162 research outputs found
Rapid determination of moment magnitude from the near-field spectra: application to the april 6 2009, L'Aquila seismic sequence
No full textOn April 6th 2009, a magnitude Mw=6.1 earthquake struck the Abruzzi region in central Italy. Despite its moderate size, the earth- quake caused more than 300 fatalities and partially destroyed the city of L’Aquila and many villages in its surroundings. The main shock was preceded by an earthquake swarm that started at the end of 2008, and, by the end of November 2009, more than 16,000 aftershocks with M> 0.5 have been recorded by the INGV seismic network.
Current advances in data transmission and communication yield high quality broadband velocity and strong motion waveforms in near real-time. These data allow for the rapid characterization of earthquake sources in terms of fault geometry, focal depth and seismic moment. Delouis et al. (2009) have developed a methodology for rapid determination of moment magnitude from the near-fields spectra. In this study we test this methodology on the L’Aquila sequence earthquakes for which we have already com- puted the time domain moment tensor solutions (TDMT, Scognamiglio et al., 2010).UnpublishedMontpellier, FRANCE3.1. Fisica dei terremotiope
Rapid determination of moment magnitude from the near-field spectra: application to the april 6 2009, L'Aquila seismic sequence
No full textOn April 6th 2009, a magnitude Mw=6.1 earthquake struck the Abruzzi region in central Italy. Despite its moderate size, the earth- quake caused more than 300 fatalities and partially destroyed the city of L’Aquila and many villages in its surroundings. The main shock was preceded by an earthquake swarm that started at the end of 2008, and, by the end of November 2009, more than 16,000 aftershocks with M> 0.5 have been recorded by the INGV seismic network.
Current advances in data transmission and communication yield high quality broadband velocity and strong motion waveforms in near real-time. These data allow for the rapid characterization of earthquake sources in terms of fault geometry, focal depth and seismic moment. Delouis et al. (2009) have developed a methodology for rapid determination of moment magnitude from the near-fields spectra. In this study we test this methodology on the L’Aquila sequence earthquakes for which we have already com- puted the time domain moment tensor solutions (TDMT, Scognamiglio et al., 2010).UnpublishedMontpellier, FRANCE3.1. Fisica dei terremotiope
Slip distribution on a thrust fault at a plate boundary: the 2003 Chengkung earthquake, Taiwan
No full textRelations between fault and earthquake properties
No full textJ’examine les relations entre propriétés des failles géologiques long-termes et propriétés des forts séismes que produisent ces failles. J’ai compilé les données sismologiques disponibles sur les grands séismes historiques mondiaux, et cartographié, sur images satellitaires, les failles long-termes rompues par ces séismes et les traces des ruptures. L’analyse combinée des données montre que : i) les failles long-termes ont certaines propriétés génériques (organisation des réseaux, segmentation latérale, forme de distribution du glissement cumulé, etc) ; ii) les forts séismes ont également des propriétés communes (similarité de distribution du glissement cosismique, du nombre de segments rompus, de la chute de contrainte sur chaque segment majeur rompu, de la distance relative entre hypocentre et zone de glissement maximum, etc) ; iii) la maturité structurale des failles est la propriété tectonique qui impacte le plus le comportement des forts séismes. Il est probable que cette maturité diminue la friction statique et la complexité géométrique du plan de faille. Elle agit sur la localisation de la zone d’initiation du séisme, sur la localisation et l’amplitude maximum du glissement cosismique, sur la direction de décroissance de ce glissement, sur la « capacité » de la rupture à se propager et donc sur sa vitesse de propagation. Elle dicte le nombre de segments majeurs qui peuvent être rompus, et par conséquent, elle contrôle la longueur totale et la chute de contrainte globale de la rupture. Pour comprendre la physique des forts séismes, il apparaît donc indispensable d’analyser conjointement les propriétés des failles rompues et les propriétés des séismes produits.I examine the relations between the properties of long-term geological faults and the properties of the large earthquakes these faults produce. I have gathered available seismological information on large historical earthquakes worldwide and mapped in detail, on satellite images, both the long-term fault and the rupture traces. The combined analysis of the data shows that: i) long-term faults have a number of generic properties (arrangement of overall fault networks, lateral segmentation of fault traces, form of cumulative slip distribution, etc); ii) large earthquakes also have generic properties (similarity of envelope shape of coseismic slip-length profiles, of decrease in rupture width along rupture length, of number of broken segments, of stress drop on broken segments, of relative distance between hypocenter and zone of maximum slip, etc); iii) the structural maturity of the faults is the tectonic property most impacting the behavior of large earthquakes. The maturity likely acts in reducing both the static friction and the geometric complexity of the fault plane. It partly governs the location of the earthquake initiation, the location and amplitude of the maximum coseismic slip, the direction of the coseismic slip decrease, the rupture propagation efficiency and speed, the number of major fault segments that are broken, and hence the rupture length and its overall stress drop. To understand the physics of earthquakes, it thus seems necessary to analyze jointly the tectonic properties of the broken faults and the seismological properties of the earthquakes
Probabilistic and multi data analysis of large earthquakes source physics
No full textLes séismes sont le résultat de glissements rapides le long de failles actives chargées en contraintes par le mouvement des plaques tectoniques. Il est aujourd'hui établi, au moins pour les grands séismes, que la distribution de ce glissement rapide le long des failles pendant les séismes est hétérogène. Imager la complexité de ces distributions de glissement constitue un enjeu majeur de la sismologie en raison des implications potentielles dans la compréhension de la genèse des séismes et la possibilité associée de mieux anticiper le risque sismique et les tsunamis. Pour améliorer l'imagerie de ces distributions de glissement co-sismique, trois axes peuvent être suivis: augmenter les contraintes sur les modèles en incluant plus d'observations dans les inversions, améliorer la modélisation physique du problème direct et progresser dans le formalisme de résolution du problème inverse. Dans ce travail de thèse, nous explorons ces trois axes à travers l'étude de deux séismes majeurs: les séisme de Tohoku-Oki (Mw 9.0) et de Sumatra-Andaman (Mw 9.1-9.3) survenus en 2011 et 2004, respectivement.Earthquakes are the results of rapid slip on active faults loaded in stress by the tectonic plates motion. It is now establish - at least for large earthquakes - that the distribution of this rapid slip along the rupturing faults is heterogeneous. Imaging the complexity of such slip distributions is one the main challenges in seismology because of the potential implications on understanding earthquake genesis and the associated possibility to better anticipate devastating shaking and tsunami. To improve the imaging of such co-seismic slip distributions, three axes may be followed: increase the constraints on the source models by including more observations into the inversions, improve the physical modeling of the forward problem and improve the formalism to solve the inverse problem. In this PhD thesis, we explore these three axes by studying two recent major earthquakes: the Tohoku-Oki (Mw 9.0) and Sumatra-Andaman (Mw 9.1-9.3) earthquakes, which occured in 2011 and 2004 respectively
Locating co-seismic deformation using multi-GNSS ionospheric sounding
No full textLes grands séismes de subduction, situés dans des zones d'interface Terre-Mer, génèrent les tsunamis les plus destructeurs. Dans les zones faiblement dotées d'équipements de protection comme par exemple au Japon, la sécurité des populations repose entièrement sur des mesures de prévention et sur des systèmes d'alerte aux tsunamis efficaces, alimentés en temps réel par des données d'observation. C'est à ce second volet que cette thèse se propose de contribuer. Les méthodes conventionnelles d'alerte aux tsunamis sont basées sur la télédétection et l'analyse des ondes sismiques pour l'estimation rapide des paramètres du séisme générateur. Les premières évaluations de la menace tsunami sont dans le meilleur des cas complétées par la détection in-situ de la vague et la mesure de sa hauteur par des capteurs de pression. Une information rapide et fiable est critique pour la prédiction du risque de submersion des zones côtières proches ou lointaines.Le travail de thèse ici présenté s'intéresse à fournir des informations rapides, indépendantes et peu coûteuses pour alimenter les systèmes d'alerte tsunami. En effet, au-dessus de l'endroit où un tsunami est initié par un séisme, il produit une empreinte dans l'ionosphère qui peut être caractérisée à l'aide de la technique GNSS. Je m'intéresse à évaluer le potentiel tsunamigène d'un séisme en localisant l'origine de la perturbation atmosphérique. Ce manuscrit se concentre en particulier sur la perturbation acoustique révélée par sondage GNSS de l'ionosphère et développe une technique applicable aux données collectées par une seule station GNSS. Les réseaux de stations GNSS permanentes déployées dans le monde permettent ainsi d'obtenir des mesures d'opportunité ne demandant pas de développer de nouvelles infrastructures dédiées. Par l'étude de ces signaux et la modélisation d'une perturbation acoustique se propageant vers la haute atmosphère, je montre dans ce manuscrit que les observations d'une station multi-GNSS et bi-fréquence relativement proche (<500km) de la source permettent d'estimer la localisation de l'origine de la perturbation à la surface du globe. Enfin, dans le contexte de l'essor des réseaux de stations multi-GNSS, je discute le potentiel de cette méthode innovante pour l'alerte aux tsunamis.Large subduction earthquakes, located in land-sea interface zones, generate the most destructive tsunamis. In areas with little protective equipment, such as Japan, the safety of populations relies entirely on preventive measures and effective tsunami warning systems, fed in real time by observation data. This thesis aims to contribute to the latter aspects. Conventional tsunami warning methods are based on remote sensing and seismic wave analysis for rapid estimation of the generating source parameters, namely the earthquake parameters. Initial assessments of the tsunami threat are ideally complemented by in-situ detection of the wave and measurement of its height by pressure sensors. Rapid, reliable information is critical for predicting the risk of flooding in coastal areas, both in near- and far-field.The presented research works aim at providing rapid, independent and inexpensive information to feed tsunami warning systems. Indeed, above the location where a tsunami is initiated by an earthquake, the sea-surface initial uplift produces an imprint in the ionosphere that can be monitored using GNSS technology. I am interested in assessing the tsunamigenic potential of an earthquake by locating the origin of the atmospheric disturbance. This manuscript focuses in particular on the acoustic disturbance revealed by GNSS sounding of the ionosphere, and develops a technique applicable to data collected by a single GNSS station. The networks of permanent GNSS stations deployed around the world thus make it possible to obtain opportunity measurements that do not require the development of dedicated infrastructures. By studying these signals and modeling an acoustic disturbance propagating towards the upper atmosphere, I show in this manuscript that observations from a relatively close (<500km) from the source, dual-frequency multi-GNSS station can be used to estimate the location of the disturbance's origin on the earth's surface. Finally, in the context of the rise of multi-GNSS station networks, I discuss the potential of this innovative method for tsunami warning
Anatomy of active structures in the vicinity of the interplate contact zone in Ecuador : seismicity constraints
No full textLes modes de glissement sur l'interface de subduction varient du glissement asismique stable à la rupture sismique rapide en passant par des glissements transitoires lents dont la durée s'étend de quelques jours à plusieurs mois. Les séismes qui ont lieu peuvent refléter soit la sismicité de fond, soit des chocs principaux suivis de répliques, soit une organisation en essaim sismique généralement associée à un processus de glissement lent et/ou de diffusion de fluide.La densification des observations sismologiques a encouragé les sismologues à utiliser des algorithmes automatisant la lecture des arrivées des ondes P et S. L'arrivée de l'intelligence artificielle permet notamment la lecture plus précise et plus exhaustive des arrivées P et S. Néanmoins, même ces algorithmes n'évitent pas les fausses détections. Obtenir des catalogues de microsismicité fiables tels que les événements détectés soient bien des séismes est donc un enjeu majeur.Grâce au réseau sismologique qui s'est densifié depuis 2010 dans l'avant-arc équatorien, cette thèse vise à mieux comprendre la relation entre microsismicité et glissement lent ainsi qu'à extraire de la microsismicité des signaux précurseurs d'un séisme de subduction majeur afin d'améliorer la compréhension du cycle sismique.Le premier objectif de cette thèse est de déterminer une méthodologie pour la construction automatique de catalogues de microsismicité les plus exhaustifs possibles et avec la meilleure résolution spatiale. Cette méthodologie utilise des algorithmes d'intelligence artificielle pour la lecture des temps d'arrivée des ondes P et S dont la précision a été comparée aux lectures manuelles. Après détermination des solutions hypocentrales, nous avons développé une procédure de nettoyage du catalogue, essentielle pour éliminer les fausses détections.Cette méthodologie a été appliquée dans un premier temps à un réseau local grâce auquel un essaim sismique a été mis en évidence dans la plaque plongeante synchrone par rapport à un glissement lent de Mw 6.3 qui est localisé sur l'interface de subduction dans l'avant-arc central équatorien. La migration de cette sismicité montre la diversité des processus physiques contrôlant la distribution des séismes, avec l'imbrication de glissement asismique et de diffusion de fluide comme moteur de la sismicité. Dans un second temps, cette méthodologie a été appliquée aux données de l'ensemble des stations de la marge entre 2010 et avril 2016. Ce catalogue a permis d'établir une échelle de magnitude locale dans l'avant-arc et mettre en évidence une segmentation spatiale de la b-value de la relation fréquence - magnitude de Gutenberg-Richter. La b-value est corrélée au couplage intersismique le long de l'interface de subduction. L'augmentation du nombre d'événements et des magnitudes au cours du temps dans la zone englobant la rupture cosismique du séisme de Pedernales de 2016 suggère un signal précurseur pluri-annuel pour ce séisme de subduction.Mots clés : Zone de subduction, essaim sismique, glissement lent, migration de la sismicité.Slip modes at the subduction interface range from stable aseismic slip to rapid seismic rupture, via slow transient slip lasting from a few days to several months. The earthquakes that occur may reflect either background seismicity, main shocks followed by aftershocks, or seismic swarms generally associated with slow slip and/or fluid diffusion processes.The increasing density of seismological observations has encouraged seismologists to use algorithms that automate the reading of P and S wave arrivals. Artificial intelligence, in particular, enables more accurate and exhaustive reading of P and S arrivals. However, even these algorithms do not prevent false detections. Obtaining reliable microseismicity catalogs so that the detected events are indeed earthquakes is therefore a major challenge.Thanks to the seismological network in the Ecuadorian forearc, which has become denser since 2010, this thesis aims to better understand the relationship between microseismicity and slow slip, as well as to extract from microseismicity the precursor signals of a major subduction earthquake in order to improve our understanding of the seismic cycle.The first objective of this thesis is to determine a methodology for the automatic construction of microseismicity catalogs that are as exhaustive as possible and with the best spatial resolution. This methodology uses artificial intelligence algorithms to pick P and S-wave arrival times, the accuracy of which has been compared with manual readings. Following hypocentral determination, we developed a catalog cleaning procedure to remove false detections.This methodology was first applied to a local seismic network that revealed a seismic swarm located within the subducting plate synchronous to a Slow Slip Event of Mw 6.3 located on the subduction interface in the central Ecuadorian forearc. Seismicity migration shows that physical processes controlling the distribution of earthquakes are diverse, with the interplay of both aseismic slip and fluid diffusion. In a second phase, this methodology was applied to data acquired by all stations on the margin between 2010 and April 2016. The derived catalog has enabled us to establish a local magnitude scale in the forearc and highlight a spatial segmentation of the b-value. The b-value, an indicator of the Gutenberg-Richter frequency-magnitude relationship, correlates with interseismic coupling along the subduction interface. The increase in the number of events and magnitudes over time in the zone encompassing the coseismic rupture of the 2016 Pedernales earthquake suggests a multi-year precursory signal for this subduction earthquake.Keywords: Subduction zone, seismic swarm, slow slip, seismicity migratio
Speeding up tsunami forecasting to boost tsunami warning in Chile
No full text© Author(s) 2019.Despite the occurrence of several large earthquakes during the last decade, Chile continues to have a great tsunamigenic potential. This arises as a consequence of the large amount of strain accumulated along a subduction zone that runs parallel to its long coast, and a distance from the trench to the coast of no more than 100 km. These conditions make it difficult to implement real-time tsunami forecasting. Chile issues local tsunami warnings based on preliminary estimations of the hypocenter location and magnitude of the seismic sources, combined with a database of pre-computed tsunami scenarios. Finite fault modeling, however, does not provide an estimation of the slip distribution before the first tsunami wave arrival, so all pre-computed tsunami scenarios assume a uniform slip distribution. We implemented a processing scheme that minimizes this time gap by assuming an elliptical slip distribution, thereby not having to wait for the more time-consuming fini
- …
