Aléa sismique le long des grands décrochements vénézuéliens

Venezuela is crosscut by a plate boundary zone, this tectonic setting accommodates the relative displacements of three plates: the South America, the Caribbean and the Nazca Plate. This tectonic system is constituted of active strike-slip faults which have provoked several events of Mw > 6-7. Among these faults, this thesis focuses on the Boconó Fault and on the El Pilar Fault.The aim of this dissertation is to study fault activities on several time scales using a multidisciplinary approach. This approach, which combines morphotectonic, paleoseismologic and geodetic analyses, leads to clarify the deformation pattern. This knowledge is essential to the seismic hazard assessment.Previously to this thesis, in the Yaracuy valley, the tectonic activity of the Boconó fault was poorly constrained due to the lack of geodetic and geochronological data; although a part of this fault triggered in 1812 an earthquake of Mwi 7.4. Through 10-Beryllium surface exposition dating of two alluvial fans shifted by the fault, this thesis shows that the Quaternary slip rate of the fault ranges from 5.0 to 11.2 mm/yr. By comparing this rate estimated on ~ 200 ka with the slip rate estimated in far field with geodesy (~ 12 mm/yr), it can be proposed that the Boconó fault accommodates a major part of the North Andean Block extrusion. Velocity map of ground displacements calculated using SAR images shows the lack of aseismic slip along the Boconó Fault during the 2007-2011 period. The extrapolation of this locked activity since the 1812 event, implies that there is a slip deficit of several meters. Therefore, the Boconó Fault have to be taken into account in the regional seismic hazard assessment. A paleoseismological trench across the studied segment is also presented in this thesis in order to constrain this assessment. Three events of Mw > 6 - 6.5 have been recorded in this trench since 1300 CE, the last of these events is probably the 1812 historical earthquake.In the north-western region of Venezuela, the El Pilar Fault accommodates the whole relative displacement between South-America and Caribbean Plates (~ 20 mm/yr). After the last event in 1997 (Ms 6.8) the on-shore segment of this fault undergoes an important afterslip. Geodetic campaign measurements performed in 2003, 2005 and 2013 showed that this segment was still creeping (~ 12 - 13 mm/yr). This thesis presents an InSAR analysis performed with 18 SAR images spanning the 2007-2011 period. The velocity map shows that the aseismic slip is not uniform along the El Pilar Fault. Time-series analysis reveals locally a creep acceleration. This transient is characterised by a rate exceeding the rate of surrounding plate motion. Therefore, the El Pilar fault seems to be partially locked during several years and then undergoes transient creep during several months. This succession should last during the whole interseismic period as suggested by the low seismic activity and paleoseismological trenches. This creep showing spatio-temporal variations is probably controlled by the existence of serpentinites lenses and the hydrothermal activity, which are known to promote this kind of rheological behaviour.Le Venezuela est traversé par une zone de limite de plaque. Ce système tectonique accommode les mouvements relatifs de trois plaques majeures: la plaque Sud-Américaine, la plaque Caraïbe et la plaque de Nazca. Ce système est constitué de failles décrochantes actives qui ont généré au Venezuela de nombreux séismes de magnitude supérieure à 6-7. Parmi ces failles, cette thèse se focalise sur la faille de Boconó et la faille d’El Pilar.Le but de cette thèse est d'étudier l'activité de ces failles sur plusieurs échelles de temps en utilisant une approche multidisciplinaire qui combine analyses morphotectonique, paléosismologique et géodésique. Cette approche a permis de préciser le régime de déformation de ces failles indispensable à l'estimation de l'aléa sismique.Antérieurement à cette thèse, dans la région de Yaracuy, l’activité tectonique du segment nord de la faille de Boconó était mal contrainte faute de données géodésiques ou géochronologiques suffisantes. Or cette partie de la faille a provoqué en 1812 un séisme de Mwi 7.4 qui a détruit les villes de la région.Grâce à la datation par Béryllium-10 de la surface d’exposition de cônes alluviaux décalés par la cinématique dextre de la faille, cette thèse montre que la vitesse quaternaire de la faille est comprise entre 5.0 et 11.2 mm/an.En comparant cette vitesse estimée sur ~ 200 ka et le taux de glissement estimé en champ lointain par des mesures géodésiques (~ 12 mm/an), il peut être proposé que la faille de Boconó accommode une grande partie de l'extrusion du Bloc Nord Andin. La réalisation de carte de vitesses moyennes de déformation à partir d'images SAR a montré l'absence de glissement asismique le long de la faille de Boconó entre 2007 et 2011. En extrapolant ce comportement aux derniers 200 ans, il en résulte que, depuis le dernier séisme en 1812 il y a une accumulation de déficit de glissement de quelques mètres selon la vitesse de glissement considérée. Cette faille représente donc un aléa sismique important pour la région. Une tranchée réalisée pour préciser cet aléa a montré que trois évènements sismiques de Mw > 6-6.5 ont lieu depuis 1300 ap. J.-C., le dernier de ces événements étant probablement le séisme historique de 1812.Au Nord Est du Venezuela, la faille d’El Pilar accommode l’intégralité du mouvement relatif entre la plaque Sud-Américaine et la plaque Caraïbe (~ 20 mm/an). Après le séisme de Ms 6.8 en 1997, le segment émergé de cette faille a subit un important « afterslip ». Des mesures géodésique réalisées en 2003, 2005 et 2013 ont montré que ce segment glisse encore asismiquement (~12 – 13 mm/an). Cette thèse présente une carte des vitesses de déformation entre 2007 et 2011 calculée par interférométrie radar. Celle-ci a permis de montrer que cette faille glisse asismiquement de façon non uniforme dans l’espace et le temps. L’analyse en série temporelle des déplacements a révélé que le glissement asismique de certains tronçons de la faille subit une accélération en Juin 2009 avec des vitesses de glissement asismiques supérieures au déplacement relatif entre les plaques. Cette observation permet d’interpréter que le glissement asismique a un comportement transitoire, en effet, des périodes de blocage et des périodes de larges glissements se succèdent. Cette succession doit probablement se poursuivre tout le long de la période intersismique comme le suggèrent le faible nombre de séismes historiques et préhistoriques au regard de la vitesse de coulissage le long de la faille. Enfin ce glissement asismique présentant des variations spatiales et temporelles est probablement contrôlé par la présence de serpentinites et d’une activité hydrothermale le long de la zone de faille, contexte connu pour favoriser des comportements rhéologiques de ce type

Seismic hazards along the major Venezuelan strike-slip

Le Venezuela est traversé par une zone de limite de plaque. Ce système tectonique accommode les mouvements relatifs de trois plaques majeures: la plaque Sud-Américaine, la plaque Caraïbe et la plaque de Nazca. Ce système est constitué de failles décrochantes actives qui ont généré au Venezuela de nombreux séismes de magnitude supérieure à 6-7. Parmi ces failles, cette thèse se focalise sur la faille de Boconó et la faille d’El Pilar.Le but de cette thèse est d'étudier l'activité de ces failles sur plusieurs échelles de temps en utilisant une approche multidisciplinaire qui combine analyses morphotectonique, paléosismologique et géodésique. Cette approche a permis de préciser le régime de déformation de ces failles indispensable à l'estimation de l'aléa sismique.Antérieurement à cette thèse, dans la région de Yaracuy, l’activité tectonique du segment nord de la faille de Boconó était mal contrainte faute de données géodésiques ou géochronologiques suffisantes. Or cette partie de la faille a provoqué en 1812 un séisme de Mwi 7.4 qui a détruit les villes de la région.Grâce à la datation par Béryllium-10 de la surface d’exposition de cônes alluviaux décalés par la cinématique dextre de la faille, cette thèse montre que la vitesse quaternaire de la faille est comprise entre 5.0 et 11.2 mm/an.En comparant cette vitesse estimée sur ~ 200 ka et le taux de glissement estimé en champ lointain par des mesures géodésiques (~ 12 mm/an), il peut être proposé que la faille de Boconó accommode une grande partie de l'extrusion du Bloc Nord Andin. La réalisation de carte de vitesses moyennes de déformation à partir d'images SAR a montré l'absence de glissement asismique le long de la faille de Boconó entre 2007 et 2011. En extrapolant ce comportement aux derniers 200 ans, il en résulte que, depuis le dernier séisme en 1812 il y a une accumulation de déficit de glissement de quelques mètres selon la vitesse de glissement considérée. Cette faille représente donc un aléa sismique important pour la région. Une tranchée réalisée pour préciser cet aléa a montré que trois évènements sismiques de Mw > 6-6.5 ont lieu depuis 1300 ap. J.-C., le dernier de ces événements étant probablement le séisme historique de 1812.Au Nord Est du Venezuela, la faille d’El Pilar accommode l’intégralité du mouvement relatif entre la plaque Sud-Américaine et la plaque Caraïbe (~ 20 mm/an). Après le séisme de Ms 6.8 en 1997, le segment émergé de cette faille a subit un important « afterslip ». Des mesures géodésique réalisées en 2003, 2005 et 2013 ont montré que ce segment glisse encore asismiquement (~12 – 13 mm/an). Cette thèse présente une carte des vitesses de déformation entre 2007 et 2011 calculée par interférométrie radar. Celle-ci a permis de montrer que cette faille glisse asismiquement de façon non uniforme dans l’espace et le temps. L’analyse en série temporelle des déplacements a révélé que le glissement asismique de certains tronçons de la faille subit une accélération en Juin 2009 avec des vitesses de glissement asismiques supérieures au déplacement relatif entre les plaques. Cette observation permet d’interpréter que le glissement asismique a un comportement transitoire, en effet, des périodes de blocage et des périodes de larges glissements se succèdent. Cette succession doit probablement se poursuivre tout le long de la période intersismique comme le suggèrent le faible nombre de séismes historiques et préhistoriques au regard de la vitesse de coulissage le long de la faille. Enfin ce glissement asismique présentant des variations spatiales et temporelles est probablement contrôlé par la présence de serpentinites et d’une activité hydrothermale le long de la zone de faille, contexte connu pour favoriser des comportements rhéologiques de ce type.Venezuela is crosscut by a plate boundary zone, this tectonic setting accommodates the relative displacements of three plates: the South America, the Caribbean and the Nazca Plate. This tectonic system is constituted of active strike-slip faults which have provoked several events of Mw > 6-7. Among these faults, this thesis focuses on the Boconó Fault and on the El Pilar Fault.The aim of this dissertation is to study fault activities on several time scales using a multidisciplinary approach. This approach, which combines morphotectonic, paleoseismologic and geodetic analyses, leads to clarify the deformation pattern. This knowledge is essential to the seismic hazard assessment.Previously to this thesis, in the Yaracuy valley, the tectonic activity of the Boconó fault was poorly constrained due to the lack of geodetic and geochronological data; although a part of this fault triggered in 1812 an earthquake of Mwi 7.4. Through 10-Beryllium surface exposition dating of two alluvial fans shifted by the fault, this thesis shows that the Quaternary slip rate of the fault ranges from 5.0 to 11.2 mm/yr. By comparing this rate estimated on ~ 200 ka with the slip rate estimated in far field with geodesy (~ 12 mm/yr), it can be proposed that the Boconó fault accommodates a major part of the North Andean Block extrusion. Velocity map of ground displacements calculated using SAR images shows the lack of aseismic slip along the Boconó Fault during the 2007-2011 period. The extrapolation of this locked activity since the 1812 event, implies that there is a slip deficit of several meters. Therefore, the Boconó Fault have to be taken into account in the regional seismic hazard assessment. A paleoseismological trench across the studied segment is also presented in this thesis in order to constrain this assessment. Three events of Mw > 6 - 6.5 have been recorded in this trench since 1300 CE, the last of these events is probably the 1812 historical earthquake.In the north-western region of Venezuela, the El Pilar Fault accommodates the whole relative displacement between South-America and Caribbean Plates (~ 20 mm/yr). After the last event in 1997 (Ms 6.8) the on-shore segment of this fault undergoes an important afterslip. Geodetic campaign measurements performed in 2003, 2005 and 2013 showed that this segment was still creeping (~ 12 - 13 mm/yr). This thesis presents an InSAR analysis performed with 18 SAR images spanning the 2007-2011 period. The velocity map shows that the aseismic slip is not uniform along the El Pilar Fault. Time-series analysis reveals locally a creep acceleration. This transient is characterised by a rate exceeding the rate of surrounding plate motion. Therefore, the El Pilar fault seems to be partially locked during several years and then undergoes transient creep during several months. This succession should last during the whole interseismic period as suggested by the low seismic activity and paleoseismological trenches. This creep showing spatio-temporal variations is probably controlled by the existence of serpentinites lenses and the hydrothermal activity, which are known to promote this kind of rheological behaviour

Spatial and temporal variations in creep rate along the El Pilar fault at the Caribbean-South American plate boundary (Venezuela), from InSAR

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