Mesures de variations de vitesses sismiques et de déformations associées au séisme de Tohoku – NAMAZU

La mesure des variations de vitesse sismique à partir du bruit de fond présente un potentiel extraordinaire car la mesure est continue dans le temps et nécessite uniquement l’enregistrement de signal sismique sans utilisation de sources (actives ou séismes). Le Japon est la région idéale pour appliquer ces méthodes car ce pays est constitué du réseau sismique régional le plus dense au monde. Notre approche est d’étudier les effets induits pas le séisme de Tohoku au sein de la croûte terrestre Japonaise. Pour cela, nous utiliserons cette technique basée sur le bruit de fond sismique en traitant l’ensemble de données disponibles pour cette région depuis 2008, soit plus de 60 Tera-Octets de données à traiter. Une partie importante de ce travail de traitement consiste à optimiser le temps de calcul de la moindre procédure de traitement afin d’aboutir à des temps de traitement raisonnables (< 6 mois).

Nous n’en sommes qu’au début du projet mais d’ores et déjà nous pouvons annoncer que nous avons réussi à extraire du centre de données Japonais et à commencer le traitement des 60 Tera-octets de données nécessaires, ce qui en soit était une étape difficile à franchir.

L’ensemble des données traitées permettra de fournir une base de travail pour le groupe de recherche mis en place pour plusieurs années, au-delà du projet ANR. L’ensemble de ce travail contribuera à mieux comprendre les processus tectoniques à l’origine des grands tremblements de terre et ainsi contribuera d’une manière générale à la prévention des risques sismiques.

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La découverte récente de la possibilité de reconstruire la fonction de Green (réponse sismique impulsionnelle entre 2 capteurs) à partir de corrélations de bruit de fond sismique (Shapiro et al. 2005, Campillo et al. 2006, Nakahara 2006) a conduit à un niveau inégalé de précision de la mesure de variations infimes de vitesses sismiques associées à l'activité de séismes et de volcans (Brenguier et al. 2008a, Brenguier et al. 2008b).
Récemment, la comparaison entre des mesures de variations de vitesse sismique et des calculs de déformation de la croûte a permis de faire la lumière sur les mécanismes complexes de réponse crustale à des perturbations de contrainte-déformation induites par les tremblements de terre ou les séismes lents (Chen et al. 2010, Rivet et al. 2011) .
Depuis la catastrophe du tremblement de terre de Kobe en 1995, le Japon a développé le réseau sismique le plus dense au monde, composé à la fois de sismomètres large bande (F-NET) et courte période (HI-NET).
Le grand tremblement de terre du Tohoku est probablement le séisme le mieux enregistré au monde. La disponibilité de données sismiques et GPS denses et de haute qualité permettra certainement d'améliorer nos connaissances sur les tremblements de terre en général ainsi que sur leurs conséquences.
Dans notre projet, nous proposons d'effectuer une analyse massive de cet ensemble de données unique composé de formes d'ondes sismiques continues enregistrées par les deux réseaux F-NET et HI-NET et couvrant l'occurrence du grand tremblement de terre du Tohoku. Notre objectif sera de mesurer en continu les variations de vitesse sismique sur l'ensemble du Japon avant et après le tremblement de terre de Tohoku et de comparer ces mesures avec les mesures de déformation obtenues grâce au GPS, à l'INSAR et aux modèles numériques.
Plus précisément, nous serons intéressés par la relation possible entre les deux séismes du 9 Mars, M7.2 et du 11 Mars M9, survenus dans la même zone. Nous allons également étudier dans le détail la réponse la croûte terrestre aux perturbations de contrainte-déformation dynamiques et statiques induites par le séisme de Tohoku. Nous essayerons d'évaluer comment ces changements pourraient affecter la sismicité au Japon dans le futur.