Thèse sur l'analyse de la sismicité mantellique et de l’interface de subduction au Japon (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Les zones de subduction sont le siège de grands séismes parfois accompagnés de tsunamis catastrophiques. Mieux estimer l’aléa sismique dans ces régions est donc essentiel pour les populations. L’interface de subduction a été classiquement divisée en trois grands domaines : (i) la zone sismogène (5 à 35 km de profondeur), où se produisent la plupart des séismes et qui correspond au contact entre les plaques supérieure et plongeante ; (ii) la zone découplée (sup. à 40 km), où la plaque plongeante peut s’enfoncer librement et qui se situe sous le coin mantellique serpentinisée, appelé « cold nose » ; (iii) la zone de transition (30 à 40 km), où peuvent se produire des événements de glissement lent (SSE).
Cette vision fragmentée de la zone de subduction a été remise en question après : 1) le méga-séisme de Sumatra en 2004 (Mw = 9,1), qui s’est amorcé sur l’interface sous la région du « cold nose » ; 2) le séisme de Tohoku-oki (Mw = 9,0, 2011, Japon), qui a rompu l’interface depuis la fosse jusqu’à 50 km de profondeur, également sous le « cold nose ». Une telle extension de la rupture en profondeur remet en cause le paradigme de la serpentinisation du manteau, car la serpentinite est considérée comme asismique ; à ces profondeurs, l’interface devrait glisser librement selon les modèles thermo-mécaniques antérieurs. Les comportements rhéologiques et mécaniques du coin mantellique, ainsi que ses interactions possibles avec l’interface, restent encore largement incompris. Il est donc crucial de mieux contraindre les processus physiques en jeu dans cette région clé de la subduction.
Cette thèse vise à utiliser des outils sismologiques et statistiques pour mieux comprendre les rétro-actions complexes entre l’interface et la sismicité du « cold nose » dans les environnements de subduction, dans l’espace et dans le temps, en s’attaquant à trois verrous principaux :
1. La géométrie du coin mantellique et du contact avec l’interface est mal contrainte.
Nous cherchons à mieux caractériser la géométrie et la structure du coin mantellique ainsi que de sa zone de contact avec l’interface. Cela est fondamental pour mieux contraindre la rugosité de l’interface et comprendre comment le coin mantellique peut influencer la sismicité de l’interface.
2. Le(s) mécanisme(s) à l’origine de la sismicité du coin mantellique est/sont mal connus.
Les fluides libérés en profondeur et remontant le long de l’interface de la plaque plongeante peuvent aussi être déviés vers le coin mantellique, comme observé dans des contextes exhumés. Ces fluides pourraient être le processus déclencheur de la sismicité du coin mantellique. Cependant, dans les zones de subduction plus froides, le coin mantellique n’est hydraté qu’à hauteur de 10 à 20 %, ce qui pourrait ne pas suffire à expliquer la présence de séismes.
En résumé, l’objectif de ce projet est de mieux caractériser la sismicité du coin mantellique dans les zones de subduction et ses interactions avec l’interface. Pour cela, le doctorant analysera des catalogues de microsismicité de haute précision (séismes de magnitude inf. à 3) comme indicateurs de la déformation, et appliquera des analyses statistiques à ces catalogues.
La microsismicité est le meilleur indicateur des faibles déformations. Cependant, plus les séismes sont petits, moins ils sont détectés, car ils sont masqués par le bruit ou par des événements de plus grande magnitude. Nous aborderons ce problème en utilisant des algorithmes de détection basés sur la reconnaissance des formes d’ondes sismiques, tels que le Template Matching et l’apprentissage automatique (Machine Learning), qui peuvent être mieux adaptés aux zones disposant de peu de modèles de référence. L’étudiant pourra ensuite analyser en détail l’évolution spatio-temporelle des séismes afin d’examiner : (i) l’existence ou non de motifs migratoires indiquant la présence de migrations de fluides et les différentes contraintes influençant la sismicité ; (ii) comment un séisme se produisant sur l’interface peut affecter le coin mantellique et, le cas échéant, jusqu’à quelle magnitude, ainsi que l’effet inverse; (iii) le comportement de la sismicité dans le coin mantellique avant et après un épisode de trémors (petits séismes liés à la présence de fluides) et de glissement.
Les résultats attendus sont les suivants :
- Déterminer si la sismicité du coin mantellique est modulée par la sismicité de l’interface
- Améliorer la compréhension des mécanismes à l’origine de la sismicité du coin mantellique en intégrant des observations sismiques et géodésiques
- Contribuer aux efforts plus larges en physique des séismes et en évaluation de l’aléa sismique

Votre Environnement de Travail

Le candidat travaillera au laboratoire de recherche ISTerre, unité mixte de recherche (UMR) composée d'environ 330 personnes, et fait partie de l'Observatoire des Sciences de l'Univers (OSU) de l'Université Grenoble Alpes (UGA), qui assume la responsabilité nationale de nombreux services d'observation nationaux.
L’étudiant sera encadré par Blandine Gardonio (sismologue à ISTerre Chambéry) et Anne Socquet (géodésienne à ISTerre), toutes deux spécialistes des zones de subduction. Le doctorant sera basé à ISTerre Chambéry. L'école doctorale de rattachement sera l’ED STEP. La thèse se déroulera dans l’Equipe Cycles.
Conditions scientifiques, matérielles et financières du projet de recherche :
Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet ANR JCJC intitulé SWAN, dont Blandine Gardonio est la porteuse. Le doctorat est donc entièrement financé et bénéficie de financements complémentaires pour couvrir la participation à des conférences internationales ainsi que les frais de publication.
Ouverture internationale :
Blandine Gardonio et ses collaborateurs, collaboratrices, bénéficient de la diversité exceptionnelle des expertises présentes au sein du laboratoire ISTerre. Par ailleurs, le projet repose également sur une collaboration avec des sismologues japonais, spécialistes des zones de subduction : Naoki Uchida, professeur associé à l’Université de Tohoku, et Seiko Kita, chercheuse au Building Research Institute (Japon).
Informations complémentaires:
Le candidat doit être titulaire d'un master (ou équivalent) en géophysique ou physique et avoir un intérêt marqué pour le traitement des signaux géophysiques et les statistiques.
Profil disciplinaire : solides compétences en mathématiques, en physique et en traitement du signal ; autonomie en développement de code, en particulier en Python et Matlab ; capacité à manipuler et à traiter des données.
Profil extra-disciplinaire : sens de l’initiative, adaptabilité, capacité à travailler de manière autonome et en équipe. Compétences en communication et en travail collaboratif. Maîtrise de l’anglais (lecture, écriture, communication orale).

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

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