismique et tsunamigénique liée a la rupture frontale et la présence de seamount pour la région de Sumatra soit notre objectif initial, les outils développés pourront ensuite être appliqués à toute zone de subduction.