Nous étudions l'influence des conditions initiales et des lois de frottement sur la propagation de la rupture lors du tremblement de terre du 28 juin 1992 près de Landers en Californie. Nous modélisons ce séisme en résolvant l'équation de l'élastodynamique par une méthode différences finies et modélisons les accélérogrammes observés afin d'acquérir une meilleure connaissance du processus de rupture dynamique de ce séisme. Dans notre modèle la rupture dynamique croı̂t spontanément sous le contrôle simultané de la contrainte initiale et des paramètres de la loi de frottement qui a été modélisée simplement en utilisant une loi d'adoucissement par glissement. Finalement, nous avons inversé les contraintes initiales et les paramètres de la loi de frottement par une méthode d'essai-erreur à partir du rayonnement observé dans des stations sismiques proches de ce séisme. Les modèles dynamiques obtenus par inversion produisent des sismogrammes synthétiques en très bon accord avec les données. L'histoire de la rupture et la durée du séisme de Landers sont en accord avec les résultats des inversions cinématiques précédentes, sans présenter de changements majeurs dans la distribution de glissement sur la faille. La solution du problème dynamique n'est pas unique car le problème inverse de la source sismique est fondamentalement mal posé. Deux modèles mécaniques complémentaires ont été construits pour modéliser le séisme de Landers et reproduire les données. Le premier modèle correspond au modèle que les sismologues appellent d'aspérité où seule la distribution de contrainte initiale sur la faille est hétérogène. Le deuxième modèle est un modèle dit de barrières, où tout est maintenu constant sur la faille à l'exception de la résistance à la rupture.
We study the influence of initial conditions and of friction laws on the propagation of dynamic rupture during the earthquake of 28 June 1992 in Landers, California. We model this earthquake solving the elastodynamic wave equation by a finite difference method and we model observed accelerograms in order to get a better knowledge of the dynamic rupture process of this earthquake. In our model rupture propagates spontaneously under the simultaneous control of the initial stress field and friction. We model friction by a simple slip-weakening law. Finally, we inverted the initial stress field and the friction law from the radiation produced by 1992 Landers earthquake using a trial-and-error method. The dynamic model obtained by trial-and-error inversion provides a very satisfactory fit between synthetics and strong motion data. Rupture history and duration of the Landers earthquake are in good agreement with previous kinematic inversion results, without introducing major changes in final slip distribution on the fault. The solution of the dynamic inverse problem is non-unique because this problem is intrinsically ill-posed. Two complementary mechanical models were inverted in order to model the Landers earthquake, and to reproduce the seismic data. The first model corresponds to the asperity model in which only initial stress distribution is heterogeneous. The second model is a barrier model in which the initial stress was perfectly uniform while rupture resistance was heterogeneous.
Keywords: fatigue, fracture, earthquake dynamics
Sophie Peyrat 1, 2 ; Raúl Madariaga 1 ; Kim Bak Olsen 2
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Sophie Peyrat; Raúl Madariaga; Kim Bak Olsen. La dynamique des tremblements de terre vue à travers le séisme de Landers du 28 juin 1992. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 330 (2002) no. 4, pp. 235-248. doi : 10.1016/S1631-0721(02)01455-9. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/S1631-0721(02)01455-9/
[1] Principles of Earthquake Source Mechanics, Cambridge University Press, 1988
[2] The Mechanics of Earthquakes and Faulting, Cambridge University Press, 1989
[3] Body force equivalents for seismic dislocations, Bull. Seism. Soc. Am., Volume 54 (1964), pp. 1875-1888
[4] Total energy and energy spectral density of elastic wave radiation from propagating faults, Bull. Seism. Soc. Am., Volume 54 (1964), pp. 1811-1841
[5] Self-similar problems of propagation of shear cracks, J. Appl. Math. Mech., Volume 28 (1964), pp. 1077-1087
[6] The phenomenon of rupture and flow in solids, Philos. Trans. Roy. Soc. London A, Volume 221 (1920), pp. 163-198
[7] Fault plane with barriers: a versatile earthquake model, J. Geophys. Res., Volume 82 (1977), pp. 5658-5670
[8] Seismological aspects of the Guatemala earthquake of February 4, 1976, J. Geophys. Res., Volume 83 (1978), pp. 3427-3434
[9] Spatial and temporal distribution of slip for the 1992 Landers, California, earthquake, Bull. Seism. Soc. Am., Volume 84 (1994), pp. 668-691
[10] Slip distribution of the 1992 Landers earthquake and its implications for earthquake source mechanics, Bull. Seism. Soc. Am., Volume 84 (1994), pp. 692-712
[11] Frequency domain inversion of strong motions: application to the 1992 Landers earthquake, J. Geophys. Res., Volume 100 (1995), pp. 3961-3975
[12] Modeling dynamic rupture in a 3D earthquake fault model, Bull. Seism. Soc. Am., Volume 88 (1998), pp. 1182-1197
[13] Modeling of rock friction. 1. Experimental results and constitutive equations, J. Geophys. Res., Volume 84 (1979), pp. 2161-2168
[14] Slip instability and state variable friction laws, J. Geophys. Res., Volume 88 (1983), pp. 10359-10370
[15] Cohesive force across the tip of a longitudinal-shear crack and Griffith's specific surface energy, J. Geophys. Res., Volume 77 (1972), pp. 3796-3805
[16] Criticality of rupture dynamics in 3-D, Pageoph, Volume 157 (2000), pp. 1981-2001
[17] Processus de rupture dynamique d'un grand séisme et loi de friction sur les failles, C. R. Acad. Sci. Paris, Série IIa, Volume 333 (2001), pp. 531-544
[18] Kinematic interpretation of the 1992 Landers earthquake, Bull. Seism. Soc. Am., Volume 84 (1994), pp. 537-546
[19] Near field investigation of the Landers earthquake sequence, April to July, 1992, Science, Volume 260 (1993), pp. 171-176
[20] The 1992 Landers earthquake sequence: seismological obervations, J. Geophys. Res., Volume 98 (1993), pp. 19835-19858
[21] Three dimensional dynamic simulation of the 1992 Landers earthquake, Science, Volume 278 (1997), pp. 834-838
[22] Rupture velocity of plane strain shear cracks, J. Geophys. Res., Volume 81 (1976), pp. 5679-5687
[23] The formation of equilibrium cracks during brittle fracture. General ideas and hypotheses, J. Appl. Math. Mech., Volume 23 (1959), pp. 622-636
[24] The state of stress on some faults of the San Andreas system as inferred from near-field strong motion data, J. Geophys. Res., Volume 102 (1997), pp. 11731-11744
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