<figure><img src="image_1.png" /><figcaption>2 - Localisation des stations des réseaux SCALPnet et Epos-France autour du col de la Lombarde (la faille de la Fig.1 est identifiée par le trait rouge) (MNT IGN BDalti75).</figcaption></figure>

## Un modèle combiné densité - vitesse sismique sous la France, le défi d'y intégrer la gradiométrie.

Le développement du réseau sismologique large-bande à l'échelle nationale permet d'avoir dorénavant une quantité, une qualité et une couverture de données inégalée sur le territoire français. L'ANR FRlitho3D (PI Jérôme Vergne) a pour objectif d'utiliser ces données pour fournir des modèles géophysiques de référence à l'échelle lithosphérique. Dans ce cadre, Farzaneh Dashti, sismologue et post-doctorante à Géosciences Montpellier, a entrepris d'inverser conjointement les délais de temps aux stations du réseau RLBP et les données gravimétriques et gradiométriques pour délivrer un modèle combiné de densité et de vitesses sismiques sous l'ouest de l'Europe.

Alors que les inversions conjointes sismologie-gravimétrie ont déjà été validées et appliquées à des chantiers régionaux avec succès (e.g. Dufrechou et al., 2018), nous nous

confrontons ici à deux défis majeurs : le premier est de tenir compte de la grande hétérogénéité spatiale des domaines géologiques due à l'échelle d'investigation (1600 km x 1200 km). Les délais de temps des arrivées d'ondes P et S ne sont pas sensibles aux mêmes structures ni aux mêmes profondeurs que la gravimétrie au sol. La plupart du temps et pour des chantiers locaux ou régionaux, cela permet justement d'avoir une complémentarité en termes de recouvrement et d'échelle d'investigation (e.g. Wang et al., 2024). Pour pouvoir l'étendre à toute la France, il faut s'assurer de la compatibilité des longueurs d'onde du signal gravimétrique avec la résolution spatiale de la tomographie sismique. Convenir d'une relation (ou pas) entre vitesse et densité à l'échelle de plus de 1 000 000 km² est également un défi de taille.

Le deuxième défi auquel nous nous

sommes attaqués, est d'introduire les signaux gradiométriques dans l'inversion. La mission spatiale gravimétrique GOCE a permis l'accès aux 5 composantes indépendantes du tenseur des gradients. Sa couverture (globale) et son altitude de croisière (250 puis 225 km d'altitude) donnent accès à des profondeurs d'investigation plus importante que la gravimétrie terrestre et laisse espérer une meilleure contrainte des structures mantelliques (e.g. Plasman et al., 2020). C'est la première fois qu'une telle approche (sismologie-gravimétrie-gradiométrie) est appliquée, et elle soulève de nombreuses questions. C'est le cas notamment de la compatibilité entre le contenu fréquentiel du signal observé et celui du modèle. Le gradient gravimétrique, parce que plus sensible aux contacts entre corps géologiques, peut contenir des hautes fréquences

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lorsqu'il est calculé dans l'inversion et différer ainsi des composantes observées (très grandes longueurs d'onde). Enfin, le signal gradiométrique observé à 250 km d'altitude présente une emprise latérale beaucoup plus importante que les données sismologiques et gravimétriques terrestres. Il contient donc les effets de structures lointaines non visibles

par les deux autres types de données. Nous travaillons donc actuellement sur la compatibilité des données gradiométriques et leur intégration dans le schéma conjoint, ainsi que sur l'optimisation des paramètres de l'inversion pour tenir compte de l'échelle de la zone d'étude.

C. Tiberi, F. Dashti

Références :

Dufrechou et al., 2018, doi.org/10.1093/gji/ggy134

Plasman et al., 2020, doi.org/10.1093/gji/ggaa318

Wang et al., 2024, doi.org/10.1093/gji/ggae317

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>1 - Composante XZ du gradient gravimétrique tiré des données GOCE. ©F. Dashti</figcaption></figure>

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>2 - Résidus moyens des temps d'arrivée des ondes P pour l'ensemble des téléséismes enregistrés aux stations RLBP. ©F. Dashti</figcaption></figure>

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

Analyse paléosismologique des failles de la
terminaison NE cévenole après le séisme du Teil :
qu'avons-nous appris ?

Le séisme du Teil de magnitude M<sub>L</sub> 5.4 (M<sub>w</sub> 4.9) en 2019, dont l'épicentre est situé le long de la faille de la Rouvière à proximité des centrales nucléaires de Cruas et de Tricastin (Fig.1), est apparu comme un séisme sans précédent en France métropolitaine. Il a généré une rupture de surface inédite (4.5 km de long, 10 cm de déplacement du sol en moyenne avec un mouvement inverse), de fortes accélérations du sol (> 1g le long de la faille) et est situé à une profondeur superficielle (~1 km) (Ritz et al. 2020 ; Cornou et al., 2021 ; Causse et al., 2021 ; Delouis et al., 2021).

Cet événement a soulevé un ensemble d'interrogations, en particulier si la faille de la Rouvière avait déjà produit dans le passé ce type de séisme, et si d'autres segments de la terminaison NE du faisceau de failles des Cévennes (NCFS) avaient pu également produire de tels événements modérés à forts avec ruptures de surface. C'est dans l'objectif de répondre à ces questions que le projet collaboratif INSU-CNRS FREMTeil (« Failles, Ruptures et Mouvements forts dans la région du Teil (Ardèche, France) et conséquences pour l'aléa sismique sur le faisceau NE cévenol » ; PI J-F Ritz) a été lancé en 2021 dans le cadre de 2 thèses de doctorat à l'Université de Montpellier avec le soutien d'EDF (thèse de Camille Thomasset) et de l'IRSN (thèse de Nicolas Cathelin), avec pour cadre également l'axe FACT de l'ATTS Epos-France.

Ces travaux de thèses ont permis de produire un

nouveau modèle structural en 3D, sur plus d'une dizaine
de kilomètres de profondeur, de la géométrie et de la
segmentation des failles constitutives de la terminaison
NE du NCFS (Thomasset et al., 2004) et d'analyser la
paléosismologie d'une dizaine de ses segments (Thomasset
et Cathelin, thèses 2024). Au total, plus d'une trentaine de
tranchées ont été ouvertes et analysées en détails, et ont
permis de montrer, d'une part que la faille de la Rouvière
avait déjà produit des séismes avec ruptures de surface
dans le passé (Ritz et al., 2022 ; en prép.) mais que plusieurs
autres segments de failles le long de Marsanne, Saint
Montan, Grangette et probablement Bayne-Roche Renard
avaient également produits des séismes de magnitude
similaire, voire supérieure, au cours des derniers 350 000
ans (Thomasset et Cathelin, thèses 2024 et publications en
préparation).

Toutes les failles de la terminaison NE cévenole n'ont pu
être étudiées et il reste à investiguer les sections nord
des failles de la Rouvière et de Marsanne et à caractériser
les failles d'Alba, de Pontet, de Couloubre et de Saint
Remèze. Il est donc fondamental de poursuivre ces études
paléosismologiques pour mieux contraindre l'aléa sismique
associé à ce réseau de failles situé dans une partie de la
vallée du Rhône fortement peuplée et industrialisée.

J.F. Ritz, C. Thomasset, N. Cathelin, S. Baize, K. Manchuel, R. Le Roux-Mallouf

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