The Sea of Marmara pull-apart (North Anatolian Fault) (morphologic and tectonic evolution, fault interactions, and seismic hazard in the region of Istanbul)

Abstract

Des escarpements sismiques associés aux événements historiques récents ontété découverts sur le plancher du pull-apart de la Mer de Marmara, le longde la Faille Nord Anatolienne (FNA). La campagne MARMARASCARPS utilisantun submersible (ROV) fournit des observations directes pour étudier lamorphologie et la géologie de ces escarpements. Ces observations sontcritiques pour définir les barrières qui arrêtèrent les ruptures sismiquespassées (1894, 1912, 1999, M > 7). L identification d une rupture continuesur plus de 60 km avec un déplacement dextre de 5m, probablement associéeau séisme de Ganos (1912, Ms 7.4), modifie notre connaissance de la chargeactuelle près de la ville d Istanbul. L évolution morphologique desescarpements de faille à composante normale est modélisée par deuxprocessus de diffusion (érosive et sédimentaire) en interaction avec ledéplacement vertical sur les failles. Le modèle proposé permet d estimerl âge des escarpements sous-marins associés aux séismes historiques (1766)et de discuter l âge du pull-apart de Marmara (2-6 Ma). Enfin, notreconnaissance des séismes du 18ème siècle à nos jours (M > 7), de lagéologie et de la cinématique des failles est utilisée pour analyser lesconditions favorisant le déclenchement de séismes majeurs isolés, enessaims ou encore en séquences se propageant le long du systèmeFNA-Marmara. Des modèles de Coulomb sont utilisés pour discuter ladistribution spatio-temporelle des séismes. Les séquences de propagationne se produisent pas à chaque cycle sismique le long de la FNALepull-apart de Marmara se comporte comme une complexité géométriquemajeure, arrêtant ou retardant la propagation de séquences. Earthquake scarps associated with recent historical events have been foundon the floor of the Sea of Marmara pull-apart, along the North AnatolianFault (NAF). The MARMARASCARPS cruise using an unmanned submersible (ROV)provides direct observations to study the morphology and geology of thosescarps, their distribution and geometry. These observations are criticalto define barriers that have arrested past earthquakes along the submarinefault system (1894, 1912, 1999, M > 7). The identification of a breakcontinuous over 60 km with a right-lateral slip of 5 m, probablyassociated with the Ganos earthquake (1912, Ms 7.4), modifiessubstantially our understanding of the current state of loading along theNAF next to Istanbul. The morphologic evolution of normal fault scarps ismodelled by two processes of diffusion (erosive and sedimentary)interacting with the vertical displacement along faults. The proposedmodel enables to estimate the age of submarine fault scarps associatedwith historical earthquakes (1766) and to discuss the age of the Sea ofMarmara pull-apart (2-6 Ma). Finally, knowledge on large earthquakes sincethe 18th century (M > 7), geology and fault kinematics is used to analyseconditions that favour isolated seismicity, clustered earthquakes orpropagating sequences along the NAF-Marmara fault system. Coulomb stressmodels are used to discuss the distribution of earthquakes in space andtime. Propagating earthquake sequences do not occur every seismic cyclealong the NAF. The Marmara pull-apart fault system behaves as a majorgeometric complexity, stopping or delaying the progression of earthquakeclustering and propagating sequencesPARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Sci.Terre recherche (751052114) / SudocSudocFranceF