Paramètres de faille

Dans le cadre de ma thèse, seuls les tsunamis générés par des séismes ont été modélisés. Nous ne nous attarderons donc pas sur les paramètres nécessaires à la modélisation des glissements de terrain sous-marins. En revanche, le lecteur intéressé par les mécanismes de génération de tsunami par glissement de terrain pourra se référer par exemple aux études

de Ward (2001), Haugen et al. (2005) ou encore Harbitz et al. (2006). L’étude de Okal et

Synolakis (2003) concerne quant à elle la comparaison theorique entre les tsunamis générés par des ruptures de type séisme et ceux induits par des glissements de terrain.

La rupture (co-)sismique (ou fracturation associée à un séisme) correspond à un relachement ou une chute des contraintes accumulées sur un plan de faille donné. En effet, sous le jeu de la tectonique des plaques, des rebonds post-glaciaires, des injections d’eau sous-pression dans les forages géothermiques, etc., le milieu dans lequel on se trouve (la roche) va être soumis à un certain nombre de contraintes. Dans un premier temps une déformation dîte élastique s’opérera, jusqu’à un certain point. Lorsque ce point, appelé seuil de contrainte (qui dépend de la résistance des roches) est franchi, il y a alors rupture, correspondant à une libération de l’énergie jusque là accumulée. Cette libération d’énergie se matérialise concrêtement par un mouvement relatif du mur et du toit de la faille. Elle est plus ou moins rapide et peut se faire sur un ou plusieurs segments de faille simultanément. Dans le cas du modèle utilisé pour réaliser mes travaux, nous considérons que la rupture est instantanée et uniforme.

La rupture en profondeur se traduit par une déformation du sol en surface dans la majeure partie des cas (sauf les séismes très profonds et les petites magnitudes). C’est cette déformation de surface qui va nous intéresser pour la modélisation des tsunamis puisque c’est

elle qui va entraîner une déformation de la colonne d’eau sus-jacente, générant ainsi un tsunami. Elle est modélisée via le modèle de dislocation d’Okada (1985) qui reproduit correctement les déplacements cosismiques observés (par exemple : Shen et al., 1996 ; Johanson et al., 2006 ; Tong et al., 2010). D’autres modèles permettant le calcul de la déformation comme ceux Mansinha et Smylie (1971) ou Dahlen (1971).

Ce modèle nous oblige à considérer un milieu (demi-espace) élastique, isotrope et homogène dans lequel la rupture s’exerce sur un plan de faille rectangulaire et dont les caractéristiques suivantes doivent être connues : position dans l’espace (longitude, latitude), longueur et largeur du plan de faille, profondeur de son centre, azimut de la projection en surface du haut du plan de faille, pendage du plan de faille. Les paramètres de rupture sont représentés par le glissement cosismique (en m) et l’angle de glissement sur le plan de faille. Ces paramètres géométriques sont reliés entre eux par des relations empiriques telles que celles présentées par Wells et Coppersmith (1994). Ils sont présentés sur la Figure 17. Une constante μ (N.m²) correspondant à la rigidité du milieu considéré doit également être apportée dans le modèle ; elle sera principalement déterminée par des lois empiriques (Bilek et Lay, 1999 ; Geist et Bilek, 2001). Les déplacements ainsi calculés sont des fonctions non linéaires de ces paramètres (sauf longitude/latitude et glissement) et des fonctions linéaires du glissement cosismique.

TRANSITION

Les travaux présentés par la suite représentent une mise en application de tout ce qui a été exposé précédemment, de la fouille d’archives à la réalisation d’un catalogue des tsunamis pour une région donnée, en passant par les recherches de dépôts sur le terrain, aux modélisations numériques permettant d’évaluer le risque tsunami pour des zones précises. Les zones étudiées dans le cadre de cette thèse constituent des sites tests pour le projet européen TRANSFER (Baléares, côte algérienne) et le projet national français MAREMOTI (impact du tsunami de 1755 en Atlantique, détroit de Calais). Je les ai classées par type d’étude et non par zone, proposant ainsi des cas de tsunami dont je n’ai étudié que l’impact, en acceptant une source préalablement déterminée par des études antérieures, et des cas pour lesquels je me suis avant tout penché sur la source afin de proposer des scénarios de rupture permettant d’expliquer des observations historiques ou des enregistrements marégraphiques. Les évènements étudiés se répartissent en deux groupes : ceux qui se sont produits en bassin fermé, à savoir la Méditerranée occidentale, et en bassin ouvert, à savoir l’Atlantique, avec l’unique cas du séisme et du tsunami de Lisbonne de 1755. Le cas du séisme du détroit de Calais de 1580 servira d’exemple à la démonstration de la difficulté de proposer des scénarios dans une zone de faible sismicité intraplaque.

TRANSITION

Les travaux présentés par la suite représentent une mise en application de tout ce qui a été exposé précédemment, de la fouille d’archives à la réalisation d’un catalogue des tsunamis pour une région donnée, en passant par les recherches de dépôts sur le terrain, aux modélisations numériques permettant d’évaluer le risque tsunami pour des zones précises. Les zones étudiées dans le cadre de cette thèse constituent des sites tests pour le projet européen TRANSFER (Baléares, côte algérienne) et le projet national français MAREMOTI (impact du tsunami de 1755 en Atlantique, détroit de Calais). Je les ai classées par type d’étude et non par zone, proposant ainsi des cas de tsunami dont je n’ai étudié que l’impact, en acceptant une source préalablement déterminée par des études antérieures, et des cas pour lesquels je me suis avant tout penché sur la source afin de proposer des scénarios de rupture permettant d’expliquer des observations historiques ou des enregistrements marégraphiques. Les évènements étudiés se répartissent en deux groupes : ceux qui se sont produits en bassin fermé, à savoir la Méditerranée occidentale, et en bassin ouvert, à savoir l’Atlantique, avec l’unique cas du séisme et du tsunami de Lisbonne de 1755. Le cas du séisme du détroit de Calais de 1580 servira d’exemple à la démonstration de la difficulté de proposer des scénarios dans une zone de faible sismicité intraplaque.

Partie 3