The 2003 Chuya sequence (North Altay range): tectonic context and seismological study.
Résumé
The present work is focussed on the seismological study of the September 27th 2003 (M = 7.3) large earthquake in Altay and try to include the results on a tectonical study of the Altay range (Mongolia/Russia).
In the first chapter is presented tectonic and geodynamic aspect of Altay range. A review of existing works on the morphological and geological context is completed by an interpretation of satellite images. We consider four active fault zones from their continuity. On images we interpret several offsets of river streams. The distribution of offsets is similar along the same active zone, but are different from one fault to the other. We propose a partitioning of movements inside the Altay block and discuss the compatibility of the observations with a global rotation of the Altay.
In the second chapter is discussed the seismic catalogue of Mongolia produced by the RCAG and presented different methods to analyse it, in particular the clustering to reduce the impact of the aftershocks. We show distributions of b-values in the different zones and their relation with the abnormal occurrences of large events on the territory of Mongolia. Next, we focus more on Altay region and its observed seismic activity.
The third chapter is focused on the geological context of the Chuya earthquake. We discuss the available field observations and compared the measured displacement values to the results obtained with a SPOT image correlation made on the southern part of the ruptured zone. Surfaces rupture observed on the field and deduced from spot correlation are geometrically very similar, but amplitude of the horizontal displacement are different.
In the fourth chapter we analyze in detail location of the seismic sequence. Relocation of the first period (main shock and stronger aftershocks) is done with regional data. Next, we discuss the location procedure and show the aftershocks distribution obtained for the period covered by a temporary network. Main activity of aftershock occurred on southern margin of Chuya and Kurai depressions. The cluster is 90 km long in a NW-SE direction, superposed to the surface breaks in its central part, and extend to a depth of 20km.
In the fifth chapter is presented a model of the rupture for the mainshock and two large aftershocks obtained using body wave inversion. The 3 analysed events are modeled as complex events with combination of two or more subevents with different focal mechanisms and different rupture velocities. The source duration, and rupture velocities allow to reconstruct from the epicentral locations a rupture which is in agreement with the surface observation but the history of the sequence can be related to the segmentation of the fault and the presence of different tectonic units.
In the first chapter is presented tectonic and geodynamic aspect of Altay range. A review of existing works on the morphological and geological context is completed by an interpretation of satellite images. We consider four active fault zones from their continuity. On images we interpret several offsets of river streams. The distribution of offsets is similar along the same active zone, but are different from one fault to the other. We propose a partitioning of movements inside the Altay block and discuss the compatibility of the observations with a global rotation of the Altay.
In the second chapter is discussed the seismic catalogue of Mongolia produced by the RCAG and presented different methods to analyse it, in particular the clustering to reduce the impact of the aftershocks. We show distributions of b-values in the different zones and their relation with the abnormal occurrences of large events on the territory of Mongolia. Next, we focus more on Altay region and its observed seismic activity.
The third chapter is focused on the geological context of the Chuya earthquake. We discuss the available field observations and compared the measured displacement values to the results obtained with a SPOT image correlation made on the southern part of the ruptured zone. Surfaces rupture observed on the field and deduced from spot correlation are geometrically very similar, but amplitude of the horizontal displacement are different.
In the fourth chapter we analyze in detail location of the seismic sequence. Relocation of the first period (main shock and stronger aftershocks) is done with regional data. Next, we discuss the location procedure and show the aftershocks distribution obtained for the period covered by a temporary network. Main activity of aftershock occurred on southern margin of Chuya and Kurai depressions. The cluster is 90 km long in a NW-SE direction, superposed to the surface breaks in its central part, and extend to a depth of 20km.
In the fifth chapter is presented a model of the rupture for the mainshock and two large aftershocks obtained using body wave inversion. The 3 analysed events are modeled as complex events with combination of two or more subevents with different focal mechanisms and different rupture velocities. The source duration, and rupture velocities allow to reconstruct from the epicentral locations a rupture which is in agreement with the surface observation but the history of the sequence can be related to the segmentation of the fault and the presence of different tectonic units.
Le travail présenté est consacré à l'étude sismologique du séisme du 27 septembre 2003 qui a eu lieu en Altay (Mongolie, Russie) et à l'interprétation des résultats dans le cadre d'une étude tectonique de la chaîne de l'Altay.
Dans le premier chapitre nous avons collecté les informations morphologiques, géologiques et tectoniques dans la littérature existante. Nous en avons déduit un schéma simple de déformation de la chaîne avec 4 failles NW-SE majeures. Nous avons complété ces informations avec une interprétation d'images satellites sur lesquelles sont mesurés des déplacements horizontaux. Les décalages semblent de même amplitude sur le même faille, mais variables d'une faille à l'autre. Nous proposons un partionnement du mouvement à l'intérieur du bloc Altay et discutons de la compatibilité avec une rotation anti-horaire du bloc.
Dans le second chapitre nous analysons le catalogue de sismicité de Mongolie produit par le RCAG. Nous montrons qu'une grande partie des événements peuvent être considérés comme des répliques des grands séismes qui ont eu lieu au siècle dernier. Nous analysons la distribution de la b-value dans différentes régions en relation avec l'occurrence de grands séismes. L'accent est mis sur la région de l'Altay.
Dans le 3ième chapitre nous introduisons le contexte géologique du séisme de Chuya (Ms = 7.3) et les observations de qui ont pu être faites en surface du déplacement horizontal produit par le séisme. Les mesures sur les traces de surface sont comparées à des mesures plus globales obtenues sur l'auto-corrélation d'image SPOT. La géométrie très semblable contraint très bien la position du séisme.
Dans le 4ième chapitre est analysée la position des séismes majeurs de la séquence sismique à partir de données sismologiques de réseaux permanents. Une meilleure image de la distribution des répliques est produite par l'interprétation des données d'un réseau temporaire déployé sur le zone épicentrale. Cet essaim de séisme montre une activité sur 90 km de long dans la direction NW-SE le long du bord sud des dépressions de Chuya et Kurai et jusqu'à des profondeurs de 20 km.
Dans le 5ième chapitre est présenté un modèle de rupture des 3 événements majeurs de la séquence obtenu par inversion des ondes de volume P et SH. Ces 3 séismes présentent une rupture complexe avec plusieurs sous événements de mécanisme différent et des vitesses de rupture assez variables. Les valeurs de durée de source et de vitesse de rupture sont en bon accord avec les observations de surface.
L'ensemble de ces résultats permet de proposer un schéma global de la séquence cohérent en accord avec la morphologie et la tectonique dans cette partie de la chaîne.
Dans le premier chapitre nous avons collecté les informations morphologiques, géologiques et tectoniques dans la littérature existante. Nous en avons déduit un schéma simple de déformation de la chaîne avec 4 failles NW-SE majeures. Nous avons complété ces informations avec une interprétation d'images satellites sur lesquelles sont mesurés des déplacements horizontaux. Les décalages semblent de même amplitude sur le même faille, mais variables d'une faille à l'autre. Nous proposons un partionnement du mouvement à l'intérieur du bloc Altay et discutons de la compatibilité avec une rotation anti-horaire du bloc.
Dans le second chapitre nous analysons le catalogue de sismicité de Mongolie produit par le RCAG. Nous montrons qu'une grande partie des événements peuvent être considérés comme des répliques des grands séismes qui ont eu lieu au siècle dernier. Nous analysons la distribution de la b-value dans différentes régions en relation avec l'occurrence de grands séismes. L'accent est mis sur la région de l'Altay.
Dans le 3ième chapitre nous introduisons le contexte géologique du séisme de Chuya (Ms = 7.3) et les observations de qui ont pu être faites en surface du déplacement horizontal produit par le séisme. Les mesures sur les traces de surface sont comparées à des mesures plus globales obtenues sur l'auto-corrélation d'image SPOT. La géométrie très semblable contraint très bien la position du séisme.
Dans le 4ième chapitre est analysée la position des séismes majeurs de la séquence sismique à partir de données sismologiques de réseaux permanents. Une meilleure image de la distribution des répliques est produite par l'interprétation des données d'un réseau temporaire déployé sur le zone épicentrale. Cet essaim de séisme montre une activité sur 90 km de long dans la direction NW-SE le long du bord sud des dépressions de Chuya et Kurai et jusqu'à des profondeurs de 20 km.
Dans le 5ième chapitre est présenté un modèle de rupture des 3 événements majeurs de la séquence obtenu par inversion des ondes de volume P et SH. Ces 3 séismes présentent une rupture complexe avec plusieurs sous événements de mécanisme différent et des vitesses de rupture assez variables. Les valeurs de durée de source et de vitesse de rupture sont en bon accord avec les observations de surface.
L'ensemble de ces résultats permet de proposer un schéma global de la séquence cohérent en accord avec la morphologie et la tectonique dans cette partie de la chaîne.
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