Suivi temporel des propriétés mécaniques de la croûte sous le Japon à partir des données continues du réseau Hi-net

Le Japon s'est dote du reseau sismologique a haute sensibilite (Hi-net) qui contient plus de 1000 stations permanentes, qui fournissent d'immenses ensembles des donnees continues au Japon. Dans le cadre d'un accord avec le NIED, nous beneficions d'enregis- trements de fond de donnees a court et a long periodes pour analyser les variations de vitesse sismiques, afin de suivre l'evolution mecanique de la croute temporelle avec une resolution temporelle mensuelle a quotidienne dans les differentes bandes de periodes. Les resultats de courte periode nous aident a mieux comprendre la sismologie environnemen- tale sur les processus souterrains sous les impacts de certains forcages environnementaux environnants tels que l'hydrologie, la thermoelasticite et certains effets de charge directe. Les resultats de longues periodes montrent des reponses co- et post-sismiques differentes avec la profondeur. Il s'agit d'une methode supplementaire et directe pour reveler en profondeur le champ de contrainte/deformation, ce qui ameliore la perception du mecanisme d'un tremblement de terre. Cette these comprend principalement les trois parties suivantes. La premiere partie est consacree a la presentation de la relation entre la fonction de Green et les correlations croisees. La simulation numerique a Hokkaido verifie egalement l'etablissement de la relation entre les deux. La seconde partie concerne l'analyse des variations transitoires de la vitesse des ondes sismiques dans la croute provoquees par les perturbations environnementales. Les impacts des perturbations saisonnieres environnementales sur la deformation de la croute sont generalement suivis et discutes en fonction des observations geodesiques. Recemment, la surveillance du bruit sismique ambiant fournit de nouvelles informations sur la deformation continue de la croute, revelee par les changements de vitesse sismiques temporels. Dans cette etude, nous identifions les differents facteurs environnementaux responsables des effets saisonniers locaux et montrons comment une meilleure comprehension de ces perturbations de la croute causee par l'environnement ameliore les observations des modifications des proprietes sismiques induites par la tectonique. La derniere partie consiste a etudier la reponse mecanique de la croute aux grands seismes. La surveillance de la vitesse sismique basee sur le bruit peut directement son- der en permanence l'etat mecanique de la croute en profondeur. Dans ce travail, nous etudions la reponse de la croute terrestre au seisme de Tohoku-oki Mw 9.0, 2011. Nous employons ici pour la premiere fois le reseau tres dense de Hi-Net tiltmetre en tant que sismometres de longue periode (8 - 50 s) pour que la surveillance basee sur le bruit echantillonne la croute a plus de 5 km en profondeur. L'evolution spatio-temporelle des changements de vitesse sismiques dans differentes bandes de periodes revele une reponse sismique dependant de la profondeur, qui est la limite pour les donnees des sismometres courte periode. Le resultat pourrait avoir des implications a la fois sur la reponse viscoelastique de la croute aux grands deformations ou sur une reponse complexe des vitesses sismiques de la croute a un ecoulement de fluide transitoire. Cette these s'inscrit dans le cadre d'une collaboration plus generale entre ISTerre- Universit Grenoble Aples et le Massachusetts Institute of Technology visant a developper des outils de surveillance dans des contextes naturels et industriels.