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Soutenance de thèse de Jean Lecoulant

Modélisation et simulations des ondes T : modes de Rayleigh et effets 3D

Résumé

Lorsqu’un séisme se produit sous l’océan, les ondes sismiques se transforment à l’interface croûte/océan en ondes acoustiques basse-fréquence, appelées ondes T, qui peuvent se propager dans la colonne d’eau sur de très grandes distances. Ces ondes sont d’une grande importance pour la surveillance de l’activité sismique et volcanique sous-marine car elles comblent un manque d’information dans les données sismologiques terrestres. La localisation de la source acoustique peut être déduite par trilatération à partir des temps d’arrivée de l’onde T sur plusieurs hydrophones et une magnitude acoustique peut être dérivée des niveaux reçus. Au-delà, les informations obtenues à partir des signaux des ondes T restent incomplètes car les mécanismes de génération des ondes T, leur mode de propagation, et l’importance des effets 3D dans le processus sont mal connus. Pour traiter ces questions, cette thèse utilise un code spectral aux éléments finis (SPECFEM) capable d’effectuer des simulations en forme d’onde complète des ondes sismiques dans la croûte terrestre et des ondes acoustiques dans l’océan.

Le modèle analytique développé dans cette thèse décrit des ondes T qui se propagent sous forme de modes de Rayleigh ; ce modèle prédit également le spectre des ondes PN et SN, qui sont les précurseurs des ondes T dans les enregistrements d’événements de forte magnitude. Dans une configuration 2D avec un fond plat et un océan uniforme, les modes théoriques (solution analytique) et simulés (SPECFEM) d’ondes T et les spectres d’ondes PN et SN montrent un très bon accord. Le modèle numérique peut donc être appliqué avec confiance à des configurations pour lesquelles un modèle analytique ne peut pas être simplement dérivé : une interface croûte/océan avec un mont sous-marin, avec ou sans canal SOFAR dans l’océan, et un fond marin plat avec une rugosité à courte longueur d’onde. Ces simulations mettent en évidence les conditions nécessaires à la génération d’ondes T énergétiques et confirment le rôle prédominant des modes de Rayleigh dans leur propagation. Les résultats du modèle avec un fond marin rugueux sont très comparables aux données hydroacoustiques d’un séisme majeur survenu sous une plaine abyssale. La version 3D de SPECFEM permet enfin d’étudier l’importance des effets 3D dans la génération des ondes T. À distance, les amplitudes et les temps d’arrivée diffèrent selon qu’un événement sismique se produit sous un mont sous-marin ou sous une dorsale. Par conséquent, les localisations de la source à partir de temps d’arrivée peuvent être biaisées par des effets topographiques en 3D à proximité de la région de l’épicentre.

Soutenance de thèse de Ruth Fierens

Le système turbiditique du Zambèze (Canal du Mozambique, Océan Indien occidental) est l’un des plus grands systèmes turbiditiques au monde et reste encore mal compris. L’acquisition récente de données bathymétriques multifaisceaux à haute résolution, de données de sismique réflexion haute et très haute résolution et de données sédimentologiques a permis d’étudier l’évolution de l’architecture et l’organisation des dépôts depuis l’Oligocène afin de comprendre les principaux facteurs de forçage qui contrôlent la sédimentation en eau profonde dans le Canal du Mozambique. Le système turbiditique du Zambèze est composé de deux systèmes de dépôt adjacents: l’éventail du Zambèze (« Zambezi Fan) et un éventail semi confiné (« ponded fan ») dans un bassin intermédiaire face à l’embouchure du Zambèze. Les résultats et les interprétations indiquent : (1) un important contrôle tectonique depuis le Miocène responsable d’une sur-incision profonde de la vallée du Zambèze et de débordements limités des courants turbiditiques ; (2) une influence importante des courants de fond qui induisent la rareté des turbidites fines, l’érosion des flancs des vallées et l’apparition généralisée de « sediment waves » ; (3) une faible activité turbiditique au cours des 700 derniers kyr qui ne montre, en outre, aucune relation avec les changements du niveau de la mer, l’activité turbiditique s’observant indépendamment des périodes glaciaires et interglaciaires ; (4) des pics de flux terrigènes corrélés aux maxima d’ensoleillement estival local, indiquant que la mousson est le contrôle majeur des apports de sédiments vers le système de dépôt marin profond ; (5) une évolution « on-off » du l’éventail du Zambèze qui démontre un déplacement du dépocentre de la partie distale de l’éventail vers le bassin intermédiaire proximal. Ces résultats soulignent la grande complexité du système turbiditique du Zambèze en raison de l’impact de facteurs de contrôles multiples.

Mots clés : Canal du Mozambique, système turbiditique du Zambèze, Cénozoïque terminal, turbidite, paléoclimat, mousson, sismique, carottes sédimentaires

Soutenance de thèse de Caroline Kaub

Le vendredi 15 mars 2019, Caroline Kaub soutiendra sa thèse dont le titre est « Déformation active intraplaque : étude pluridisciplinaire terre-mer du risque sismique en Vendée, à partir du séisme du Marais Breton de 1799 (M6)».

Le département de la Vendée est classé en zone de risque sismique niveau 3, en raison d’une activité sismique continue et d’une sismicité historique de forte intensité avec l’évènement majeur du 25 janvier 1799 (M6) dans le Marais Breton. Ce séisme a provoqué des dégâts massifs localement à Bouin et dans la région nantaise, et a été largement ressenti dans l’Ouest de la France. La Vendée littorale est située sur la côte atlantique française au sud du cisaillement sud-armoricain. Elle est caractérisée par de nombreuses structures héritées d’origine varisque et d’orientation NW-SE, réactivées au Mésozoïque et au Cénozoïque délimitant des marais côtiers holocènes. L’enjeu de cette thèse est de caractériser la géométrie des éventuelles failles plio-quaternaires et potentiellement actives dans cette région, en s’intéressant particulièrement à la faille de Machecoul, bordière des bassins sédimentaires du Marais Breton et de la Baie de Bourgneuf et candidate potentielle pour le séisme Vendéen de 1799.

Notre approche est pluridisciplinaire terre-mer, intégrant sismologie (réseau temporaire), géophysique marine (sismique réflexion Chirp et Sparker, bathymétrie haute résolution), morpho-tectonique, gravimétrie, étude de forages et sismicité historique. Notre étude a permis d’analyser et de caractériser (1) la structure et la géométrie en profondeur du système de failles normales de Machecoul (2) la localisation des dépocentres plio-quaternaires du Marais Breton et de la Baie de Bourgneuf en relation avec le système de faille de Machecoul, atteignant localement une vingtaine de mètres d’épaisseur, (3) la perturbation du réseau hydrographique et l’incision récente du relief du compartiment inférieur de la faille de Machecoul, probablement d’âge pliocène, (4) l’activité microsismique de la faille de Machecoul. Nos données suggèrent que la sédimentation plio-quaternaire des bassins en mer comme à terre au sud de la faille de Machecoul a pu être contrôlée par cette faille probablement héritée de l’Eocène.

Ce travail confirme l’intérêt multi-disciplinaire de l’étude des failles en domaine de déformation faible et apporte un faisceau d’indices permettant de relier la faille de Machecoul à la rupture du séisme Vendéen de 1799 (M6), évènement historique de référence dans l’ouest de la France de par son ampleur et par là même de ses conséquences dans une zone littorale de plus en plus peuplée.

Directeurs de thèse : Laurent Geoffroy (LGO) & Laurent Bollinger (CEA)
Illustration : Carte de Capitaine, issue de la généralisation de la carte de Cassini produite au début du 19e siècle (source SOGEFI)

15 mars 2019

Soutenance de thèse de Marion Giusti

8 mars 2019

Soutenance de thèse de Marie Bidault

4 mars 2019