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9ème Colloque National AFPS 2015 – IFSTTAR A deux pas du repaire du Cyclope d'U

9ème Colloque National AFPS 2015 – IFSTTAR A deux pas du repaire du Cyclope d'Ulysse: la campagne post-sismique et le démarrage du réseau accélérométrique SINAPS@ sur l'île de Céphalonie. Close to the lair of Odysseus Cyclops: the SINAPS@ post- seismic campaign and accelerometric network installation on Kefaloniaisland FabriceHollender*,** – Vincent Perron *,** –AfifaImtiaz ** – Angkeara Svay *** – Armand Mariscal ** - Pierre-Yves Bard** - Régis Cottereau *** - Fernando Lopez- Caballero ***– Marc Cushing **** –NikolaosTheodoulidis ***** –Denis Moiriat****(+ de nombreux autres collaborateurs) * CEA Cadarache, St Paul-lez-Durance, France, fabrice.hollender@cea.fr ** Univ. Grenoble Alpes, ISTerre, Grenoble, France *** ECP Paris, Chatenay-Malabry, France **** IRSN, Fontenay-aux-Roses, France ***** ITSAK, Thessalonique, Grèce RÉSUMÉ. Le site d'Argostoli-Koutavos (Céphalonie, Grèce) a été sélectionné dans le cadre du projet ANR-PIA SINAPS@ (www.institut-seism.fr/projets/sinaps/) pour faire l'objet d'une instrumentation longue durée en réseau accélérométrique vertical. Le but à long terme est de valider les codes de simulation numérique 3D non-linéaires. Cet article présente brièvement le site et son contexte géodynamique, géologique et sismique, l'instrumentation en forage et les informations géotechniques associées, ainsi que les premiers résultats de la campagne post-sismiqueorganisée à la suite de la séquence sismique de janvier-février 2014, comprenant deux chocs de magnitude M6+ et de très nombreuses répliques. ABSTRACT. The Koutavos-Argostoli (Kefalonia, Greece) site was selected within the ANR-PIA SINAPS@ project (www.institut-seism.fr/projets/sinaps/) to host a vertical accelerometricarray. The long term goal is to validate 3D nonlinear numerical simulation codes. This article shortly presents the site and its geodynamic, geological and seismic backgrounds, the borehole instrumentation and the associated geotechnical information, and the first results of the post-seismic campaign organized following the seismic sequence of January-February 2014 including two M6 + shocks and numerous aftershocks. MOTS-CLÉS : Post-sismique, Argostoli, réseau dense, réseau vertical, rotatiomètre, cohérence, champ d'onde KEYWORDS: Argostoli, dense array, vertical array, coherency, wavefield, rotatiometer, post-seismic. 1. Introduction Le site d'Argostoli-Koutavos (Céphalonie, Grèce) a été sélectionné pour faire l'objet d'une instrumentation longue durée en réseau accélérométrique vertical dans le cadre du projet ANR-PIA SINAPS@ (www.institut- seism.fr/projets/sinaps/). Le but à long terme est de valider les codes de simulation numérique 3D non-linéaires, dans la foulée des exercices de benchmarking international des codes non-linéaires 1D (projet PRENOLIN initié dans SIGMA et poursuivi dans SINAPS@). Il importe donc de bien connaître également la structure géo- mécanique du sous-sol, ce qui nécessite des reconnaissances géophysiques et géotechniques dédiées, invasives et non-invasives. Cet article commence donc par présenter brièvement le site, son contexte géodynamique et 9ème Colloque National AFPS 2015 – IFSTTAR 2 sismique, sa structure géologique telle qu'elle est appréhendée au terme de diverses reconnaissances ainsi que les études préalables dont il a fait l'objet. Le réseau accélérométrique comprenant actuellement 3 capteurs en profondeur et 3 en surface fait l'objet de la section suivante, détaillant notamment le log géologique tel que découlant du forage carotté et des mesures en forages effectués à l'occasion de l'installation des capteurs en juin- juillet 2015. Par ailleurs, ce site a subi au tout début du projet (janvier-février 2014) une séquence sismique comprenant deux chocs de magnitude M6+ et de très nombreuses répliques: une intervention post-sismique multipartenaire a donc été conduite, comprenant différents éléments et objectifs : a) détection d'éventuels effets non-linéaires sur sites sédimentaires; b) installation d'un réseau dense au rocher pour analyser la composition du champ d'onde au rocher et la cohérence (en complément d'une étude similaire effectuée auparavant sur le site du réseau vertical (Imtiaz 2015); c) tests d'une capteur de rotation en colocation d'une part avec un accéléromètre et d'autre part avec le réseau dense. L'intense séquence de répliques a permis d'en enregistrer plusieurs milliers: la dernière section en présente quelques résultats encore partiels mais significatifs. 2. Le site 2.1 - Contexte structural et sismotectonique La Grèce Nord-occidentale est l’une des principales zones actives de la région méditerranéenne et présente l'activité sismique la plus élevée en Europe. Situé à la limite de la plaque eurasienne / Afrique, le taux de convergence est de l’ordre du centimètre par an. Dans la région de Céphalonie, cette limite est constituée par la transition entre le chevauchement frontal (sud de Céphalonie) de la subduction égéenne avec la collision continentale entre le domaine apulien (ride apulienne) et la chaine des Hellénides appartenant au domaine de la plaque eurasienne. Cette transition est matérialisée par la faille transformante de Céphalonie-Levkas (KephaloniaTransformFault Zone (KTFZ)). Compte tenu de la grande extension de cette faille et de son taux de glissement rapide, l'aléa sismique est élevé en termes de fréquence et de magnitude. Cette faille semble mécaniquement associée à des structures secondaires (mais significatives) responsables des séismes les plus récents (Levkas, 2003), Lixourion (2014). Elle est à l’origine du séisme de 1953 de magnitude Mw = 7,2 qui a soulevé d’environ 50 cm à 1 m la moitié sud de de l’ile de Céphalonie et du séisme de 1983 Mw=7,0 au large de Céphalonie (Karakostas et al., 2015) Du point de vue structural, l’ile de Céphalonie est majoritairement située dans la zone isopique dite « pré- apulienne » ou « zone de Paxos ». Les zones plus internes de la chaine alpine (Hellénides) sont visibles à l’est de l’ile et constituées par la zone ionienne qui chevauche vers le sud-ouest la zone de Paxos. La zone préapulienne a été, jusqu’au Pliocène inférieur, caractérisée par un régime extensif favorisant le fonctionnement de failles normales qui ont été reprises en failles inversesdepuis la phase compressive du Pliocène inférieur. Ces failles inverses limitent aujourd’hui des blocs basculés et plissés qui caractérisent la structure de la partie préapulienne de l’ile. Ces plis et failles sont actifs et ont créé le relief de l’ile et également alimenté en sédiments détritiques le fond des bassinspar leur destruction liée à l’érosion. Le bassin de Koutavos est situé à quelques centaines de mètres au sud de l’agglomération d’Argostoli, capitale de l’île. Il est situé au fond d’une lagune et rempli de sédiments quaternaires et détritiques du néogène (pliocène). Il forme le cœur d’un synclinal actif (synclinal d’Argostoli) NNW-SSE situé à l’est des chevauchements associés à l’anticlinal asymétrique de Minies. Ces plis déforment une série de calcaires crétacés (crétacé inférieur) extrêmement épaisse et surmontée localement (visible dans les charnières synclinales) d’une série carbonatée éocène à paléocène puis d’une série détritique oligocène à miocène. Une série détritique constituée de calcarénites puis de d’argilites et de grès allant du Pliocène inférieur au Quaternaire surmonte ce premier ensemble plissé au Pliocène inférieur. La série plio-quaternaire est-elle même plissée et des déformations du quaternaires ancien à moyen attestent de la pérennité des déformations compressives. 9ème Colloque National AFPS 2015 – IFSTTAR 3 Figure1.Carte géologique de la région d’Argostoli et coupe géologique recoupantle bassin de Koutavos(pointillés = localisation de la coupe sur la carte). La localisation des forages est indiquée A1, A2, A3 et B84,5. Les failles cartographiées (WRF = White Rock Fault, ArF = Argostoli Fault) et présumées (AeF = AenosFault). Echelles horizontales et verticales équivalentes. 9ème Colloque National AFPS 2015 – IFSTTAR 4 2.2 Choix du site : études préalables Le site du bassin de Koutavos avait déjà été sélectionné dans les années 90 par l'Université d'Athènes pour l'installation d'un réseau vertical, qui n'a malheureusement fonctionné que quelques années (Protopapa et al., 1998), sans enregistrer de très fortes accélérations. Ce bassin a été par la suite retenu pour une expérimentation temporaire dans le cadre du projet européen "NERA" (Network of EuropeanReaseach Infrastructures for EarthquakeRiskAssessment and Mitigation, projet FP7 n° 262330, www.nera-eu.org) : 62 stations sismologiques y ont été déployées de mi-septembre 2011 à mi-avril 2012, par un consortium de laboratoires européens (ITSAK Thessalonique, ISTerre Grenoble, INGV Rome et GFZ Potsdam) pour mieux appréhender la réponse d'un bassin sédimentaire de faibles dimensions. Un certain nombre de résultats, préliminaires ou consolidés, peuvent être trouvés dans Cultrera et al., 2014; Boxberger et al., 2014; Imtiaz et al., 2014 et Imtiaz, 2015. En bref, cette expérimentation a confirmé l'excellente localisation du site, avec plus de 600 enregistrements en à peine 7 mois, et mis en évidence l'importance des phénomènes de diffraction d'ondes de surface sur les bords de bassin, qui contrôlent le champ d'ondes même dans la "phase forte des ondes S". La notion d'onde S directe dominant sur quelques secondes apparaît totalement fausse, au moins dans de telles configurations de petits remplissages alluviaux ou sédimentaires. Cela explique donc au moins partiellement la "sur-amplification" par rapport aux seuls effets 1D de résonance verticale, l'importance des effets d'amplification sur la composante verticale (pourtant négligée dans l'EC8), et le contrôle de la cohérence à courte distance par la composition du champ d'ondes. Cette expérimentation temporaire a également permis de mieux contraindre la structure du sous-sol, grâce à un grand nombre de mesures passives de bruit de fond sismique (H/V et réseau), ainsi que quelques mesures actives MASW, complétées ensuite dans le cadre du programme SINAPS@. 3. Le réseau vertical 3.1. Objectifs et conception Ce site qui présente une forte amplification des mouvements sismiques et des effets multidimensionnels marqués malgré ses faibles dimensions (largeur et profondeur du remplissage, cf. Figure 1) a donc semblé propice à uploads/Geographie/ 2-hollender.pdf