Seismic potential analysis of a lithospheric sector north-west of the Alps

Abstract

Le nord-ouest des Alpes est un domaine intraplaque présentant de très faibles déformations. C'est pourquoi il paraît délicat de déduire la probabilité d'occurrence d'un séisme de taille lithosphérique (magnitude supérieure à 7) à partir des observations de microsismicité. De telles observations sont en effet des processus superficiels et présentent peu ou pas de lien avec des processus profonds de plus grande ampleur. L'objectif est de déterminer le potentiel sismique d'un secteur au nord-ouest des Alpes en étudiant le champ de contrainte résultant d'un chargement gravitaire. Seuls les objets de taille lithosphérique, i.e. de l'ordre de la centaine de kilomètres sont pris en compte. Un modèle de contraintes à l'échelle 360 km par 400 km par 230 km d'épaisseur, centré sur la subduction fossile des Alpes de l'ouest et s'étendant jusqu'au nord de Strasbourg, est établi. L'étude des structures du nord-ouest alpin montre l'importance de l'orogène alpin qui se retrouve, enparticulier, dans les variations de profondeur des interfaces de la lithosphère. Une étude du champ de contrainte dans le socle a permis d'identifier une rotation des contraintes principales horizontales avec l'axe des Alpes. Bien que la valeur absolue des contraintes principales n'ait pas pu être déterminée, un rapport de valeur relative est calculé. Le résultat de la modélisation montre l'importance de la rhéologie dans le cas d'un chargement gravitaire. Si une rhéologie élastique est prise en compte, les directions de contrainte calculées sont totalement différentes des observations. Par contre, l'utilisation d'une rhéologie élasto-plastique combinée à l'utilisation d'une géométrie réaliste des interfaces lithosphériques permet d'obtenir des directions de contraintes cohérentes avec les données.The north-west of the Alps is an intraplate domain with very slow deformations. So, it seems difficult to determine the probability of occurrence of a lithospheric earthquake (magnitude greater than 7) from microseismic observations. Such observations are superficial processes with little relation to deeper and bigger ones. The aim is to determine the seismic potential of a lithospheric sector north-west of the Alps, studying the stress field generated by a gravity driven model. This model is 360 km by 400 km by 230 km deep, centered on the west alpine fossil subduction and going up to the north of Strasbourg. The study of the north-west alpine structures shows the importance of the alpine orogen which generates variations in depth of the lithospheric interfaces. A study of the stress field in the basement shows a variation of principal stress directions along the strike of the Alpine chain. Even if the absolute magnitude of stresses could not be determined a relative magnitude ratio is calculated. Results underline the importance of rheology for a gravity driven model. If an elastic rheology is modeled, calculated stress directions do not match observations. However, using an elasto-plastic rheology with a realistic geometry of the lithospheric interfaces, we can obtain stress directions coherent with the data