Abhatoo - Centre Nationale de Documentation

Cette thèse comprend six chapitres qui décrivent les caractéristiques de la tectonique active et du transfert de contrainte liées aux séismes majeurs. L'objectif étant une meilleure estimation de l'aléa et du risque sismique du nord de l'Algérie et du Maroc. Après un chapitre introductif, le chapitre II présente la méthodologie adoptée pour l'élaboration des modèles de transfert de contrainte. Le chapitre III traite de l'interaction entre failles dans le Tell Atlas algérien. Le chapitre IV développe les aspects de transfert de contrainte et de déformation poroélastique dans le Rif marocain et la mer d'Alboran. Le chapitre V présente la déformation poroélastique sur un plan plus large et les caractéristiques physiques des ruptures sismiques. Le chapitre VI consiste en une conclusion générale avec présentation des principaux résultats incluant les perspectives et suites pour cette recherche.
Le chapitre I présente le contexte sismotectonique de notre zone d'étude. La géodynamique à la frontière des plaques Afrique–Eurasie en Méditerranée occidentale montre que les structures tectoniques actives du Maroc et de l'Algérie sont disposées sous forme de blocks rigides dans un milieu crustal à déformation continue (Meghraoui et al , 1996 ; Morel & Meghraoui, 1996). La région d'Afrique du Nord a connu plusieurs séismes destructeurs, le plus grand séisme fut celui d'El Asnam (maintenant Chélif) du 10 Octobre 1980 avec une magnitude Mw = 7.1 à 7.3 et ayant une intensité de X à XI selon l'échelle d'intensité modifiée de Mercalli. Une grande partie de la sismicité en Afrique du Nord est liée à la convergence des deux plaques Afrique-Europe se traduisant par la fermeture des bassins néogène et une dynamique dans l'orogenèse de la chaine atlasique. Les données de GPS indiquent des taux de convergence de 3mm/an à 5mm/an à travers les zones frontalières entre l'Espagne, le Maroc et l'Algérie (Meghraoui & Pondrelli, 2013).
Le chapitre II présente la méthode utilisée. Pour notre travail de modélisation, nous avons choisi d'utiliser la méthode basée sur la variation de la contrainte de Coulomb ∆CFF (variation of Coulomb Failure Function). Afin de représenter la distribution du transfert de contrainte et l'interaction entre failles, nous utilisons le programme Coulomb 3.4 (Toda et al., 2011). Le programme est basé sur les aspects fondamentaux de rupture des roches (critère de Coulomb) ainsi que sur une base de données des caractéristiques géométriques des failles actives et de l'activité sismique associée (choc principal et répliques associées).
Une attention toute particulières sera accordée au critère de Mohr-Coulomb à la base de la définition de du transfert de contrainte, ce chapitre sera appuyé par des résultats d'essais de laboratoire sur des échantillons de roches, l'apport des fluides sera mis en exergue dans la compréhension des différents processus de ruptures. Enfin, nous détaillerons le principe de modélisation par la variation de la contrainte de Coulomb (∆CFF) en prenant en compte différentes configurations de failles, tantôt en considérant une faille source ainsi que des géométries fixées de ruptures comme cibles, ou bien en choisissant une faille source associée à des géométries de failles cibles à orientations optimales. Les calculs montrent que les modèles à orientations fixés donnent des résultats positifs pour des géométries de failles « en échelon ».
En l'absence d'une connaissance détaillée sur les failles actives, les modèles à orientation de failles optimales paraissent les mieux adaptés lorsqu'on veut étudier des séries de répliques associées à la rupture principale, surtout lorsque les bases de données sismiques ne fournissent pas d'informations suffisantes sur la qualité des réseaux sismologiques.
Le Chapitre III est consacré à une séquence de tremblements de terre modérés à forts, de 1891 à 2003, avec une magnitude maximale de Mw=7.3 qui s'est produite dans le Tell Atlas algérien. L'analyse géomorphologique des séismes historiques ainsi que l'analyse des mécanismes au foyer et les données de sismicité historique donnent des régimes tectoniques en failles inverses. La modélisation ∆CFF montre une augmentation de la contrainte de Coulomb de 0.1 bar à 0.8 bar à une profondeur de 7 km, sur la majeure partie des failles-cibles. Le coefficient de friction effective µ' choisi est égal à 0.4 et suggère une augmentation de la pression des pores probablement associée à des déformations poroélastiques. La modélisation montre aussi, qu'il existe une distinction dans le déclenchement des tremblements de terre de tailles moyennes et de grandes tailles dans le Tell Atlas.
Le Chapitre IV est consacré à une série de tremblements de terre et à la migration des contraintes dans le Rif marocain et la mer d'Alboran. Cette séquence sismique comprend trois séismes modérés à fort : le séisme du 26 mai 1994 (Mw 6.0), celui du 24 février 2004 (Mw 6.4) et celui du 25 janvier 2016 (Mw 6.3). Cette séquence a offert la possibilité de : (i) modéliser l'évolution de la contrainte de Coulomb en incluant la pression des pores, (ii) comprendre les mécanismes d'interactions entre ces trois séismes et (iii) analyser la mécanique de rupture et déduire le temps d'avancement de chaque séisme. La modélisation ∆CFF et l'analyse de la sismicité montrent que cette séquence sismique est apparemment contrôlée par les propriétés poroélastiques de la couche sismogène.
Le Chapitre V traite du rôle de la poroélasticité et des paramètres physiques des ruptures sismiques et leurs contributions dans la déformation active. Notre modélisation montre que la déformation poroélastique reste un élément décisif dans l'enclenchement des séries sismiques dans le Rif, le Tell et dans l'Alboran.
Le chapitre VI consiste en une conclusion générale qui présente les principaux résultats de recherche. En premier, nous avons mis en évidence les géométries de failles associées aux séquences sismiques. En deux, la migration de la sismicité et l'interaction entre faille sismiques. En trois, le facteur temps et la détermination des temps d'avancement des grands séismes. Par ailleurs, nos travaux ouvrent la voie vers des travaux de recherche et de modélisation plus développés incluant l'interaction entre failles et l'analyse des déformations poroélastiques. Les perspectives qui apparaissent suite à notre recherche sont surtout basées sur l'apport des fluides dans le processus de nucléation sismique. Cette modélisation par la variation de la contrainte de Coulomb en incluant l'effet physique des fluides près des grandes villes peut contribuer à une meilleure évaluation de l'aléa et du risque sismique.