Discontinuités de la croûte vues sur les enregistrements sismologiques

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1 Discontinuités de la croûte vues sur les enregistrements sismologiques D. Latorre, J. Virieux, T. Monfret, T. Theunissen, A. Deschamps Géosciences Azur, Nice INGV, Rome

2 Identification des discontinuités sismiques dans la croûte supérieure du Golfe de Corinthe à partir d une migration cinématique tridimensionnelle des ondes converties observées sur des données de micro-sismicité locale La méthode a été testée sur des données italiennes (répliques du tremblement de terre de San Giuliano de Puglia du 31 octobre 2002 (Latorre et al., soumis à Geophysical Prospecting 2007) où la structure est très bine connue. La même méthode a été appliquée au jeu de données de la campagne Patras-91 en utilisant les modèles tomographiques et la localisation des séismes obtenus par inversion des temps des premières arrivées (Latorre et al., GJI 2004)

3 DATA We analyzed part of the 1991 dataset selected for the tomographic inversion (Latorre et al., GJI 2004) We migrate seismograms of 636 well located micro-earthquakes recorded at 16 three-component stations Example of converted waves observed on three-component seismograms Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 3

4 Méthode : migration cinématique des ondes converties Temps de propagation source - point orienté - station Sommation pondérée Model parametrisation: threedimensional grid of image points with local oriented interface. Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 4

5 Construction de l image migrée en 1 point Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 5

6 Méthode : Ajout d une pondération Weighted Stack Kirchhoff summation technique adapted for analysis of local earthquake signals weight Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 6

7 Example on real data Example of starting data: radial components aligned on the P-first arrival time 1 2 Ray tracing in the 3D velocity model for a PS converted wave at a given grid point Stacking of shifted records: the migrated image at the grid point is computed by summing the weighted amplitudes at t=0 Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 7 3

8 Vertical section of the migrated model 3D depth migration of converted waves: application to the 2002 Molise aftershock sequence (southern Italy) Study region Geological model from analysis of deep well data, commercial seismic lines (AGIP), gravimetric and magnetic data Nancy (Mostardini 2-3 Juillet & Merlini, ) Le rift de Corinthe 8 From Latorre et al., 2007

9 RESULTS Map view of the migrated model a 7km, 8km and 9 km depth Vertical cross-section oriented 70 N WSW ENE WSW WNE WSW WNE P velocity model S velocity model Latorre D., Virieux J., Monfret T., in preparation Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 9

10 RESULTS Map view of the migrated model a 7km, 8km and 9 km depth Vertical cross-section, oriented 30 N SW NE SW NE SW NE P velocity model S velocity model Latorre D., Virieux J., Monfret T., in preparation Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 10

11 CONCLUSION 3D depth migration of micro-earthquake records reveals the presence of a strong seismic discontinuity at mid-crustal depth, which corresponds to an inversion of seismic velocities and matches the seismogenic zone beneath the northern part of the rift. Geometry and position at depth of this seismic horizon are in consistent with the 120 strike, 20 dipping low-angle structure identified by Gautier et al., The analysis of other data (2002 dataset) should add new details to the image and improve our knowledge of this seismic discontinuity. Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 11

12 Moho : de nombreux résultats récents existent Fonctions récepteur PS et SP Un double Moho Pas de résolution sous le Golfe Sodoudi et al., J Geophys. Res., 2006 Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 12

13 Inversion de données gravimétriques Comparaison à la tomographie aux fonctions récepteur Tiberi et al., Geophys..J.Int., 2001 Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 13

14 Moho obtenu par tomographie 2D des temps de réflexion PmP Zelt et al., Geophys.J. Int., 2005 Extension du modèle avec des Pn Sachpazi et al., Tectonophys Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 14

15 Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 15

16 Latorre et al., 2004 Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 16

17 Les polarités des phases sur T se répartissent selon le BAZ : polarité positive polarité négative (Bertrand, 2000) Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 17

18 Quelques résultats complémentaires fonction récepteur sur les données de 2002 (3F Corinth) : 2 séismes seulement sur les données de permanentes BB (TRI, LAK, KAL) Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 18

19 Fonctions de transfert des séismes locaux Existence de sismicité intermédiaire 0 Stations Profondeur (km) 100 Longitude ( ) Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 19

20 Fonctions de transfert des séismes locaux Existence de sismicité intermédiaire Vp3=5.8 km/s Vs3=3.22 km/s Vp3=5.8 km/s Vs3=3.22 km/s Vp1=7.1 km/s Vs1=3.94 km/s Conditions d applications - Source ponctuelle (M<4.5) - Rais quasi verticaux : conversions dans la croûte Pour ce modèle 1D : -T Ps =0.83 s -T Ss =3.57s (=Ps sur le Moho) -T Ppps =3.9 s Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 20

21 Phases : 1 : s de la P directe 2 : s 3 : s 4 : s 5 : s 6 : + 1.5s Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 21

22 Station PITT : Péloponèse Nord-Ouest Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 22

23 Conclusions Les enregistrements courte période donnent accès aux interfaces entre la surface et 10km, mais sans doute pas au Moho. La complexité est grande: des méthodes 3D sont nécessaires pour extraire l information. Les données des séismes profonds doivent être utilisées en complément des données de la sismicité crustale. Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 23

24 Perspectives Reprendre l ensemble des données télésismiques en complétant avec les données des nouvelles stations. Analyser plus systématiquement les séismes intermédiaires. Appliquer les méthodes de stack sur les enregistrements des séismes locaux (incluant 2002) et des fonctions récepteur. Nancy 2-3 Juillet 2007 Le rift de Corinthe 24