Partie 2

Le séisme du Sendaï -Tohoku Oki
Off-Pacific coast of Tohoku earthquake
Tableau
Les plus
gros séismes
depuis
1900
Les
plus1. gros
séismes
depuis
1990
Chile
22 Mai 1960
9 .75
38.2 S
73.1 W
Prince Williams Alaska
28 mars 1964
9.3
61 .9 N 147.6 W
Sumatra
26 Décembre 2004
9.1
3.30 N
95.8 E
Kamtchaka
4 Novembre 1952
9.0
52.8 N
160.1 W
Tohoku-oki
11 Mars 2011
9.0
38.3 N
142.5 E
Chile
27 Février 2010
8.8
35.6 S
72 W
Colombia Ecuador
31 janvier 1906
8.8
1.0 N
81.5 W
Andreanoff, Alaska
9 Mars 1957
8.6
51.6 N
175.4 W
Rat Island, Aleutiennes
4 février 1965
8 .7
51.2 N
178.5 S
Loi d’échelle des tremblements de terre
Magnitude
Moment
Longueur
Durée
Glissement
(Mw)
(Nm)
(km)
(s)
(m)
10
1024
1000?
300?
100?
9
3.1022
300
100
30
8
1021
100
30
10
7
3.1019
30
10
3
6
1018
10
3
1
Génération de grands Séismes dans les zones de subduction
Zone sismogène
Zone de transition
Déplacement vertical
du sol: génération de
tsunami
The 2011 Tohoku-oki earthquake
Modèle de rebond élastique en zone de subduction
Situation initiale
Zone sismogène
Zone de glissement
bourrelet
Situation intermédiaire
Rotation de la zone de glissement
Le séisme
Le modèle classique de Savage 1983
Calcul de la déformation au cours
De l’accumulation de contraintes
Présismiques.
Accumulation de déformation présismique
Déplacement
déformation
dilatation
bourrelet
Vers la droite
glissement continu
Compression
Déformation cosismique
monte
descend
Vers la fosse
rupture
Régularité et irrégularité des séismes
Gaps
vs
Apprendre du passé
La géologie se répète
Gutenberg Richter
Nature aléatoire, chaotique
Et imprévisible
de la sismicité
Les gaps (lacunes sismiques)
Quelques fois ça marche
Maule gap
Chile
Seismicity since 1850
Mw>8.0
Quelques fois ça marche pas du tout
Seismic gaps in Japan
Sismicité historique du Tohoku (Abe, Kanamori, Brady, etc)
La sismicité est aléatoire et imprévisible
Les plus gros tsunamis historiques
1837 Valdivia, Chile 9.3
1841 Kamchatka 9.0
1868 Arica, Chile 9.0
1877 Iquique, Chile 9.0
1946 Aleutians 9.3
1952 Kamchatka 9.0
1957 Aleutians 9.0
1960 Chile 9.4
1964 Alaska 9.1
2004 Sumatra, Indonesia 9.0
2011 Tohoku, Japon 9.0
Gutenberg Richter law
log N = a − bM w
The problem of rare events
Rare events are characteristic
Répliques du séisme
monte
Principales répliques
Loi d’Omori
N=
K
c+t
Loi de Bath
Maximum aftershock
monte
max M w (aftershock) = Mw(main) − 1
Déformation du Japon avant le séisme de Tohoku
BEFORE
AFTER
Couplage au Japon: deux points de vue
Déformation cosismique
monte
Envisat interferometry
50 cm band
Palsar interferometry
11.6 cm band
Tohoku earthquake: Inversion des données géodésiques
Modèle dérivé de la géodésie spatiale
GSI
Modèle dérivé du champ proche
NIED
Enregistrements GPS continus (1 Hz)
Modèle dérivé de la géodésie spatiale
GSI
Modèle dérivé du champ proche
NIED
Modèle dérivé du champ proche
Caltech
Le séisme a été aussi destructeur que le tsunami
Below are the earthquakes which had
tsunami magnitude of above Mt=9.0:
1837 Valdivia, Chile 9.3
1841 Kamchatka 9.0
1868 Arica, Chile 9.0
1877 Iquique, Chile 9.0
1946 Aleutians 9.3
1952 Kamchatka 9.0
1957 Aleutians 9.0
1960 Chile 9.4
1964 Alaska 9.1
2004 Sumatra, Indonesia 9.0
Accélération
maximale
3g
tsunami (a wave in a port)
Vrai!
Faux !
What is a tsunami ?
A shallow water wave
uz
h
1 ∂2
∂2
u ( x, t ) = 2 u z ( x , t )
2
2 z
c ∂t
∂x
tsunami speed
c= gh
typically
h= 3000 m g =10m/s2 c = 175 m/s ou 700 km/h
h= 1000 m
c = 100 m/s or 360 km/h
Generation of large tsunamis in subduction zones
sismogenic zone
8 cm/year
Transition zone
Uplift produces tsunami
The shalow water equation is valid iff
∇h ~ u z / λ << 1
uz is water level (m) and λ is the wavelength (>100 km)
uz
D
10
≈ tan α ≈
≈ 10 − 4
λ s
120000
0
α
x
D
Simple tsunami model
Profondeur unif.
Vitesse homogène
Source simple
Onde plane
diffraction
Effet de guide d’ondes dus à la présence d’un rift
Rift
Tsunami produit par le séisme du Chili du 27/02/10
Amplitude du tsunami, modèle océan homogène
Ondes planes
Ondes diffraction
Tsunami produit par le séisme du Chili du 27/02/10
Canalisation de l’énergie des tsunamis par les rides
Océan homogène
Océan avec canal à faible vitesse
canal
Local tsunami
The maximum water level grows like
1
um≈
h
Because energy flux f must be constant
f ≈ um2 h
tsunami magnitude
M t = log 2 um (m)
Mt = 0
u~0.1m
um ~ 1 m
Mw < 8
Mt = 3
u~1m
um ~ 25 m
Mw = 9
Mt = 4
u~2m
um ~ 50 m
Mw > 9.5
Amplification près de la côte
En fait le processus est nonlinéaire.
Tsunami runup and elevation
Tsunami height or elevation
Le tsunami sur place
Inundation de l’aéroport de Sendai
Modern Geography
Inundation maps
From satellites
A l’origine du tsunami
Soulèvement du fond marin
GSI
Hauteur d’eau par Fujii-Satake
ISEE –ERI Tsukuba-Tokyo