Tectonique active de la région d'Oulan Bator, Mongolie : analyse morpho-tectonique et paléosismologique des failles actives de Sharkhai et Avdar

Cette these porte sur la tectonique active et l’analyse de deux nouvelles failles : la faille de Sharkhai et la faille d’Avdar. Les deux failles ont ete decouvertes, en 2011, a partir des images satellitaires HR, a quelques dizaines de kilometres de la capitale de la Mongolie, Oulan Bator. Une approche morpho-tectonique, geomorphologique et paleosismologique, a partir des images de haute resolution Pleiades et d’etudes de terrain, notamment de tranchees, a permis: 1) de cartographier les deux failles en detail; 2) de decrire leur geometrie et segmentation; 3) de contraindre leur cinematique; 4) de documenter leur activite recente et leur comportement sismique (decalages co-sismiques et cumules, periode de retour, taux de glissement). La faille de Sharkhai s’etend sur 46 km selon une direction comprise entre N42°E et N72°E en moyenne, avec un pendage de 66° a 72° vers le sud-est entre E106.31°/N47.352° et E106.53°/N47.485°, et sub-vertical entre E106.474°/N47.473° et E106.75°/N47.57°. Elle est caracterisee par une geometrie rectiligne et simple en surface. C’est une faille senestre avec une composante verticale normale. L’etude paleosismique met en evidence trois seismes : le seisme EQ3 s’est produit avant 3850±120 calBP, le seisme EQ2 entre 2400±70 calBP et 2030±40 calBP, et le seisme le plus recent (MRE) entre 1090±84 calBP et avant l’âge du sol recent. La periode de retour minimum des forts seismes sur la faille de Sharkhai est 1195±157 ans, ce qui implique une vitesse de glissement maximum comprise entre 0.6±0.2 et 2.14±0.5 mm/an. Plusieurs scenarios de segmentation de la faille sont proposes indiquant que la faille est capable de produire des seismes de magnitude comprise entre 6 et 7. L’acceleration maximale du sol (PGA au rocher) generee a Oulan Bator serait de 0.12 g, au nouvel aeroport de 0.28 g, et a la ville de Zuunmod de 0.17 g. Ces valeurs correspondent a une intensite (MMI) comprise entre VI et X. La faille d’Avdar s’etend sur 47 km selon une direction moyenne comprise entre N26°E et N88°E avec un pendage variant de 40° a 55°. La partie sud-ouest de la faille est caracterise par une geometrie simple et lineaire. Par contre, l’architecture de la faille est complexe dans la partie nord-est. Les decalages mesures indiquent que la faille est une faille senestre avec une composante normale. Les tranchees paleosismiques documentent son activite sismique pendant le quaternaire. La faille peut se diviser en plusieurs segments, suggerant des seismes de magnitude comprise entre 5.8 et 7. Les valeurs de PGA (au rocher) les plus importants seraient de 0.1 g pour Oulan Bator, 0.18 g pour le nouvel aeroport et 0.19 g pour la ville de Zuunmod. Ces valeurs indiquent une intensite de l’ordre de VI a X. Les investigations paleosismiques montrent que le dernier seisme est plus recent que 5665±85 calBP. Tous ces resultats doivent etre pris en compte dans l’estimation de l’alea sismique de la region de la capitale Oulan Bator, qui a elle seule comprend plus de la moitie de la population du pays. Situee sur un bassin sedimentaire, elle est le centre commercial et industriel du pays et contient divers bâtiments vulnerables. Enfin, elle est en pleine croissance avec un nouvel aeroport en construction a proximite de la faille de Sharkhai, secteur ou la ville va tres rapidement s’etendre.