Recovering past earthquake history on active normal faults (Lazio-Abruzzo region, Central Italy) by ‘cosmogenic dating' (36Cl) of their exhumed planes
Identification des forts séismes passés sur les failles normales actives de la région Lazio-Abruzzo (Italie Centrale) par ‘datations cosmogéniques' (36Cl) de leurs escarpements
Résumé
Our ability to anticipate future large earthquakes depends partly on our knowledge of the past events. Yet this knowledge is poor as we lack methods to identify the past earthquakes, hence data that describe them. Our work had thus two objectives: 1) Improve one of the rare available paleoseismological methods, - that based on cosmogenic 36Cl exposure dating of seismically exhumed fault scarps; 2) Apply this method to acquire a dense dataset documenting the few past earthquakes on a few major target faults. We have thus developed a reappraised numerical protocol to properly model the 36Cl concentrations measured in exhumed limestone fault scarps. The novelty of the code is to include all the factors, as their uncertainties, that may contribute to the 36Cl build-up. We thus significantly improve the ‘36Cl dating method' and quantify the uncertainties that result on the earthquake number, ages and displacements. We have also collected ~1000 samples on 11 active normal fault scarps (15 sites), in the Lazio-Abruzzo region (Italy) where the devastating earthquakes of L'Aquila (04- 2009, Mw 6.3, ~300 casualties) and Avezzano (1915, Mw 7, ~30 000 casualties) occurred. The modeling of the 500 36Cl measurements that we performed so far documents the past earthquake history (14 ka) of 4 major faults, and suggests that those faults primarily broke during paroxysmal phases (3-4 strong earthquakes in 2-4 ka), separated by more quiescent phases. The empirical curves of earthquake occurrence that we derive suggest that seismic hazard is especially high in the Fucino region.
Notre capacité à anticiper les futurs forts séismes dépend de notre connaissance des événements passés. Or cette connaissance est limitée, faute de méthodes simples pour les identifier et de données pour les décrire. Notre objectif a ainsi été double : 1) Améliorer une méthode d'identification des séismes passés, -celle basée sur la datation des phases d'exhumation sismique de plans calcaires de failles normales par la mesure de leur contenu en 36Cl in-situ cosmogénique ; 2) Utiliser cette méthode pour acquérir de nombreuses données documentant les derniers grands séismes sur des failles cibles. Nous avons ainsi développé un nouveau protocole de modélisation des concentrations en 36Cl. L'originalité du protocole est de prendre en compte tous les facteurs intervenant dans la production du 36Cl et d'intégrer leurs incertitudes. Nous améliorons ainsi significativement la méthode 36Cl et quantifions les incertitudes qu'elle entraîne sur les nombres, âges et déplacements des séismes identifiés. Nous avons aussi collecté ~1000 échantillons à la surface de 11 plans de faille normale exhumés sismiquement (15 sites), dans la région Lazio-Abruzzo (Italie) site des séismes de l'Aquila (04-2009, Mw 6.3, ~300 victimes) et d'Avezzano (1915, Mw 7, ~30 000 victimes). La modélisation de 500 mesures 36Cl effectuées documente le fonctionnement sismique passé (14 ka) de 4 failles majeures, et suggère que celles-ci ont principalement rompu lors de phases paroxysmales (3-4 forts séismes en 2-4 ka), séparées par des phases quiescentes. Les courbes d'occurrence des séismes suggèrent que la région du Fucino présente un risque sismique élevé.
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