1,721,064 research outputs found
Rapid and robust analysis of GPS solutions for tectonics
No full textLe Global Positioning System (GPS) a de nombreuses applications scientifiques. En géophysique de précision, il est utilisé pour déterminer les mouvements des plaques tectoniques, quantifier la déformation aux frontières des plaques ou dans le domaine intraplaque, ou bien détecter les signaux transitoires associés au cycle sismique. Aujourd'hui, la surface du globe est recouverte de milliers de stations GPS permanentes permettant de générer les séries temporelles de coordonnées de stations GPS et de suivre en continu les mouvements de l'écorce terrestre. Mon travail de thèse se situe dans le contexte du développement de grands réseaux GPS et GNSS (Global Navigation Satellite System) permanents. Par exemple, le réseau GEONET (GNSS Earth Observation Network System) du Japon comprend plus de 1000 stations, le réseau du Plate Boundary Observatory comprend lui aussi environ 1200 stations dans l'ouest des États Unis. A une échelle plus locale, les réseaux permanents en Europe possèdent environ 300 stations, et celui de Taïwan, plus de 400 stations. Des nombreuses difficultés se posent en pratique pour réaliser des séries temporelles précises et analyser les solutions de ces grands réseaux GPS permanents. Une première difficulté réside dans l'expression des solutions journalières dans un repère précis et stable dans le temps. Le grand nombre de points et la longueur des séries temporelles maintenant disponibles rendent les calculs lourds en temps. Des erreurs dans les solutions journalières ou dans la solution de référence peuvent biaiser l'estimation des paramètres de la transformation et dégrader la précision des séries temporelles obtenues. A l'étape de l'analyse des séries temporelles, on rencontre fréquemment plusieurs problèmes causés soit par des causes artificielles ou des mouvements géophysiques parfois complexes. La détection de ces problèmes et leur résolution dans les séries temporelles GPS de plus d'une décennie d'observation par une approche manuelle n'est plus possible et des algorithmes d'analyse automatique doivent être développés. L'objet de ma thèse est de déterminer des approches, des méthodes et des algorithmes robustes permettant (1) la réalisation rapide et précises de séries temporelles de position (2) l'identification rapide des problèmes présents dans les séries temporelles GPS (3) la résolution automatique des problèmes les plus courants (4) la manipulation facile des séries temporelles pour extraire les paramètres utiles aux analyses géophysiques. Dans ce travail, je présente tout d'abord une approche basée sur la norme L1 pour estimer les paramètres de transformations des solutions libres vers une solution de référence. Ensuite, je présenterai différents algorithmes de recherches automatiques d'erreurs et de détection, estimation, corrections des sauts. Enfin, je montrerai comment ces algorithmes peuvent être utilisés dans un modèle général des séries temporelles pour obtenir une analyse automatique et par exemple, extraire les paramètres des déformations co- et post-sismiques. Les essais méthodologiques ont été en premier lieu testés sur le réseau national GPS permanent français RENAG et une solution combinée des réseaux GPS de Taïwan. Ces deux applications permettent d'évaluer la capacité des méthodes développées à obtenir des vitesses précises et modéliser des mouvements complexes liées au cycle sismique.The development of the Global Positioning System (GPS) allows numerous applications in Science. In high precision geophysics, GPS is used to determine the motion of tectonic plates, to quantify the plate-boundary and intra-plate deformations, and detect the time variable deformation associated with the seismic cycle. Today, the Earth’s surface is covered with thousands of permanent GPS stations allowing to generate the position time series of GPS stations and continuously monitor the earth’s crust displacement. My thesis takes place in the context of the development of large permanent GPS networks. For example, the Japan GEONET (GNSS Earth Observation Network System) network includes over 1000 stations, the Plate Boundary Observatory (PBO) network that includes about 1200 stations in the western United States. At a smaller scale, the GPS permanent network in Europe comprises about 300 stations, and in Taiwan more than 400 stations. The analysis of permanent GPS networks faces many difficulties mainly that falls into two categories: at the step of transformation of the free daily solutions into the reference solution (reference frame definition), the large number of points and length of the time series makes the calculation time consuming. It is furthermore subject to errors in either free or the reference solution, possibly biasing the transformation parameters estimates and ultimately decreasing the accuracy of final time series. At the step of GPS time series analysis, either artificial or geophysical signals can cause non-linear motion, offsets causing bias in the estimated velocities. The detection of these problems and their resolution in the GPS time series with decades of observations with a manual approach is difficult, if not impossible. The subject of my thesis is to define rapid and robust approaches, methods and algorithms for (1) the rapid determination of time series, (2) the identification of problems in the derived time series (3) the automatic resolution of most common problems, (4) the easy manipulation of time series enabling the user extract the parameters useful for the geophysical analysis, for instance the co- and post-seismic displacements. The methodologies developed are tested using the solutions for the RENAG network (French National GPS Network) and the GPS Taiwan network. The first analysis aims at assessing the capability to derive high precision velocity, while the Taiwan network defines a good test case to extract and modelize signals associated with the earthquake cycle
Vers une vision dynamique du glissement sur les failles : les processus asismiques
No full textPour mieux comprendre le comportement des failles, et donc peut-être un jour prévoir les grands séismes, il est nécessaire d'étudier tous les phénomènes qui s'y déroulent. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux glissements asismiques, bien plus fréquents que les grands séismes, et qui contribuent à une partie importante du budget de glissement le long des failles. Le premier objectif de cette thèse était de mieux documenter la dynamique des glissements asismiques au cours du temps et d'identifier ses possibles interactions avec la sismicité. Le second objectif était de mesurer l'étendue et la fréquence des petits séismes lents, encore peu étudiés aujourd'hui. Avec une nouvelle méthode de modélisation spatio-temporelle des données GNSS, nous nous sommes intéressés au glissement post-sismique du grand séisme Mw 8.3 d'Illapel qui a eu lieu en 2015 le long de la subduction Chilienne, puis à une séquence mixant des séismes de taille intermédiaire et des glissements asismiques, qui a eu lieu en 2020 dans la région d'Atacama au Chili. Pour le séisme d'Illapel, nous montrons que le glissement post-sismique se développe à la périphérie de la zone de rupture. Cependant, une partie du glissement asismique a lieu dans la région rompue par le séisme, une observation qui remet en question les modèles classiques proposés pour décrire les propriétés frictionnelles des failles. Nous montrons également que le glissement post-sismique est très dynamique, avec plusieurs modulations dans le temps. En se développant le long de la faille, il est capable de conduire des aspérités à la rupture, à travers des répliques de magnitude 6.8-6.9. Pour la première fois, nous montrons aussi que le glissement post-sismique et un séisme lent peuvent avoir lieu simultanément et au même endroit. Ces résultats mettent en lumière une organisation spatiale et temporelle des glissements sismique et asismique dans les régions où le couplage intersismique est hétérogène. L'étude de la séquence d'Atacama illustre un processus où glissements sismique et asismique interagissent au cours du temps, expliquant la rupture de répliques de magnitudes proches de celle du choc principal pendant la première journée. Le glissement asismique qui s'ensuit est anormalement élevé. Il suggère aussi une réactivation du glissement dans une zone où un séisme lent a eu lieu en 2014. Enfin, je présente un outil de détection semi-automatique de petits séismes lents, que nous avons appliquons à la subduction Équatorienne. Des résultats préliminaires suggèrent que les petits séismes lents peuvent être bien plus fréquents que ce qui est documenté aujourd'hui, démontrant l'importance de les étudier.Great earthquakes are rare. The opportunity to observe and study them is therefore limited. However, in order to better understand the behavior of faults, and thus perhaps one day better predict these great earthquakes, it is necessary to study all the phenomena that take place on them. In this thesis, we focus on aseismic slip, much more frequent than great earthquakes, and in particular in afterslip and slow slip events along the South American subduction zone. The first objective of this thesis was to better document the dynamics of aseismic slip over time and to identify its possible interactions with seismicity. The second objective was to measure the extent and frequency of small, slow slip events, which are still little studied today. With a new method of spatio-temporal modeling of GNSS data, we focused on the afterslip of the great Mw 8.3 Illapel earthquake (Chile) that took place in 2015, and the afterslip of an intermediate sequence that took place in 2020 in the Atacama region of Chile. We showed that afterslip could occur in the region where large earthquakes rupture, demonstrating a hybrid seismic-aseismic behavior of velocity-weakening asperities. We also showed that it was very dynamic. As it develops along the fault, it is able to drive velocity-weakening asperities to rupture, triggering aftershocks of magnitude 6.8-6.9. For the first time, we show that afterslip and a slow slip event can occur simultaneously and at the same location. We also highlight some spatial and temporal organization of seismic and aseismic slip in regions with heterogeneous interseismic coupling, demonstrating that they interact with each other. Specifically, we propose that these interactions reflect the location of velocity-weakening asperities along faults. We also show that the intermediate Atacama sequence (Mw 6.5-6.9) is triggered by aseismic slip, and probably by a slow slip event. Finally, by developing a semi-automatic detection tool for small slow slip events, which we have applied to the Ecuadorian subduction zone, we show that small slow slip events may be much more frequent than currently documented, demonstrating the importance of studying them
Geodetic observation and modelling of fault deformation in the Tibetan Plateau
No full textLa convergence continue des plaques entre l'Inde et l'Eurasie au cours des ∼40 millions d'années a créé le plateau tibétain, une région avec une altitude moyenne de ~4500 m, une superficie de plus de 600×1000 km2, et des failles actives et une déformation crustale s'étendent sur plus de 2000 km Asie centrale. Environ la moitié des 36 à 40 mm/a de l’Inde vers le nord se répartit dans le plateau tibétain, ce qui entraîne un épaississement, un raccourcissement, des plis et des systèmes de failles complexes. La déformation crustale active provoque divers styles d'accumulation et de libération de déformation sur les failles crustales, exprimées sous la forme de comportements de failles ou de cycles sismiques distincts. L'étude de la déformation des failles crustales et des cycles sismiques sur le plateau tibétain à l'aide de la géodésie spatiale, c'est-à-dire le système de positionnement global (GPS) et l'interférométrie radar à ouverture synthétique (InSAR), a commencé il y a 30 ans. Actuellement, la géodésie à haute résolution spatio-temporelle nous fournit des données abondantes et une résolution suffisante pour étudier la déformation de la surface du sol associée aux processus du cycle sismique.Dans cette dissertation, je me concentre sur la déformation intersismique le long de trois grands systèmes de failles de glissement du plateau tibétain, la faille Altyn Tagh, le système de failles Haiyuan et le système de failles Xianshuihe-Anninghe-Zemuhe-Xiaojiang (XAZX). J'utilise les observations géodésiques GPS (1999–2018) et InSAR (2003–2016), ainsi que les modèles de dislocations 2D et de blocs 3D, pour inverser les taux de glissement et le couplage des failles intersismiques, évaluer le risque sismique et étudier les cycles sismiques le long de ces failles ; étudier en outre la cinématique de la déformation à travers le plateau tibétain. Mes résultats montrent des taux de glissement allant de ~2 à ~12 mm/a, un couplage de failles intersismiques très hétérogène (coexistant complètement verrouillé avec un fluage total), un potentiel sismique distinct et différents cycles de tremblement de terre le long de ces failles. En particulier, j'identifie deux et un nouveaux segments rampants asismiques le long du système de faille Haiyuan et de la faille Xianshuihe respectivement. Mes résultats d'observation et de modélisation géodésiques démontrent la diversité spatio-temporelle et la complexité de la déformation interstismique des failles dans le plateau tibétain, mettent en évidence l'importance de considérer la déformation verticale dans InSAR et permettent une compréhension nouvelle et approfondie des cycles sismiques le long des trois failles ci-dessus systèmesOngoing plate convergence between India and Eurasia during the past ∼40 million years has created the Tibetan Plateau, a region with average elevation of ~4500 m, area of over 600×1000 km2, and active faulting and crustal deformation extends more than 2000 km into central Asia. Approximately one-half of India’s 36–40 mm/a northward motion is partitioned in the Tibetan Plateau, resulting in crustal thickening, shortening, folds, and complex fault systems. The active crustal deformation cause diverse styles of strain accumulation and release on crustal faults, expressed as distinct faulting behavior or earthquake cycles. Investigating into crustal fault deformation and earthquake cycles in the Tibetan Plateau using space-based geodesy, i.e., Global Positioning System (GPS) and Synthetic Aperture Radar Interferometry (InSAR), has started 30 years ago. Currently, high spatial-temporal resolution geodesy provides us with abundant data and sufficient resolution to study the ground deformation associated with earthquake cycle processes.In this dissertation, I focus on the interseismic deformation along three boundary large strike-slip fault systems of the Tibetan Plateau, the Altyn Tagh fault, the Haiyuan fault system and the Xianshuihe-Anninghe-Zemuhe-Xiaojiang fault system (XAZX). I use GPS (1999-2018) and InSAR (2003-2016) geodetic observations, along with 2D dislocation and 3D block models, to invert for slip rates and interseismic fault coupling, assess seismic hazard and investigate earthquake cycles along these faults; moreover, study the kinematics of deformation across the Tibetan Plateau. My results show slip rates ranging from ~2 to ~12 mm/a, highly heterogeneous interseismic fault coupling (fully locked coexist with fully creeping), distinct seismic potential and different earthquake cycles along these faults. In particular, I identify two and one new aseismic creeping segments along the Haiyuan fault system and the Xianshuihe fault respectively. My geodetic observation and modeling results demonstrate the spatio-temporal diversity and complexity of interseismic fault deformation in the Tibetan Plateau, highlight the significance of considering vertical deformation in InSAR, and allow a new and in-depth understanding of earthquake cycles along the above three fault systems
Earthquake cycle and continental deformation along the Peruvian subduction zone
No full textLa zone de subduction entre les plaques Nazca et Amérique du Sud est une des régions les plus actives de notre planète. De grands tremblements de terre et tsunamis associés se produisent de façon récurrente presque tout au long de sa marge. Néanmoins, le segment de subduction au nord du Pérou (de lat.3oS à 9oS) est resté le seul segment sismiquement silencieux depuis les premières informations historiques sur les séismes qui remontent au XVème siècle. Avant les travaux présentés dans ce manuscrit, aucune information sur les processus accommodant la convergence de la plaque Nazca vers le continent Sud-Américain n’était disponible le long du segment de 1000km au nord Pérou et sud Equateur. Les techniques de géodésie spatiale, en particulier le GPS/GNSS, nous permettent de quantifier les mouvements à la surface de la plaque supérieure avec une précision millimétrique. Ces mesures, couplées à l'utilisation de modèles élastiques, nous permettent de déterminer le niveau du couplage intersismique le long de l'interface entre les plaques. Le but de ma thèse est d'étudier le cycle sismique et la déformation continentale le long de la zone de subduction du Pérou, avec un intérêt particulier pour son segment nord. Nous utilisons des mesures GPS acquises depuis 2008 dans le cadre d'un projet international (le projet Andes Du Nord, ANR- ADN). Le champ de vitesse GPS obtenu couvre l’ensemble de la marge de subduction péruvienne, avec des mesures dans la cordillère et dans une moindre mesure dans la région sub-Andine. L'analyse et la modélisation du champ de vitesse GPS ont permis d'obtenir les résultats suivants: Premièrement: nous mettons en évidence l'existence d'un nouveau domaine continental, que nous avons baptisé comme le sliver Inca et qui est en translation a une vitesse de 4-5 mm/an en direction sud-est par rapport au craton Sud Américain. Le sliver Inca s’étend tout le long de la marge péruvienne.The Nazca/South American subduction zone is one of the most active regions on Earth. Large earthquakes and associated tsunamis occur recurrently almost all along its margin. Nevertheless, the ~1000 km long (from lat.2oS to 9oS) segment in northern Peru and southern Ecuador subduction has remained in relative seismic silence for at least the past five centuries. Before the work presented in this thesis, no information about the processes accommodating the convergence was available for this region and it was impossible to answer whether it could host a great Mw>8.5 earthquake in future or not. Nowadays, spatial geodesy, and more specifically GPS/GNSS enable us to quantify the surface displacement on the overriding plate with millimeter accuracy. Geodetic measurements together with the use of elastic models allow us to determine the amount of interseismic coupling at the plate interface. My thesis focuses on the seismic cycle and the continental deformation along the Peruvian subduction margin, with particular interest along its northern and central segments. We use GPS measurements acquired since 2008 in the frame of an international French-Peruvian- Ecuadorian project (the Andes Du Nord project, ADN). Our GPS velocity field covers the entire Peruvian subduction margin, with measurements in the Andean cordillera and part of the sub-Andean region. Modeling of GPS velocity field show the existence of a new tectonic microplate that we baptized as the Inca Sliver, which is in southeastward translation a rate of 4-5 mm/yr with respect to stable South America
Neotectonics and kinematics of continental deformation in Ecuador
No full textSitué dans le contexte d’une subduction rapide, (vitesse de convergence de 6-8 cm/an), l’Equateur est particulièrement exposé au risque sismique. La composante de la sismicité qui est directement attribuée au processus de subduction est depuis quelques années l’objet de nombreuses études, mais la sismicité “indirecte” due aux processus de déformation dans la plaque supérieure reste peu étudiée. Pourtant, les populations sont directement exposées à cette séismicité intracontinentale, qui reste dangereuse en raison de sa faible profondeur et distance aux zones densément peuplées.Le premier objectif de cette thèse est l’étude de la cinématique régionale, dominée par la présence d’un grand système de failles continentales décrochantes qui s’étend depuis la marge active (Golfe de Guayaquil) jusqu’à la frontière Colombienne. De nombreuses failles associées au processus d’extrusion du Bloc Nord Andin montrent une trace géomorphologique très nette mais ne sont pourtant pas cartées car les accès terrain ne permettent pas de conclure sur leur activité. L’analyse des photos aériennes, d’images satellite et de MNT à différentes échelles nous a permis d’établir tout d’abord un catalogue tectonique des structures majeures, homogène et systématique, puis de déterminer la cinématique de la plupart des structures actives en Equateur à l’échelle Quaternaire. De plus, nous avons intégré l’information sismologique (sismicité et mécanismes au foyer) et géodésique disponible à partir des réseaux nationaux de l’Equateur. Ceci nous a permis d’apporter des contraintes cinématiques sur le fonctionnement de ces structures et comparer les processus de déformation instantanés et cumulés à l’échelle du Quaternaire. Le système tectonique majeur d’Equateur Chingual-Cosanga-Pallatanga-Puná (CCPP) montre une vitesse moyenne de 7 à 8 mm/an par rapport à Sud Amérique. Les structures qui le définissent sont principalement transpressives dextres, avec une distribution nette de la composante décrochant sur les failles de direction NE-SW, et de la composante inverse sur les structures plutôt NS. Ce système tectonique majeur permet l’extrusion vers le nord du Bloc Nord-Andin. Notre interprétation implique l’existence et la définition d’un nouveau microbloc, isolé sur le flanc Ouest de la structure CCPP, qui est limité à l’ouest par les systèmes chevauchants de Quito et Latacunga, et à l’est par les failles du système Chingual Cosanga, depuis environ 3 Ma.Dans un deuxième temps, l’analyse des marqueurs morphologiques de la déformation et de l’évolution des réseaux de drainage associée à un travail de détail sur le terrain et de datations nous ont permis d’étudier cette deuxième région particulière des Andes d’Equateur. Le système de chevauchements de Quito est formé par des failles inverses aveugles qui produisent en surface une série de plis en échelon à vergence Ouest dans les dépôts volcaniques Quaternaire. Cette cinématique est confirmée par l’analyse de la sismicité superficielle et locale, et les mécanismes au foyer issus du réseau national RENSIG. Les données GPS montrent un taux de raccourcissement EW de 4 mm/an, accommodé sur cette structure compressive particulièrement active à l’échelle régionale. En profondeur le système de faille de Quito se connecte probablement vers l’ouest à l’ancienne suture, qui marque la limite des terrains océaniques accrétés au continent. L’analyse du réseau de drainage souligne de plus la propagation du système de failles de Quito vers le nord et vers l’Est, depuis le Quaternaire récent.Pour finir, à partir de ces nouveaux modèles locaux et régionaux de déformation Quaternaire pour l’Equateur, nous avons caractérisé et défini 19 nouvelles sources sismogéniques pour la croûte continentale. Cet apport permettra d’intégrer la tectonique active dans les futurs calculs d’aléa sismique pour aider à la définition du risque sur le territoire Equatorien.Located in the Northern Andes along the active subduction zone of the Nazca plate beneath the South American continent, Ecuador is highly exposed to seismic risk. Moreover, the upper plate is actively deforming and faults responsible for crustal earthquakes are poorly known, showing the need to take them into account in modern assessments of seismic hazard.Our first objective is then the study of regional active faults and their kinematics, in Ecuador. Systematic analysis of air photos and satellite imagery, as well as geomorphic evidences gathered at different scales along these structures permitted us to obtain a regional tectonic map. Each observation was taken in account if also confirmed on digital terrain models (DTM) and field data. Finally this first step permitted to establish a first up-to-date and homogeneous catalog of major tectonic structures, active at the Quaternary time scale, consistent over the entire territory. We also determined the sense of motion of these active faults in Ecuador. Additionally, we integrate the seismic (instrumental and historical seismicity together with focal mechanisms for the higher magnitude events) and geodetic data available from national, global networks and field work to derive consistent kinematics models. Finally, the kinematics of each segment is compared to the instantaneous and cumulated Quaternary deformation.We are thus able to document a major tectonic system in Ecuador: the Chingual-Cosanga-Pallatanga-Puná fault system, showing a relative velocity of 7-8 mm/yr. with respect to South America. The deformation is characterized mainly by a combination of dextral NE-SW transpressive faults and reverse NS faults. This system accommodates the northward tectonic extrusion of the North Andean Block. Our interpretation implies the existence and definition of a new micro block, isolated on the western flank of the CCPP structure, bounded on the west by the thrust fault system of Quito and Latacunga and to the east by the Chingual-Cosanga faults, probably active over the past 3 million years.In a second step, the analysis of the evolution of the drainage system and its interaction with the active tectonic deformation, together with focused sampling and dating was applied to the study of a particular region of the Andes of Ecuador: the Latacunga and Quito micro-block together with the Quito faults system. The Quito reverse faults system consists of blind thrust faults that outcrop at the surface as a series of en-echelon folds, dipping west and affecting Quaternary volcanic deposits. This kinematics is further confirmed by the analysis of surface and local seismicity and focal mechanisms provided mainly by the national network RENSIG. Available GPS data show a EW convergence at a rate of 4 mm/yr, which is accommodated on the Quito fault system, and particularly active at a regional level. At depth the Quito fault system is probably connected to the west to the old suture, which marks the limit of oceanic terranes accreted to the continent. The analysis of the drainage system has allowed us to highlight the propagation of Quito fault system eastward and northward during the Quaternary.To conclude from the new local and regional models of Quaternary deformation in Ecuador, we have characterized and defined new seismic sources for the continental crust. Each source corresponds to a characteristic magnitude value and deformation model. This contribution integrates active tectonics as should be done in future seismic hazard calculations to help better quantity seismic hazard on Ecuadorian territory
Current kinematics in the Northern Andes by GPS
No full textLa région des Andes du Nord est un domaine continental situé à l'extrême nord-ouest de la plaque sud-américaine. Cette région, longue de ~2200 km et large de 300 à 1000 km, est un laboratoire naturel pour l'étude du partitionnement de la déformation, du cycle sismique, et de la collision des domaines continentaux. La convergence rapide et oblique de la plaque Nazca sous l'Amérique du sud induit (1) une déformation élastique associée au blocage partiel de l'interface de subduction le long de la marge équatoriano-colombienne et (2) une contrainte de cisaillement à long-terme, qui se traduit par un mouvement de translation du Sliver Nord Andin (NAS) vers le nord-est par rapport à la plaque Sud-Amérique. De plus, la convergence du NAS produit également une diversité de la sismicité interplaque et intraplaque, observée depuis la fin du 19ème siècle. Par ailleurs, la collision vers l'est du bloc Panama et la subduction de la plaque Caraïbe induisent des déformations qui dominent la cinématique dans la partie nord du NAS. Les techniques de géodésie spatiale, en particulier les mesures par GPS/GNSS, permettent de quantifier les mouvements à la surface terrestre avec une précision millimétrique. L'intégration de ces mesures avec des modèles élastiques nous permet d'apporter des informations sur la cinématique et sur le niveau de couplage inter-sismique le long de l'interface de subduction. Cette thèse est consacrée à l'étude de la phase inter-sismique du cycle sismique avec un intérêt particulier pour la déformation continentale autour et au sein du NAS. L'objectif est d'affiner la cinématique de la plaque Nazca et du Sliver Nord Andin. Pour cela, les mesures GPS acquises par divers instituts de recherche et la collaboration Franco-équatorien (projets ADN et S5, Laboratoire Mixte International SVAN), entre 1994.0 et 2019.9 sont utilisées pour dériver un nouveau champ de vitesse horizontale à l'échelle continentale. L'analyse et la modélisation de ce champ de vitesse sont centrées sur deux axes principaux qui conduisent à la construction du premier modèle cinématique de blocs élastiques pour le NAS et les régions voisines. Ce modèle résout simultanément les rotations rigides des blocs et la distribution de couplage inter-sismique sur les interfaces de subduction, fournissant des taux de glissement des failles crustales cohérents avec la cinématique dérivée. En ce qui concerne la plaque océanique Nazca, nous proposons un nouveau pôle d'Euler qui décrit son mouvement actuel par rapport à l'Amérique du sud. Ce pôle a été estimé à partir de 5 sites GPS continus qui couvrent la quasi-totalité de la plaque. Notre analyse montre que les données sont compatibles avec la cinématique d'une seule plaque rigide (wrms = 0.6 mm/an). Notre pôle prédit un taux de convergence maximal de 65.5 ± 0.8 mm/an à la latitude ~30°S le long de la fosse chilienne, qui diminue à 50.8 ± 0.7 mm/an au nord de la Colombie, et à 64.5 ± 0.9 mm/an au sud du Chili. Cette étude révèle aussi que la composante est de la vitesse à l'île de Robinson Crusoé (latitude ~33.6°S) est ~4 à 5 mm/an plus rapide que le mouvement général de la plaque, en raison de la relaxation visco-élastique à la suite du séisme de Maule au Chili de magnitude Mw 8.8 en 2010. Le modèle cinématique obtenu pour les Andes du Nord confirme que les mouvements relatifs entre les plaques Nazca/SOAM et Caraïbes/SOAM ne sont pas accommodés sur le continent par un seul système de failles. Nous mettons en évidence une déformation interne de 2-4 mm/an, localisée sur des failles secondaires actives (les systèmes de failles Oca-Ancon, Santa Martha-Bucarmanga, Romeral et Latacunga-Quito-El Angel). Ces failles limitent des blocs tectoniques et définissent la rotation de 6 blocs. La limite orientale du NAS est définie par un système transpressif latéral dextre qui accommode 5 à 17 mm/an. Notre modèle quantifie l'ordre de grandeur des mouvements accommodés par la collision du bloc Panama avec le NAS sur des [...]The Northern Andes is a continental domain located at the northwestern edge of the South American Plate. This ~2200 km long and 300 to 1000 km wide region defines a natural laboratory for various studies of divers processes, including deformation partitioning, inter-seismic coupling, and continental collision. The oblique and fast convergence of the Nazca plate beneath South America induces (1) elastic deformation induced by spatially variable locking at the subduction interface along the Equatorian-Colombian margin and (2) long-term shear stress, which results in a translation-like motion of the North Andean Sliver (NAS) towards northeast with respect to the South American plate. Furthermore, Nazca plate convergence also produces a diversity of interplate and intraplate seismicity, which has been observed since the 19th century. In the northwestern Andes, eastward collision of the Panama block against the NAS and the Caribbean subduction induce deformation that dominates the kinematics at the northern part of the NAS. Spatial geodesy techniques, in particular GPS/GNSS measurements, make it possible to quantify movements on the earth's surface with millimeter accuracy. The integration of these measurements with elastic models allows us to provide information about the kinematics and the inter-seismic coupling distribution at the subduction interface. This thesis focuses on studying the inter-seismic phase of the seismic cycle with a particular interest in the continental deformation along and within the NAS. The aim is to improve the kinematic models for the Nazca plate and the North Andean Sliver. For that, GPS measurements collected by several research institutes and the Franco-Ecuadorian collaboration (ADN & S5 projects, SVAN International Joint Laboratory), between 1994.0 and 2019.9 are used to derive a new and more refined horizontal velocity field at the continental scale. The analysis and modeling of this velocity field is centered on two main axes allowing to build the first kinematic elastic block model for the NAS and neighboring regions. This model simultaneously solves for rigid block rotations and spatially variable coupling at the subduction interfaces, providing crustal fault slip rates consistent with the derived kinematics. First, we propose a new Euler pole that describes the current motion of the Nazca plate with respect to South America. This pole is estimated from continuous measurements at 5 GPS sites, spatially sampling the entire plate. Our results show that GPS data are compatible with the kinematics of a single rigid plate (wrms = 0.6 mm/yr). Our pole predicts a maximum convergence rate at 65.5 ± 0.8 mm/yr at latitude ~30°S along the Chile trench, decreasing to 50.8 ± 0.7 mm/yr in northern Colombia, and 64.5 ± 0.9 mm/yr in southern Chile. A second-order result for the Nazca plate is that the velocity east component of Robinson Crusoe Island (latitude ~33.6°S) is ~4-5 mm/yr faster than the overall motion of the plate, which is induced by the visco-elastic relaxation following the Maule Mw 8.8 2010 earthquake in Chili. Secondly, our kinematic model for the northern Andes confirms that the Nazca/SOAM and Caribbean/SOAM relative motions are not accommodated inland by a single fault system. We find internal deformation at 2-4 mm/yr accommodated on active secondary faults (the Oca-Ancon, Santa Martha-Bucaramanga, Romeral, and Latacunga-Quito-El Angel faults). These faults bound tectonic blocks and define the rotation of 6 blocks. The NAS eastern boundary is found to be a right-lateral transpressive system accommodating 5 to 17 mm/yr of motion. Our model also quantifies the motion accommodated by the Panama block with respect to the NAS on active structures that we propose as new boundaries for these two continental domains. Relative motions take place at 6 mm/yr along the Uramita fault and 15 mm/yr in the Eastern Panama Deformed Zone. We also note that ~1 cm/yr of the Panama motion is transferred […
Improving earthquake forecast models for PSHA with geodetic data, applied on Ecuador
No full textL'évaluation probabiliste de l’aléa sismique (PSHA) s'appuie sur des modèles de prédictions sismiques long terme et des modèles de mouvements du sol. Jusqu'à présent, les données géodésiques sont restées sous-utilisées dans le cadre du PSHA, bien qu'elles fournissent des informations uniques et sans précédent sur les taux de déformation des structures tectoniques, de l'échelle locale à l'échelle régionale. L'objectif de cette thèse est d'améliorer les modèles de récurrence des séismes en incluant quantitativement les informations dérivées des mesures géodésiques, avec une application à l'Équateur, un pays exposé à la fois aux séismes de faible profondeur de la croûte terrestre et aux mégathrusts de la zone de subduction. Le deuxième chapitre présente la construction d'un modèle probabiliste d'aléa sismique pour l'Équateur, en utilisant la sismicité historique et récente, les connaissances actuelles sur la tectonique active, la géodynamique et la géodésie. J'ai contribué à cet effort collectif de deux manières : 1) la création de catalogues sismiques à partir d'ensembles de données sismiques mondiales ; 2) l'établissement de taux de glissement moyens sur un ensemble de failles crustales simplifiées, à partir des vitesses GPS. Les calculs d'aléas effectués à l'échelle du pays indiquent que les incertitudes sont plus grandes pour les sites de la côte nord et le long des failles de la Cordillère. Le troisième chapitre de cette thèse se concentre sur la détermination du potentiel sismique du système de failles de Quito. La ville de Quito est traversée par une faille inverse de ∼60-km de long, représentant un risque important en raison de la forte densité de population. Nous contraignons l'accumulation actuelle des contraintes associées au système de failles avec les données GPS et l'analyse du radar à ouverture synthétique (PS-InSAR). Les modèles de blocage variables dans l'espace en 3D montrent qu'une grande partie de la faille subit actuellement un glissement à faible profondeur, réduisant ainsi l'énergie disponible pour les futurs séismes, ce qui a un impact significatif sur les calculs d'aléa. Dans le dernier chapitre de cette thèse, nous évaluons la capacité des données géodésiques à contraindre les modèles de récurrence des séismes pour la zone de subduction dans le nord de l'Équateur. À l'aide de modèles de couplage intersismique, nous mesurons le taux annuel d'accumulation du déficit de moment sur l'interface et identifions les incertitudes liées à la conversion en termes de relâchement du moment sismique total. Sur la base d'un catalogue de séismes nouvellement développé, nous proposons d'établir des modèles de récurrence qui correspondent à la fois aux taux de sismicité basés sur le catalogue et au budget du moment géodésique. Nous établissons un arbre logique pour explorer les incertitudes sur les taux de sismicité et sur le budget du moment géodésique à libérer lors des séismes. L'exploration de l'arbre logique conduit à une distribution des magnitudes maximales Mmax possibles délimitant le modèle de récurrence des séismes ; nous n'extrayons que les modèles qui fournissent des Mmax compatibles avec la longueur du segment interface. Cette nouvelle méthode permet 1) d'identifier quelle forme de modèle de récurrence est adaptée à la subduction équatorienne ; 2) de générer une distribution de modèles de récurrence équilibrés en termes de moments représentatifs des incertitudes et de propager cette incertitude jusqu'aux spectres à risque uniforme (UHS) ; et 3) d'évaluer une gamme de valeurs pour la composante sismique du glissement sur l'interface. Compte tenu de la disponibilité récente d'une quantité massive de données géodésiques, cette nouvelle approche pourrait être utilisée dans d'autres régions du monde pour développer des modèles de récurrence cohérents à la fois avec la sismicité passée et la déformation tectonique mesurée.Probabilistic Seismic Hazard Assessment (PSHA) relies on long-term earthquake forecasts, and ground-motion models. Up to now, geodetic data has been rather under-used in PSHA, although it provides unique and unprecedented information on the deformation rates of tectonic structures from local to regional scales. The aim of this PhD thesis is to improve earthquake recurrence models by quantitatively including the information derived from geodetic measurements, with an application to Ecuador, a country exposed both to shallow crustal earthquakes and megathrust subduction events. The second chapter presents the building of a probabilistic seismic hazard model for Ecuador, using historical and contemporary seismicity, recent knowledges about active tectonics, geodynamics, and geodesy. I contributed to this collective effort in two ways: 1) the building of earthquake catalogs from global seismic datasets; 2) the establishment of average slip rates on a set of simplified crustal faults, from GPS velocities. The hazard calculations led at the country scale indicate that uncertainties are largest for sites on the northern coast and along the faults in the Cordillera. The second chapter of this PhD focuses on the determination of the seismic potential of the Quito fault system. Quito city lies on the hanging wall of this ∼60-km-long reverse active fault, representing significant risks due to the high population density. We constrain the present-day strain accumulation associated with the fault system with GPS data and Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar (PS-InSAR) analysis. 3-D spatially variable locking models show that a large part of the fault is presently experiencing shallow creep, hence reducing the energy available for future earthquakes, which has a significant impact for hazard calculation. In the third part of this PhD, we evaluate the ability of geodetic data to constrain earthquake recurrence models for the subduction zone in northern Ecuador. We quantify the annual rate of moment deficit accumulation at the interface using interseismic coupling models, and identify the uncertainties related to the conversion in terms of total seismic moment release. Based on a newly-developed earthquake catalog, we propose to establish recurrence models that match both the catalog-based seismicity rates and the geodetic moment budget. We set up a logic tree for exploring the uncertainties on the seismic rates and on the geodetic moment budget to be released in earthquakes. The exploration of the logic tree leads to a distribution of possible maximal magnitudes Mmax bounding the earthquake recurrence model; we extract only those models that lead to Mmax values compatible with the extent of the interface segment according to earthquake scaling laws. This new method allows 1) to identify which magnitude-frequency form is adapted for the Ecuadorian subduction; 2) to generate a distribution of moment-balanced recurrence models representative of uncertainties and propagate this uncertainty up to the uniform hazard spectra; and 3) to evaluate a range for the aseismic component of the slip on the interface. Considering the recent availability of massive quantity of geodetic data, this new approach could be used in other regions of the world to develop recurrence models consistent both with past seismicity and measured tectonic deformation
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
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