Contributions to active tectonics of Taiwan from differential SAR interferometry
Apports de l'interférométrie radar différentielle à la tectonique active de Taiwan
Abstract
Taiwan island results from the ongoing collision between the Philippine Sea plate and the Eurasian plate. With the aim of investigating the present-day tectonics of the growing Taiwan mountain belt, we use differential SAR interferometry technique (D- INSAR) in complement of other existing methods. This technique can provide deformation map of the ground with a spatial resolution of a few tens of meters and a precision of a few millimeters, spanning periods of one day to several years. After a comprehensive review of principles and limits of the method and an estimation of its potential in Taiwan, D-INSAR is applied, with ERS data, on two case examples of horizontal shortening in this convergent orogen. (1) The Mw=7.6, 1999 Chi-Chi earthquake reactivated the Chelungpu fault, a major thrust of the Taiwan Western Foothills. The map of the coseismic displacement field generated by D-INSAR and calibrated by GPS allows us a precise spatial analysis of the footwall deformation showing small deformations on nearby faults triggered by the earthquake (Changhua and Tuntzuchiao faults). Comparison with predicted displacements from published models of slip distribution of the earthquake highlights inadequacies of these models. (2) D-INSAR approach reveals a regular uplift of the Tainan anticline (1.5 cm/year during the period 1993-2000), which belongs to the coastal plain of southwestern Taiwan. This actively growing anticline, with N-S axis, corresponds to the deformation front which is propagating westward on the Chinese continental margin. A structural model combining a "pop-up" structure with an E-W lateral ramp accounts for deformation and morphology of the anticline.
L'île de Taiwan est le résultat de la collision, toujours active, des plaques Philippines et Eurasie. Ce travail a pour objet de mieux comprendre les processus tectoniques qui accompagnent la croissance actuelle de l'orogène, en utilisant l'interférométrie radar différentielle satellitaire en complément des autres méthodes d'investigation existantes. Cette technique fournit des cartes de déformation instantanée du sol (de quelques années à quelques jours) étendues, précises et denses. Après avoir détaillé les principes et les limites de cette mesure, ainsi que son potentiel à Taiwan, la technique est appliquée, avec des données issues des satellites ERS, à deux phénomènes tectoniques caractéristiques du développement de cette chaîne de collision. (1) Le séisme de Chi-Chi (1999, Mw = 7.6) sur la frontière Ouest de l'orogène, correspond à la réactivation de la faille chevauchante majeure de Chelungpu. L'interférométrie radar et le GPS permettent de quantifier avec une précision centimétrique les déformations cosismiques métriques affectant le bloc chevauché et d'y détecter les réactivations, induites par le choc principal, des failles de Changhua et de Tuntzuchiao. La comparaison avec les déplacements prédits par les modèles publiés de distribution de glissement sur la faille montre les limites de ces modèles. (2) Au SW de l'île, l'interférométrie radar permet la quantification de la croissance rapide (1,5 cm/an de 1993 à 2000) d'un anticlinal d'axe N-S, traduisant la propagation du front de déformation sur la marge continentale chinoise à l'Ouest. Ce phénomène tectonique est modélisé par une structure en "pop-up" limitée au nord par une rampe latérale, orientée E-W.
Keywords
tectonics
interferometry
Chi-Chi
earthquake
growing anticline
active fault
deformation front
seismotectonics
synthetic aperture radar
interferogram
coseismic deformation
interseismic deformation
South
tectonique
Taiwan
interferométrie radar différentielle
INSAR
séisme de Chi-Chi
anticlinal
Tainan
faille active
ERS
front de déformation
sismotectonique
interférométrie
interférogramme
RADAR antenne synthétique
déformations cosismiques
déformations intersismiques
GPS
géodésie <br />
télédétection spatiale
géologie
géophysique