Thèse sur l'analyse de la sismicité mantellique et de l’interface de subduction au Japon (H/F)

Sujet de thèse :
Les zones de subduction sont le siège de grands séismes parfois accompagnés de tsunamis catastrophiques. Mieux estimer l’aléa sismique dans ces régions est donc essentiel pour les populations. L’interface de subduction a été classiquement divisée en trois grands domaines : (i) la zone sismogène (5 à 35 km de profondeur), où se produisent la plupart des séismes et qui correspond au contact entre les plaques supérieure et plongeante ; (ii) la zone découplée (sup. à 40 km), où la plaque plongeante peut s’enfoncer librement et qui se situe sous le coin mantellique serpentinisée, appelé « cold nose » ; (iii) la zone de transition (30 à 40 km), où peuvent se produire des événements de glissement lent (SSE).
Cette vision fragmentée de la zone de subduction a été remise en question après : 1) le méga-séisme de Sumatra en 2004 (Mw = 9,1), qui s’est amorcé sur l’interface sous la région du « cold nose » ; 2) le séisme de Tohoku-oki (Mw = 9,0, 2011, Japon), qui a rompu l’interface depuis la fosse jusqu’à 50 km de profondeur, également sous le « cold nose ». Une telle extension de la rupture en profondeur remet en cause le paradigme de la serpentinisation du manteau, car la serpentinite est considérée comme asismique ; à ces profondeurs, l’interface devrait glisser librement selon les modèles thermo-mécaniques antérieurs. Les comportements rhéologiques et mécaniques du coin mantellique, ainsi que ses interactions possibles avec l’interface, restent encore largement incompris. Il est donc crucial de mieux contraindre les processus physiques en jeu dans cette région clé de la subduction.
Cette thèse vise à utiliser des outils sismologiques et statistiques pour mieux comprendre les rétro-actions complexes entre l’interface et la sismicité du « cold nose » dans les environnements de subduction, dans l’espace et dans le temps, en s’attaquant à trois verrous principaux :
1. La géométrie du coin mantellique et du contact avec l’interface est mal contrainte.
Nous cherchons à mieux caractériser la géométrie et la structure du coin mantellique ainsi que de sa zone de contact avec l’interface. Cela est fondamental pour mieux contraindre la rugosité de l’interface et comprendre comment le coin mantellique peut influencer la sismicité de l’interface.
2. Le(s) mécanisme(s) à l’origine de la sismicité du coin mantellique est/sont mal connus.
Les fluides libérés en profondeur et remontant le long de l’interface de la plaque plongeante peuvent aussi être déviés vers le coin mantellique, comme observé dans des contextes exhumés. Ces fluides pourraient être le processus déclencheur de la sismicité du coin mantellique. Cependant, dans les zones de subduction plus froides, le coin mantellique n’est hydraté qu’à hauteur de 10 à 20 %, ce qui pourrait ne pas suffire à expliquer la présence de séismes.
En résumé, l’objectif de ce projet est de mieux caractériser la sismicité du coin mantellique dans les zones de sub
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