3-D geophysical imaging and tectonic modelling of active tectonics of the Upper Rhine Grabe Region
Institution:
Strasbourg 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The Upper Rhine Graben is considered to be a classical example of a continental rift. The graben is associated with an increased seismicity in the seismically rather quiet foreland of the Alpine chain. The earthquakes result from activation of the faults in the graben under the compression caused by the on-going collision of the African and European continental plates. This thesis presents a study into the faults that are responsible for the earthquakes, and larger scale tectonics that cause the activity of these faults. On a crustal scale, the tectonics of the Upper Rhine Graben are dominated by faults that were already existing before the opening of the graben. The exact position, orientation, and depth extent of some of these active faults were previously unknown. In this study, they are derived from a crustal seismic velocity model, obtained from a local earthquake tomography. Integration of various geophysical and geological data for the region allowed precise interpretation of the crustal seismic velocity structure. Numerical modelling of the kinematics of the active system outlines the possible seismic hazard that is associated with the present-day configuration of faults under the current stress field. On a whole lithosphere scale, the tectonics are proven to be also influenced by pre-existing structures. A teleseismic travel time tomography yielded images of the seismic velocity structure of the entire lithosphere. The observed structures are not parallel to the graben axis and prove that the graben has not formed following the classical ideas about continental rifting. A new model for the formation, and present-day state of the graben in the foreland of the Alps is proposed in this thesis.
Abstract FR:
Le Fossé Rhénan Supérieur est considéré comme une example classique d'un fossé d'enffondrement continental. Le fossé est caractérisé par une activité sismique élevée dans l'avant-pays de la cha\^ine Alpine, qui est relativement calme au niveau sismique. Les tremblements de Terre sont le résultat direct de l'activité des failles dans le fossé sous une régime de compression résultant de la collision des plaques continentales Africaine et Européenne. Cette thèse présente une étude ciblée sur les failles qui sont responsables des tremblements de Terre, et sur la tectonique à grande échelle qui est la cause de l'activité de ces failles. A l'échelle crustale, la tectonique du fossé Rhénan est dominée par des failles qui existaient déjà avant l'ouverture du fossé. La position exacte, l'orientation et la profondeur de certaines de ces failles n'étaient pas encore connues jusq'à aujourd'hui. Dans cette étude, ces données sont obtenues par l'interprétation détaillée de la structure en vitesses sismiques, calculée par inversion des temps de trajet des séismes locaux. Cette interprétation détaillée était possible grâce à la combinaison du modèle de vitesses avec les autre données géophysiques et géologiques de la région. La modélisation numérique du système actif souligne l'aléa sismique associé à la configuration des failles sous le champ de contraintes actuel. A l'échelle lithosphérique, la tectonique est aussi influencée par les structures pré-existantes. Un modèle de vitesses sismiques pour toute la lithosphère montre que les structures dans le manteau ne sont pas parallèles à l'axe du fossé. Ceci montre que la formation du fossé n'ést pas expliqué par les modèles classiques d'extension continentale. Un nouveau modèle pour la formation et l'état actuel du fossé dans l'avant-pays Alpin est proposé dans cette thèse.