Quelques défis posés par l évaluation de l aléa sismique dans les régions continentales stables

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1 Quelques défis posés par l évaluation de l aléa sismique dans les régions continentales stables Thierry Camelbeeck 1, Kris Vanneste 1, Bart Vleminckx 1 & Seth Stein 2 1 Royal Observatory of Belgium 2 Northwestern University, Evanston, USA

2 Probabilistic Seismic Hazard Assessment Mmax Dimensions? STEP 1 : Definition of Seismic sources STEP 2: activity in the seismic zones STEP 3 : Definition of the GMPEs STEP 4 : Calculation of the probability for a given ground-motion

3 (1) La magnitude maximale observée dans une zone source n est pas un bon estimateur de Mmax

4 Paleoearthquake on the Geleen fault Displacement: 0.5 m - 1 m Age (2σ): BC ( 14 C), BC (OSL) Rupture length: km (2 segments) or 28 km (1 segment) Magnitude: M W = Camelbeeck et al., GSA Special paper 425 (2007)

5 Lower Rhine Graben fault model Erft / Swist fault Largest credible rupture length: Erft/Swist fault (Germany): 55 km M W =7.1 Vanneste et al., Bulletin Seismological Society of America (2013)

6 Mmax in the LRG

7 100,000 yr 10,000 yr 700 yr Histograms of observed Mmax Mmax 6.5 Mmax 6.8 Mmax 7.1

8 Analyse des catalogues synthétiques - Pour une durée de catalogue de 700 ans, les magnitudes maximales les plus observées sont entre 5.7 et 6.1 (avec un léger accroissement avec Mmax) et la probabilité d observer Mmax est très faible. - Si Mmax = 7.1, il y a 50% de chance de sous-estimer cette valeur par plus d une unité de magnitude.

9 Mmax = 7.3 Mmax = 6.7 Mmax = 5.7 Mean hazard maps for PGA 475 yr 2475 yr 10 kyr + 27 % + 27 % + 28 % + 5 % + 7 % + 8 %

10 (2) Un Mmax unique pour toutes les régions continentales stables?

11 Etant donné la durée limitée des catalogues dans la plupart des SCRs, une valeur uniforme globale de Mmax à 7.9 ne peut être exclue cette valeur peut être modulée à la baisse parce que les magnitudes les plus grandes observées peuvent être débattues. Vanneste et al., Seismological Research Letters, 2016

12 Implications pour le PSHA? Our results do not invalidate the Bayesian approach, but indicate that other explanations may be possible for the observed superdomain Mmax distribution used to derive a global prior distribution on Mmax. In PSHA, a model with a single uniform Mmax value of 7.9 could define an alternative branch in the logic tree for Mmax, alongside branches based on one or more global priors. However, extending Gutenberg-Richter MFDs of individual distributedseismicity sources to such high magnitudes should be done cautiously! Some area sources may be too small for such large magnitudes or contain too few earthquakes to reliably establish an MFD. Options could include increasing the size of area sources or truncating source MFDs at an appropriate threshold magnitude, and including a background source accounting for magnitudes between this threshold magnitude and Mmax.

13 (3) Un Mmax unique pour le territoire français ou certaines régions de France? Réaliser le même type d analyse!

14 Manchuel et al., in preparation

15 (4) Quel est l apport potentiel des données paléosismologiques et géologiques au PSHA comment les intégrer dans une analyse cohérente?

16 Calais et al., Geophysical Research Letters, 2016

17 Proposition - Intégrer les observations paléosismologiques et des grands tremblements de terre historiques à l échelle de la planète - Subdivision en différents domaines tectoniques stables basés sur la présence de perturbations transitoires des contraintes, l histoire tectonique [nombre d épisodes] et les dimensions respectives des zones de failles et des perturbations - Classifier les zones sources en France suivant un schéma similaire

18 (5) Vérification: l algorithme utilisé pour calculer les cartes d aléa implémente-t-il le modèle conceptuel de PSHA?

19 Result (1000 samples) - Many earthquake histories yield shaking consistent with forecast, with a scatter about this value that decreases as t/t increases. - Median results are somewhat lower than predicted for small values of t/t and approach the predicted value for larger values of t/t.

20 (6) Validation: le modèle prédit il correctement les mouvements du sol qui se produisent réellement?

21

22 Merci de votre attention

23 Zones sources: territoire bien défini sur lequel la probabilité d occurrence des tremblements de terre est identique en tout point de sa surface bien définies du territoire et y est définie par une distribution fréquencemagnitude [loi de Gutenberg-Richter] calculée à partir de l activité sismique observée. Mmax est la valeur de magnitude maximale à partir de laquelle cette distribution magnitude-fréquence des tremblements de terre est tronquée. Mmax est donc considéré comme équivalent à la plus grande valeur de magnitude de tremblement de terre présumée possible dans une zone source particulière.

24 Bayesian Mmax approach in PSHA n small (USNRC, 2012) In many SCR regions, n is small, so posterior mostly determined by prior. Hence the importance of the prior.