Jean-Mathieu Nocquet1, Patricia A Mothes2, Martin Vallee1, Marc Regnier1,  Mohamed Chlieh1

1. GeoAzur, CNRS-IRD-UNS-OCA, Valbonne, France. , 2. Instituto Geofísico , Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador. 

Rapid subduction of the Nazca plate beneath the Ecuador-Colombia margin (~58 mm/yr) has produced one of the largest megathrust earthquake sequence during the last century. The 500-km-long rupture zone of the 1906 (Mw = 8.8) event was partially reactivated by three thrust events; in 1942 (Mw = 7.8), 1958 (Mw = 7.7), and 1979 (Mw = 8.2), whose rupture zones abut one another. New continuously-recording GPS stations installed along the Ecuadorian coast, together with campaign sites observed since 1994 indicate that the current velocities results from the superimposition of a NNE motion the crustal North Andean Block occurring at ~8 mm/yr in Ecuador and the elastic deformation involved by partial locking of the subduction interface. We first estimate the long-term kinematics of the North Andean block in a joint inversion including GPS data, earthquake slip vectors and quaternary slip rates on major faults. The inversion provides a Euler pole located at long. -107.8°E, lat. 36.2°N, 0.091°/Ma and indicates little internal deformation of the North Andean Block (wrms=1.3 mm/yr). Residual velocities with respect to the North Andean Block are then modeled in terms of elastic locking along the subduction interface. Models indicate that the subduction interface is partially locked (50%) up to a depth of 40 km. Finally, we report a transient event that occurred in early 2008 near the Ecuador-Colombia border. The magnitude of the trenchward displacement is 13 mm, with uplift of similar magnitude. While the total duration of the slip event is 5 months, the horizontal time series clearly shows two sub-phases of slip with approximatively similar magnitud of displacement and duration, separated by 6 weeks. Modelling indicates that the slip occurs at 40 km depth, immediately below downdip extension of the locked zone. 

M. Chlieh 1 , J.M. Nocquet 1 , J. Tavera 2 , J. C. Villegas 2 , Hugo Perfettini 3 , F. Bondoux 3 , D. Remy 4 and J. P. Avouac 5  

1 GeoAzur, 250 rue A. Einstein F-06560 Valbonne, France. 2 Instituto Geofisico del Peru, Ate, Lima, Peru. 3 IRD, Peru, 357 Calle Terruel, Miraflores, Lima, Peru. 4 LMTG, Toulouse, France. 5 Tectonics Observatory, Pasadena, CA 91125, USA.

Geodetic measurements of interseismic strain above the Central Andes reveal a heterogeneous pattern alternating highly coupled asperities and creeping segments on the Peru-Chile megathrust. Published GPS surveys between 1993 and 2005 from the region of Lima in Peru to the Mejillones Peninsula in northern Chile provide horizontal velocities. Processed InSAR measurements of the interseismic deformation in northern Chile and in the region of Lima indicated also high gradient of deformation in the line of sight of the ERS and Envisat satellites.

Joint inversions of these data reveal strongly coupled patches up to about 400 km wide in area where great (Mw>8.0) interplate earthquakes have occurred in the past. The moment rate deficit accumulated in the region of Lima, South of the Nazca ridge, in southern Peru and northern Chile is slowly reaching or rise above the seismic moment released during the last great events of 1746, 1942, 1868 and 1877. Thus, future great earthquakes on these segments will not be a surprise. The correlation is most spectacular for ruptures of the M w 8.0 Pisco of September 2007 that released the moment deficit that had accumulated since 1746, suggesting that this earthquake was overdue. In contrast, near the Nazca ridge, the megathrust is partially creeping in areas where only moderate (7.0<Mw<8.0) events occurred. The correlation of large seismic asperities with patches that are locked during the interseismic period suggests that they are persistent features. Depth- and convergence-rate dependent temperature might influence the pattern of coupling, through its effect on the rheology of the plate interface, but other influences are required to account for the observed along-strike heterogeneity of coupling. In particular, subduction of the Nazca Ridge could be the cause for the low coupling there.

Claire Joulain(1), Jean Chéry(1), Bijan Mohammadi(2), M. Peyret (1)

1- Géosciences Montpellier, UMR CNRS 5243, UNIVERSITE MONTPELLIER 2, pl. Bataillon, 34095 Montpellier, France

2- I3M-UMR CNRS 5149, UNIVERSITE MONTPELLIER 2, pl. Bataillon, 34095 Montpellier, France

Interseismic velocity field provided by geodetic methods in tectonically active areas is often interpreted using the concept of thick elastic blocks cut by slipping faults at depth. This approach is purely kinematical and the best adjusment between observed and modeled velocity fields is obtained by searching the fault slip rate distribution along the block boundaries below the seismogenic depth. We assume here that interseismic strain occurs in response to remote forces or velocities imposed by the plates. In this case, lithosphere and faults rheology control interseismic strain rate. If faults are fully locked within the seismogenic zone, strain rate variations must occur in response to lateral variations in the elastic rigidity of the lithosphere. In line with this view, low rigidity zones should lead to high interseismic strain while high rigidity areas remain weakly deformed.

We present here a mathematical method to approximate the observed GPS velocity field by a mechanical model displaying a horizontally variable plate rigidity. We adopt an optimisation scheme that aims to minimize a cost function representing the offset between a forward elastic model and the GPS data (interseismic velocity field). The plate rigidity is described by a small number of parameters defined on control points. This way, it is tractable to compute the cost function gradient in the parameter space. An optimization algorithm allows to minimize the cost function. We first apply this method to search the rigidity distribution in the case of a well-posed problem for which 1) the rigidity map is a priori known 2) the data velocity field is the FEM solution of the direct problem. This approach allows us to define a suitable parametrization in which the parameter space can be progressively enriched during the optimization process.

We then use the southern California zone in the vicinity of the San Andreas fault to test the ability of the method to solve the rigidity distribution over an intraplate region. This zone is of a special interest because it includes different tectonical areas such as the border of the Pacific plate, the San Andreas fault zone and the Mojave region. Therefore, one can expect that the analysis of the continuous GPS velocity field (CMM3) should lead to contrasted rigidities across the studied domain. We discuss the rigidity distribution obtained by our method in the light of heat flow, seismology and tectonic knowledge of southern California.

L'étude des déformations est un sujet classique et très important pour des applications géophysiques de mesures géodésiques. L'évaluation de déformations horizontales de l'écorce terrestre se fait par le calcul de déplacement planimétrique des points géodésiques mais aussi par le calcul d'un tenseur de déformation à l'intérieur de chaque figure élémentaire du réseau.

Cette présentation porte sur la détermination et la représentation simultanée de la déformation avec son degré de signification (précisions) par le biais d'une nouvelle méthode cartographique de tenseur de déformation.

La nouvelle représentation va servir à faire le lien entre les géodésiens d'une part et les géologues et les géophysiciens d'autre part de telle façon à éviter les défauts de la représentation actuelle de tenseur de déformation et à donner une meilleure interprétation géophysiques des phénomènes physiques observés.

Marcello de Michele 1 , Daniel Raucoules 1 , Julia de Sigoyer 2 , Manuel Pubellier 2 , Cecile Lasserre 3 , Erwan Pathier 3 , Yann Klinger 4 , Jerome van der Woerd 5 , Nicolas Chamot-Rooke 2

1. Natural Risks Division, French Geological Survey, Orleans, France.
2. Laboratoire de Géologie, Ecole Normale Supérieure, Paris, France.
3. Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique, Université de Grenoble, Grenoble, France.
4. Laboratoire de Tectonique, Institut de Physique du Globe de Paris, Paris, France.
5. Equipe de Sismologie, Institut de Physique du Globe, Strasbourg, France.

The Sichuan earthquake, Mw 7.9, struck the Longmen Shan range front, in the western Sichuan province, China, on 12 May 2008. It severely affected an area where little historical seismicity and little or no significant active shortening were reported before the earthquake (e.g. Gu et al., 1989; Chen et al., 1994; Gan et al., 2007). The Longmen Shan thrust system bounds the eastern margin of the Tibetan plateau and is considered as a transpressive zone since Triassic time that was reactivated during the India-Asia collision (e.g., Tapponnier and Molnar, 1977, Chen and Wilson 1996; Arne et al., 1997, Godard et al., 2009). However, contrasting geological evidences of sparse thrusting and marked dextral strike-slip faulting during the Quaternary along with high topography (Burchfiel et al., 1995; Densmore et al., 2007) have led to models of dynamically driven and sustained topography (Royden et al., 1997) limiting the role of earthquakes in relief building and leaving the mechanism of long term strain distribution in this area as an open question. Here we combine C and L band Synthetic Aperture Radar (SAR) offsets data from ascending and descending paths to retrieve the three dimensional surface slips distribution all along the earthquake ruptures of the Sichuan earthquake. We show a quantitative assessment of the amount of co-seismic slip and its partitioning at the surface and discuss how earthquake of this type might be the main driver for relief building in the Longmen Shan.

Dimitar Dimitrov

     Le cycle sismique des failles des séismes du 14 et 18 avril 1928 (M=6.8 et M=7.0) dans la region de Plovdiv est déterminé par mesures géodésiques du reget co-sismique résiduel et correspond au cycle sismique évalué par des tranches paléosismiques.

     Le cycle sismique de la faille de Krupnik qui a joué pendant les séismes du 04.04.1904 (M=7.3 et M=7.8 - Karnik, 1961) est aussi déterminé par mesures géodésiques des profils topo et tranches paleosismiques.

M. Peyret

Des mesures réitérées de réseaux ou profils GPS denses au travers de systèmes de failles permettent de quantifier précisément la distribution spatiale de la déformation de surface induite lors du chargement intersismique, et d'estimer ainsi le comportement mécanique de ces systèmes. La technique InSAR possède théoriquement la capacité de densifier spatialement ces mesures et de les étendre de manière simple à la fois perpendiculairement et le long des failles. Seulement, dans la pratique, la décorrélation temporelle (principalement liée à la couverture végétale) et la faiblesse des gradients de déformation à mesurer (souvent d'un ordre de grandeur inférieur aux artéfacts atmosphériques) rendent cette approche infructueuse.

La technique PS-InSAR permet de s'affranchir, au moins partiellement, de ces limitations de décorrélation temporelle et de perturbation atmosphérique. L'analyse de longues séries temporelles radars permet théoriquement d'estimer la vitesse moyenne de déformation selon l'axe de visée du satellite avec une précision de l'ordre de quelques mm/an.

Nous présentons les résultats d'analyses PS-InSAR des archives ERS sur deux zones d'études : un segment central de la faille Nord Anatolienne (Turquie), et le long de la Vallée Longitudinale (Taïwan).

E. Pathier

Des évènements asismiques appelés séismes lents ont été observés par GPS depuis une dizaine d'années notamment dans des zones de subductions. Les séismes lents ayant lieu dans la région de Guerrero-Oaxaca au Mexique sont liés à la subduction de la plaque Cocos sous la plaque Nord-Amérique à une vitesse de 5-6 cm par an. Ces évenements sont observés par un réseau d'une dizaine de stations GPS permanentes situées le long d'un profil NNE-SSW orienté à peu près parallèlement à la direction de subduction et d'un profil perpendiculaire le long de la côte située à une soixantaine de kilomètres au Nord de la fosse de subduction. Ce réseau a mis en évidence trois évènements principaux se déroulant sur plusieurs mois en 1998, 2002 et 2006. Des estimations de la distribution spatio-temporelle du glissement de ces évènements, supposés se produire à l'interface du plan de subduction, ont été effectués. Toutefois, la distribution spatiale du réseau permanent GPS et sa faible densité limite la résolution de ces études qui sont pourtant fondamentales pour mieux comprendre les mécanismes physiques des ces séismes lents, leurs rôles dans le cycle sismique et leurs implications en termes d'aléa sismique. En utilisant des données du satellite ENVISAT sur l'évènement de 2006, la capacité de l'interférométrie radar pour mesurer les déplacements du sol liés à ces évènements sera montrée ainsi que l'apport de ces mesures, en complément du GPS, pour la détermination de la distribution spatiale du glissement.

Maya ILIEVA (1,3) , Panagiotis ELIAS (2) , Pierre BRIOLE (3) and Dimitar DIMITROV (1)

(1) Bulgarian Academy of Sciences, Acad. G. Bonchev str, bl. 1, 1113 Sofia, Bulgaria
(2) National Observatory of Athens, I. Metaxa & Vas. Pavlou, GR-15236, Greece
(3) École Normale Supérieure, 24 rue Lhomond, 75005 Paris, France

Located at the boundary between the African and Eurasian plate, the Balkans is one of the most seismically active region of Europe. The area falls under the influence of the northward movement of the Apulian plate, causing transform plate faulting on the western coasts of the peninsula. In the east, the movements along the North Anatolian Transform zone are the reason of a high sismicity. On the other hand, the central part of the Balkans is exposed to extensional forces. Besides, a number of blocks form a complex fault system. As an effect of these tectonic features the region is stricken by a high number of shallow seismic events. The main goal of the study is to apply the InSAR methods for determination of the fields of deformation caused by several shallow earthquakes occurred in the Balkan region in the last fifteen years. The study is an attempt for retrieving the fault parameters of those earthquakes from ERS and ENVISAT interferograms. ROI_PAC package is used for generating the interferograms and SRTM DEM is used in a 2-pass method. The results are compared with the GPS measurement, when available in the areas of interest, and dislocation models using the Okada formalism are proposed.

R. Grandin, A. Socquet

ENVISAT InSAR data spanning the time intervals separating twelve dike intrusions at Manda Hararo-Dabbahu rift (Afar, Ethiopia) from 2005 to 2009 shows that deformation occurs in the inter-diking period. These transient deformations can be explained by the presence of six sources that can be interpreted as inflating or deflating magma chambers. These deformational patterns are first tracked in the interferograms by a simplecross-correlation method. In a second step, time resolution is increased by combining the data acquired on four different InSAR tracks, through time-dependent elastic models.

The sustained deflation of a deep magma chamber at Dabbahu in the six months following the main rifting event of 2005, slow decelarating post-eruptive re-inflation of two shallow magma reservoirs below Dabbahu and Gabho volcanoes, and a deflation signal of deep origin on a neighbouring rift segment are clearly imaged.

In contrast, rapidly changing deformations are observed at the centre of the Manda Hararo rift segment. For the first time, transient deformations are monitored in the weeks/months following the diking events, with pulses of activity after the dike intrusions, followed by an exponential-like decay. This signal may be associated with the recharge of the central magma reservoir involved in feeding the 2005-2009 dikes. Alternately, the predominantly horizontal mode of deformation suggests a short-term interaction between the visco-elastic response of the crust to tectonic forcing, and the process of hydraulic connectivity within the central magma plumbing system.

F. Boudin

Dans le cadre d'un programme de recherche ANR EPOC pour l'étude de la lacune Sismique au nord Chili, collaboration entre le CNRS et les universités Chilienne, un réseau multi paramètres d'instruments a été installé : sismomètres large bande et GPS. Actuellement nous effectuons l'installation de plusieurs stations inclinométriques longue base. Ces instruments ont une résolution très élevée et sont en mesure d'observer des déformations de très faible amplitude jusqu'à 0.1 nrad soit une déformation différentielle de 0.01 mm sur 100 km. Nous présenterons ici les observations effectuées par la première station de Neuquen proche de la ville d'Iquique depuis Aout 2007. Nous avons pu mettre en évidence l'observation de nombreuses déformations cosismiques de très faibles amplitudes associées à des événements de Magnitude comprises entre 5 et 7.7, dont le séisme de Tocopilla du 14 novembre 2007. Les déformations enregistrées que nous avons comparées à des modélisations OKADA sont de l'ordre de 0.1 mm à 1 mm sur une base de 10 km. Nous avons pu observer également la charge océanique produite par le petit tsunami du séisme de Tocopilla (quelques cm de hauteur d'eau), l'amplitude observée n'est que de 5 nrad (soit 0.05 mm sur 10 km) . Entre les événements sismiques de faibles magnitude nous observons le chargement tectonique, nous serions donc en mesure d'observer le cycle sismique à très haute résolution. Les enregistrements se font en continu toutes les 30 s. Notre objectif est également d'observer des déformations transitoires lentes de quelques jours à plusieurs mois.

Vergnolle, M., et collègues du projet G-GAP (par ordre alphabétique, M. Campillo, N. Cotte, F. Cotton, S.I. Franco, V. Kostoglodov, I. Manighetti, M. Radiguet, J.A. Santiago, O. Thollon, P. Tregoning, A. Walpersdorf)

Depuis l'installation d'un réseau GPS permanent au niveau du gap sismique de Guerrero, Mexique, trois séismes lents parmi les plus grands au monde en termes de magnitude du moment équivalente ont pu être enregistrés en 1998, 2001-2002 et 2006. Bien que ces séismes lents soient déjà bien documentés, quelques questions cruciales, nécessaires à la compréhension de ces phénomènes, n'ont pas encore trouvé de réponses évidentes telles que : les séismes lents de Guerrero se répètent-ils régulièrement ? Sont-ils similaires d'un évènement à l'autre ? Où se produisent-ils sur l'interface de subduction ? Mieux répondre à ces questions permettrait de mieux comprendre le rôle de ces phénomènes au cours du cycle sismique et ainsi mieux appréhender le fonctionnement du gap sismique de Guerrero. En suivant une procédure de traitement GPS prenant en compte les phénomènes atmosphériques dépendant du temps ainsi que les surcharges océanique, atmosphérique et hydrologique, nous présentons des séries temporelles de position, sur les trois composantes, dont le bruit non tectonique a été réduit de 50% par rapport aux séries temporelles précédemment publiées. Ces nouvelles séries temporelles permettent de ré-analyser la succession de séismes lents et d'apporter des indices sur la récurrence et la variabilité d'amplitude de ce phénomène dans la région. Par ailleurs, les caractéristiques des deux plus grands évènements lents (2001-2002 et 2006) ont pu être affinées, comme les déplacements de surface cumulés 3D et l'évolution temporelle des déplacements de surface pendant le séisme lent qui s'avère complexe et non linéaire. A partir des nouveaux déplacements de surface cumulés et des nouvelles observations publiées sur la structure crustale au niveau de la zone de subduction de Guerrero, nous avons contraint de nouvelles inversions de glissement sur le plan de subduction. Nous montrons que le modèle de glissement qui reproduit le mieux les observations de déplacement en surface nécessite du glissement asismique dans la partie inférieure de la zone sismogène supposée. Ce résultat suggère qu'une partie de l'énergie élastique accumulée pendant la phase intersismique dans la zone sismogène est relâchée pendant les séismes lents dans cette région.

M. Béjar-Pizarro 1, 2 , D. Carrizo 1,3 , A. Socquet 1 , R. Armijo 1 and the "North Chile geodetic team"*

*North Chile geodetic team: S. Barrientos 3 , S . Bonvalot 4 , J.B. de Chabalier 1 , O. Charade 5 , A. Delorme 1 , F. Fondu 4 , J. Genrich 6 , A. Nercessian1, M. Olcay 7 , I. Ortega 3 , J.C. Ruegg 1 , M. Simons 6 , C. Valderas 3 , C. Vigny 8 .

1. Institut de Physique du Globe, 4 Place Jussieu, 75251 Paris Cedex 05, France
2. Departamento de Geodinámica, Facultad de Ciencias Geológicas, Univ. Complutense, 28040 Madrid, Spain
3. Departamento de Geofísica, Universidad de Chile, Casilla 2777, Santiago, Chile
4. Laboratoire des Mécanismes et Transferts Géologique, UMR 5563, Institut de Recherche pour le Développement, UR154, CNRS, Toulouse, France
5. Division Technique de l'INSU, Meudon, France
6. Seismological Laboratory, Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, 1200 E. California Blvd 252-21, Pasadena, CA 91125, USA
7. Universidad Arturo Pratt, Iquique, Chile
8. Laboratoire de Géologie, Ecole Normale Supérieure (ENS), CNRS, 75231 Paris, France

The Mw 7.7 14 November 2007 Tocopilla earthquake occurred in the southern end of a known seismic gap in North Chile (Fig. 1). Through modeling of Global Positioning System (GPS) and Satellite Radar Interferometry (InSAR) data we show that this event ruptured the deep part of the seismogenic interface down to the transition zone (30-50 km) and did not reach the surface. The earthquake initiated in that interface beneath the region of Tocopilla city and was arrested ~150 km south, at the latitude of the Mejillones Peninsula, an area already identified as an important structural barrier between two segments of the Peru-Chile subduction zone. Our preferred models for the Tocopilla main shock show slip concentrated in two main asperities, consistent with previous inversions of seismological data, that seems to propagate to relatively shallow depths under the Mejillones Peninsula. Our analysis of the post-seismic deformation suggests that most of the post-seismic slip occurred within the first 10 days after the main shock, and that it was mostly concentrated at the southern end of the rupture. The overall post-seismic deformation occurring in this period represents a 5 % of the coseismic deformation and most of this post-seismic deformation (~ 70%) corresponds to aseismic slip. Putting our results in perspective with other earthquakes in the region suggests temporal and spatial interactions between different regions of the subduction interface (barrier, asperities and regions that slip aseismically). According to our models the Tocopilla earthquake released only ~2.5 % of the moment deficit accumulated on the interface during the past 130 years and by similarity with a Mw 7.5 event that preceded the Mw 8.1 Antofagasta earthquake, the 2007 earthquake may be regarded as a possible precursor of a larger subduction earthquake rupturing partially or completely the 500-km-long North Chile seismic gap.

Lasserre C., Socquet A., Peltzer G., Doin M.-P., Puyssegur B., Jolivet R., Sun Jianbao  

Densely spaced geodetic measurements of surface velocities are key observations to characterize the spatial distribution and temporal evolution of stress on a fault during the seismic cycle. We monitor the present-day surface deformation across major active faults in China, focusing on the detection and modelling of interseismic strain accumulation and potential along-strike variations of the faults behavior. We use the SAR interferometry technique and dense archives of ERS and Envisat radar images acquired within the framework of the ESA-NRSCC Dragon program to construct mean surface velocity maps of radar line of sight delays, testing data stacking or time series analysis.

Phase propagation delays through the atmosphere remain one of the main limitations in extracting interseismic signal from InSAR data and achieving millimetre accuracy in fault slip-rate estimates. We investigate the potential of the most recent global atmospheric models to characterize the temporal and spatial behavior of the atmospheric noise in a given area, to provide correction maps of atmospheric phase delays and better estimate errors on modelled fault slip-rates. We use selected tracks at different longitudes of the Altyn Tagh Fault system (ATF), the largest active tectonic structure at the northern edge of Tibet, as case examples for this study. The ATF runs along a zone of major relief (there is a 3-5 km step between Tibet and Tarim), which makes InSAR measurements prone to large errors associated with tropospheric phase propagation delays. As these delays and the deformation are correlated with the topography across the ATF, simply correcting InSAR data from a phase-topography relation (most often non linear or spatially variable) may be quite dangerous. The ATF is thus a good test site to validate other types of atmospheric corrections, using meteorological and global atmospheric models, MERIS PWV and GPS data.

Jolivet R., C. Lasserre, M.-P. Doin, S. Guillaso, O. Cavalié, G. Peltzer, Jianbao Sun, Xiwei Xu, Zheng-Kang Shen

We use sar interferometry to characterize the present-day behaviour of the left-lateral Haiyuan fault system (HFS), one of the main geological structure at the north-eastern boundary of the tibetan plateau that accomodates the eastward movement of Tibet relative to the Gobi-Ala Shan platform. The last major earthquakes that occured along the HFS are the M~8 1920 Haiyuan earthquake (strike-slip mechanism) and the Ml=8-8.3 1927 Gulang earthquake that ruptured a nearby thrust fault. A ~260 km-long seismic gap has been identified on the central part of the HFS, along which creep may occur.

We further investigate the relationships between the present day deformation processes observed along the HFS and its seismic history and segmentation. We construct an extended InSAR-based map of the deformation around the Haiyuan fault from the eastern end of the Qilian Shan (102° E), to the west, to the junction with the Liupan Shan (106° E), to the east.

We use monthly ENVISAT acquisitions along 4 descending and 2 ascending tracks, spanning the 2003-2009 time period. Data are processed using a small baseline chain type. For each track, all radar images are coregistrated to a single master and interferograms are produced using a local adaptative range filtering. Residual orbital and atmospheric effects are jointly inverted and corrected for each unwrapped interferogram. Atmospheric corrections are validated "a posteriori" , using the most recent global atmospheric model. We also investigate the potential of these models for "a priori" atmospheric corrections. The interferograms series on each track are then inverted to obtain the increments of Line Of Sight (LOS) radar delays between acquisition dates, adapting the Lopez-Quiroz et al. 2009 time series analysis. We derive LOS mean velocity maps, that show along-strike variations including local shallow creep and vertical movements (subsidence in the Jingtai pull-apart basin). These features tends to localize near the western end of the 1920 rupture.

Finally, the velocity maps are inverted using a least-square method to solve for the creep rate near the surface and the interseismic loading slip-rate at depth. Our preliminary model assumes a vertical dislocation embedded in an elastic half-space and discretized into patches of increasing size with depth.

Séverine Rosat (IPG Strasbourg) et Sébastien Lambert

La nutation libre du noyau terrestre (FCN) est observée sur Terre par ses effets de résonance dans les marées gravimétriques diurnes et dans les nutations forcées qui leur sont associées. Les nutations sont observées par interférométrie à très longue base (VLBI), tandis que les marées diurnes sont obtenues par l'analyse des variations temporelles de la gravité enregistrées en surface par les gravimètres cryogéniques à supraconductivité (SG). Nous étudions la sensibilité de ces deux techniques aux paramètres de la FCN (période, facteur de qualité associé à son amortissement et amplitude de la résonance associée) et nous montrons que les valeurs estimées de ces paramètres sont consistantes pour les deux techniques. L'inversion des facteurs gravimétriques obtenus pour 15 SGs sur au moins 4 ans et des retards VLBI accumulés sur les 24 dernières années nous donnent une valeur de Q proche de 16 600 avec une incertitude de 3 500 pour la gravimétrie et de 900 pour le VLBI, et une période de résonance comprise entre -423.3 et -430.5 jours sidéraux pour les SGs et entre -427.8 et -431.4 jours sidéraux pour le VLBI (intervalle à 3 s ).

Frédéric Chambat (ENS Lyon),   Stéphanie Durand, Jan Matas, Yanick Ricard

Les fines zones de coexistence de phases minéralogiques en équilibre dans le manteau ou le noyau terrestre peuvent être un lieu de forte atténuation des déformations. Le temps caractéristique du changement de phase est le paramètre déterminant pour l'ampleur de cette atténuation. Expérimentalement ces temps sont à peu près inconnus et nous proposons de les contraindre par l'observation de l'atténuation des déformations globales de la Terre : modes propres sismiques, FCN, mode de Chandler, marée etc. Nous donnerons un exemple avec les modes propres et le changement de phase olivine-wadsleyite à 410 km.

Frédéric Deschamps (ETH Zurich)

La structure thermochimique du manteau terrestre se révèle plus complexe que ce qu'on ne le pensait il-y-a une dizaine d'années seulement. De nombreux indices convergent en faveur de la présence de fortes variations latérales de composition, notamment à la sa base. La détermination précise de ces anomalies se heurte toutefois à un fort trade-off entre la température et la composition: les anomalies de vitesses sismiques seules ne suffisent pas à séparer le signal chimique du signal thermique. La méthode de tomographie probabiliste permet de résoudre ce trade-off en apportant des contraintes robustes sur les distributions des anomalies de vitesses sismiques et de densité. À partir de ces distributions, il est possible de calculer des distributions de température et de composition (perovskite et fer) qui font apparaître du matériau enrichi en fer et (donc chimiquement plus dense que le manteau moyen) dans les régions habituellement associées aux superplumes. L'étape suivante est d'évaluer les conséquences qu'ont ces variations thermochimiques sur la dynamique et la structure du manteau terrestre, et en particulier de déterminer quel(s) paramètre(s) est (sont) capables de maintenir des réservoirs de matériau dense à la base du manteau. Une exploration exhaustive de l'espace des modèles de convection thermochimique, au moyen d'une modélisation numérique appropriée, permet d'apporter des réponses préliminaires à ces questions. Ainsi, le rapport de viscosité thermique et la pente de Clapeyron de la transition de phase à 660 km jouent un rôle crucial pour maintenir des réservoirs sur des périodes de temps comparables à l'âge de la Terre. Par ailleurs, la transition de phase à 660 km empêche le matériau dense de pénétrer massivement dans le manteau supérieur, ce qui semble accréditer l'hypothèse que les OIB échantillonnent partiellement un réservoir primitif situé dans le manteau profond. Une quantification plus précise de la fraction de matériau dense entraînée en surface est cependant nécessaire pour trancher ce débat.

Caroline de Linage, Min-Hui Lo, James Famiglietti

University of California, Irvine

Les eaux de surface (rivières, lacs, zones inondées) sont une composante importante du budget hydrologique terrestre total dans le bassin de l'Amazone. Les modèles hydrologiques globaux ne prenant pas en compte le routage des eaux de surface (i.e. supposant leur decharge immediate dans les oceans) présentent un faible accord avec les observations des variations de contenu total en eau issues de la mission de gravimétrie spatiale GRACE. Cette étude a pour but d'utiliser ces observations afin de contraindre les variations spatiales de la vitesse d'écoulement des eaux de surface dans un schéma de routage des écoulements de surface simulés par le modèle de surfaces continentales CLM3.5.

La comparaison avec les données GRACE est effectuée a l'aide d'une décomposition en composantes principales (PCA/EOF) permettant une vision non intégrée spatialement.

L'introduction d'un routage des eaux de surface à vitesse constante temporellement et spatialement aboutit à un meilleur accord avec les observations issues de GRACE par rapport au cas où aucun routage n'est introduit. Une vitesse effective moyenne est estimée pour le bassin de l'Amazone. Les resultats de simulations faisant varier spatialement la vitesse   d'écoulement des eaux de surface sont analysés et comparés aux données GRACE.

L. Longuevergne 1,2 , B.R. Scanlon 1 , C.R. Wilson 2

1. Bureau of Economic Geology, Jackson School of Geosciences, The University of Texas at Austin, PO Box X, Austin, TX 78713, USA.
2. Department of Geological Sciences, Jackson School of Geosciences, The University of Texas at Austin, PO Box X, Austin, TX 78713, USA

La mission GRACE, par sa sensibilité aux variations de masse d'eau à des échelles spatiales supérieures à 400 km, offre la possibilité de suivre les principaux systèmes hydrologiques continentaux et améliorer la modélisation des flux hydrologiques. La disponibilité de séries temporelles projetées sur une grille (Level-3 data) encourage l'utilisation des données GRACE comme une information de télédétection à part entière. Cependant, le traitement des séries en harmoniques sphériques, filtrées et tronquées au degré 60, pose problème pour des études localisées dans l'espace. Il s'ensuit un biais dans l'estimation des variations de masse et des effets de fuite. Si le biais peut être calculé numériquement, l'estimation des effets de fuite nécessite une information à priori à l'extérieur de la zone d'intérêt. Une estimation robuste des variations de masse nécessite de trouver un juste équilibre entre résolution spatiale et réduction du bruit. Le but de ce travail consiste à quantifier, en termes d'erreur finale, différents choix de traitement des données (filtrage et concentration). L'équivalent de la méthode multitaper sur la sphère - les fonctions de Slepian, qui maximisent la concentration dans la zone d'intérêt, se révèle être un outil de choix pour réduire les incertitudes. La démarche est validée sur le système hydrologique des Hautes Plaines (USA), très instrumenté, puis étendue aux principaux bassins hydrologiques continentaux.

L. Longuevergne 1,2 , J.P. Boy 3,4 , S. Gascoin 5,6 , S. Rinald 6 , D. Viville 7 , G. Ferhat 4,8, P. Ulrich 4 , B. Luck 4 , A. Ducharne 6 , N. Florsch 9,10 , J. Hinderer 4

1. Bureau of Economic Geology, Jackson School of Geosciences, The University of Texas at Austin, PO Box X, Austin, TX 78713, USA.
2. Department of Geological Sciences, Jackson School of Geosciences, The University of Texas at Austin, PO Box X, Austin, TX 78713, USA
3. NASA GSFC, Planetary Geodynamics Laboratory, Code 698, Greenbelt, MD 20771, USA.
4. EOST/IPGS (UMR 7516 CNRS - U. Strasbourg), 5 rue René Descartes, 67084 Strasbourg, France
5 CEAZA, Universidad de La Serena, Raul Bitran, La Serena, Chile
6. UMR Sisyphe (UMR 7619 CNRS-UPMC), Université Pierre et Marie Curie Paris VI, Boîte 105, 4 place Jussieu, 75252 PARIS Cedex 05, France
7. EOST/LHyGeS (UMR 7517 CNRS - U. Strasbourg) 1, rue Blessig, 67084 Strasbourg Cedex.
8. INSA Strasbourg, 24 boulevard de la Victoire, 67084 Strasbourg Cedex, France
9. UPMC/IRD UMMISCO UMI n°209, 32 avenue Henri Varagnat 93143 Bondy Cedex, France
10. Dpt of Mathematics and Applied Mathematics, University of Cape Town,South Africa.

Les mesures gravimétriques au sol, par leur sensibilité aux variations de masse, permettent d'estimer les variations de stock d'eau à l'échelle de la parcelle. Ils peuvent ainsi fournir une information complémentaire pour valider la modélisation des processus hydrologiques à cette échelle spatiale.

Une première étape consiste à identifier et préciser les unités hydrologiques pertinentes à modéliser. L'observatoire gravimétrique de Strasbourg a été équipé de sondes pour suivre les variations temporelles de teneur en eau de l'ensemble de la colonne de loess située au dessus du gravimètre supraconducteur. Plusieurs prospections géophysiques ont permis de mieux cerner la géométrie de la zone non saturée ainsi que son hétérogénéité. Leur comportement hydrodynamique a enfin été estimé à l'aide d'études   sur échantillons.

Ces informations ont permis de mettre en place le schéma de surface CLSM (catchment-based Land Surface Model). Les variations de stock d'eau calculées sont confrontées à sept années de données gravimétriques. Si l'accord est généralement bon, les mesures gravimétriques montrent que l'évapotranspiration calculée lors de la canicule de 2003 est surestimée. Les gravimètres supraconducteurs, en cours d'adaptation pour des études sur le terrain, se révèlent donc être des outils prometteurs pour améliorer la performance des modèles hydrologiques.

F. Deleflie1, D. Coulot2, P. Bonnefond1, Olivier Laurain1, Pierre Exertier1 et Bertrand de Saint-Jean1, et l'équipe des observateurs1
1Observatoire de la Côte d'Azur, GéoAzur, GRGS, Grasse, France
2Institut Géographique National, LAREG, GRGS, Marne la Vallée, France

La Station Laser Ultra Mobile (SLUM ou FTLRS pour French Transportable Laser Ranging Station) est la plus petite station de télémétrie laser opérationnelle au monde (300 kg). Elle a été développée très spécifiquement par le CNES, l'IGN et l'OCA, afin de réaliser des expériences d'étalonnage de radars altimétriques embarqués. Elle doit être placée à proximité de la trace d'un satellite altimétrique et d'un site d'étalonnage équipé de systèmes de mesure in situ du niveau de la mer (marégraphes, bouées GPS, ...).

Nous analysons dans cette présentation l'ensemble des données acquises par la FTLRS au cours des campagnes d'étalonnage de TOPEX/Poséidon, Jason-1 et Jason-2, réalisées en Corse au cours des dernières années, en insistant sur l'analyse de la campagne 2008.

Le résultat est le positionnement de la station dans l'ITRF2005 dont nous discutons les paramètres statistiques. Nous montrons en particulier l'influence de la quantité de passages observés,  de la nature des orbites observées, qu'elles soient d'altitudes basses (Starlette, Stella), ou d'altitudes plus élevées (Lageos-1, Lageos-2), ainsi que des biais de mesures en fonction des cibles observées.

AGTO est un projet scientifique établi entre des instituts français (IPGS, GM) et taïwanais (NCTU, ITRI) qui a pour but l'étude de la tectonique taïwanaise à partir de méthodes géodésiques, principalement la gravimétrie absolue et le GPS. En pratique il consiste à étudier les variations annuelles de pesanteur le long d'un transect dans le sud de l'île depuis novembre 2006. Dix sites ont au total été sélectionnés et raccordent la plaque Eurasie (îles Penghu) à celle de la Mer des Philippines (île Lutao) en traversant toutes les provinces géologiques de Taïwan. Depuis novembre 2008 ce réseau est densifié par la mise en place d'une quarantaine d'autres dites pour des mesures de gravimétrie relative. Ce deuxième réseau se calque sur le réseau de stations GPS permanentes de Taïwan. La coexistence des deux mesures aux mêmes lieux est importante du fait de la forte influence des mouvements verticaux sur g.

Les mesures absolues sont précises à 1 ou 2 µGal sauf à Tainan où l'environnement urbain les perturbe un peu plus. Les plus fortes variations ont été mesurées à proximité de la Vallée Longitudinale, côté Chaîne Centrale, avec -7 µGal.a -1 (site AG03) et à Tainan avec -4 µGal.a -1 et pourraient être expliquées par des mouvements tectoniques. L'interprétation des résultats dans la Chaîne Centrale pose plus de difficultés d'une part du fait d'une plus faible variation de g, d'autre part à cause du signe de cette variation, positif, dans une région généralement décrite en surrection et où la gravité devrait par conséquent diminuer (effet d'air libre). Il faut à ce niveau faire intervenir la variation de teneur en eau du sol entre chaque mesure qui semble pouvoir affecter le signal à hauteur de 5 µGal environ d'après différentes considérations (modélisation GLDAS, hypothèses à partir des précipitations mesurées, données du gravimètre supraconducteur de Hsinchu). Il faut aussi voir que ces mesures couvrent une courte durée (2006-2008) et peuvent refléter des comportements de plus court terme que la surrection globale de la Chaîne Centrale, comme par exemple les remaniements de matière et de topographie dus aux séismes qui affectent l'île. Une quatrième série de mesures absolues va être acquise le mois prochain (novembre 2009) avec une seconde série de mesures relatives. Cette dernière se focalisera autour de AG03 qui affiche les plus fortes variations temporelles de gravité.

Réseaux de gravité absolue et relative, et variations de g mesurées, en µGal.a -1

Pierre Valty
LAREG/IGN. 6-8 Avenue Blaise Pascal 77455 Marne-la-Vallée

Les 280000 points gravimétriques issus de la base du Bureau Gravimétrique International ont été pour la plupart mesurés avant l'apparition du nouveau système de coordonnées français RGF93. Par conséquent, leurs coordonnées planimétriques actuelles sont parfois manifestement fausses, sans que l'on connaisse exactement le processus qui a amené à de telles erreurs de positionnement. Toutefois, nous savons que ces points ont en grande majorité été mesurés en suivant les axes routiers et ferroviaires, et en particulier ceux qui ont servi au réseau de nivellement. C'est d'ailleurs aussi parce que les points gravimétriques ont été souvent réalisés en parallèle avec une campagne de nivellement que leurs altitudes sont, quant à elles, fiables.
A partir des bases de données vectorielles des axes de routiers et ferroviaires produites par l'IGN (BD Topo) et des modèles d'altitudes (MNT à 25 m), nous avons donc développé un processus permettant de corriger au mieux les coordonnées des points gravimétriques en fonction de la présence de routes, de repères de nivellement et en s'aidant de l'altitude. Ce recalage a aussi permis de déceler la présence de points suspects (par leur positionnement ou par leur altitude) ou de points doubles (points très proches possédant des valeurs d'anomalies gravimétriques très différentes). Nous présentons ici un poster détaillant la méthode employée et les résultats obtenus.