Earthquake rupture around stepovers in a brittle damage medium - Thèses de Sorbonne Université
Thèse Année : 2023

Earthquake rupture around stepovers in a brittle damage medium

Rupture sismique autour de zones de relais dans un milieu endommagé et cassant

Joseph M. Flores Cuba
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1417063
  • IdRef : 273232746

Résumé

Strike-slip fault systems consist of a variety of geometrical complexities like branches, kinks and step-overs. Especially, the presence of a step-over structure can strongly determine the final size of the earthquake rupture. Thus understanding the dynamics of a rupture through such a complexity is crucial for seismic hazard assessment. A few studies have looked at this question within the context of a linear elastic medium. However, during an earthquake off-fault damage is generated, especially at the ends of a fault, which significantly changes the overall dynamics of a rupture. Using a micromechanical model, that accounts for crack growth and opening and its impact on the dynamic evolution of elastic moduli, we evaluate how dynamic off-fault damage can affect the capability of a rupture to navigate through step-over fault structures. We show that, sometimes, accounting for this energy sink, off-damage suppresses the ability of the rupture to jump from one fault to another. Whereas, in some specific cases, the dynamically created low-velocity zone may aid the rupture to jump on the secondary fault. Combing this numerical study with an analytical analysis we set the contours for a systematic approach useful for earthquake hazard assessments.
Les systèmes de failles décrochantes sont constitués d’une variété de complexités géométriques telles que des branchements de failles, des plis et des zones de relais. En particulier, la présence d’une structure de relais peut fortement déterminer la taille finale de la rupture sismique. Ainsi, comprendre la dynamique d’une rupture à travers une telle complexité est crucial pour l’évaluation des risques sismiques. Quelques études ont examiné cette question dans le contexte d’un milieu élastique linéaire. Cependant, lors d’un séisme, des zones d’endommagement sont générées, notamment aux extrémités d’une faille, ce qui modifie considérablement la dynamique globale d’une rupture. En utilisant un modèle micromécanique prenant en compte la croissance et l’ouverture de fissures et leur impact sur l’évolution dynamique des modules élastiques, nous évaluons comment l’endommagement dynamique peut affecter la capacité d’une rupture à se propager au travers des structures de relais. Nous montrons que, parfois, en tenant compte de cette dispersion de l’énergie sur les microstructures formées, les zones endommagées suppriment la capacité de la rupture à passer d’une faille à une autre. Mais, dans certains cas spécifiques, la zone de faible vitesse créée dynamiquement peut au contraire aider la rupture à sauter sur la deuxième faille. En combinant cette étude numérique avec une approche analytique, nous établissons les contours d’une approche systématique utile pour l’évaluation des risques sismiques.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04703171 , version 1 (19-09-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04703171 , version 1

Citer

Joseph M. Flores Cuba. Earthquake rupture around stepovers in a brittle damage medium. Geophysics [physics.geo-ph]. Sorbonne Université, 2023. English. ⟨NNT : 2023SORUS301⟩. ⟨tel-04703171⟩
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