Observations and modeling of the rupture development based on the analysis of Source Time Functions

Notre comprehension de la physique de la source sismique, qui donne naissance a des seismes de toute magnitude, requiert l’observation d’une large population d’evenements. Les methodes d’analyse systematique de la sismicite mondiale remplissent ce role et permettent d’extraire les proprietes des seismes puis de les confronter aux modeles de rupture sismique. La methode SCARDEC fait partie de ces methodes et retrouve les fonctions source d’evenements sur une large gamme de magnitudes (Mw > 5.7). La fonction source, puisqu’elle decrit l’evolution tem porelle du taux de moment, est un observable privilegie pour l’analyse des proprietes transitoires de la rupture. L’objectif de notre etude est d’observer le developpement de la rupture lors de ces seismes afin de plus precisement contraindre les modeles cinematiques et dynamiques de la source. La premiere partie de notre travail s’interesse au developpement des seismes a partir du catalogue SCARDEC. La phase menant au pic de la fonction source (“phase de develop pement”) est extraite pour caracteriser son evolution. A partir du calcul des accelerations de moment pour des taux de moment donnes, nous observons que l’evolution du taux de moment pendant la phase de developpement est independante de la magnitude finale. Une analyse quantitative de l’augmentation du taux de moment en fonction du temps indique que cette phase ne respecte pas la dependance en t 2 de la loi auto-similaire, suggerant une variation transitoire de la vitesse de rupture et/ou de la chute de contrainte. Ces observations sont dans un deuxieme temps confrontees aux modeles cinematiques de la source. Un modele de crack avec des variations radiales de la vitesse de rupture, associees a une faible chute de contrainte, met en evidence que la correlation entre vitesse de rupture et vitesse de glissement est un ingredient necessaire au comportement transitoire de la phase de developpement vu dans les observations. Nous generons ensuite a partir du modele composite fractal RIK des catalogues synthetiques de fonctions source. Ces derniers montrent egalement que la correlation entre la vitesse de rupture et la vitesse de glissement, ainsi que la duree du temps de montee, ont une influence sur les valeurs de l’acceleration de moment. Nous developpons finalement des modeles dynamiques heterogenes qui prennent en compte la physique de la rupture. Les dis tributions heterogenes du parametre de friction Dc et de la contrainte initiale τ0 sur la faille participent a generer des scenarios de rupture particulierement realistes. La propagation de la rupture est en particulier influencee par ces deux parametres dynamiques qui entrainent une direction de propagation preferentielle couplee a une variabilite plus locale de la vitesse de rupture. La correlation entre vitesse de rupture et vitesse de glissement, mise en lumiere dans les modeles cinematiques precedents, est retrouvee et permet la reproduction des observations SCARDEC. Ces resultats devraient fournir des contraintes additionnelles pour la constitution de scenarios realistes de la dynamique de la rupture.