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SOLUTIONS DE CERTAINS MECANISMES AU FOYER DANS LA PARTIE CENTRALE DE MADAGASCAR

SOLUTIONS DE CERTAINS MECANISMES AU FOYER DANS LA PARTIE CENTRALE DE MADAGASCAR BARIMALALA Rondrotiana, RAMBOLAMANANA Gerard. (Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo) Résumé A partir des données sismiques Malagasy, nous avons étudié les mécanismes au foyer dans la partie centrale de Madagascar. Pour ce faire, nous avons utilisé les événements sismiques dont la magnitude est supérieure ou égale à 3. Ils sont au nombre de 445 depuis 01er Janvier 1989 jusqu’au 05 Janvier 2006. Selon l’appartenance ou non au réseau sismique de la région étudiée, nouys avons utilisé le logiciel AZMTAK/PMAN, ou la méthode de probabilité. La partie centrale de Madagascar est marquée par deux directions tectoniques prédominantes. Elles sont toutes les deux des failles normales, de direction N50° W à N20° W et N15° E à N30° E. Ces résultats sont en accord avec ceux des études antérieures. Mots Clés : mécanisme au foyer, faille, tectonique, onde P. Introduction La position de Madagascar dans la plaque africaine, qui se trouve à plus de 2.000km de la dorsale Médio- océanique et à plus de 1.000km du rift Est africain, indique sa stabilité en terme sismologique. Madagascar est tout de même un siège d’activités micro-séismiques (magnitude < 6) dont les sources sont liées soient à des failles laissées par les volcans, soient à des failles tectoniques provoquées par la séparation de Madagascar avec le Gondwana, soient à l’orogenèse Pan Africaine. Les événements sismiques étudiés ici, qu’ils soient proches (distance épicentrale < 1000km) ou lointains (distance épicentrale >1000km), ont été enregistrés par le réseau sismique Malagasy sous forme numérique depuis Juillet 1988. Cet ensemble de données a permis de faire différentes études, y compris le mécanisme au foyer de Madagascar, notre objectif principal. La présente étude consiste à déterminer les caractéristiques des failles actives : le type (faille normale, faille inverse, faille de décrochement), la direction, le pendage, les origines responsables des microséismes à Madagascar ainsi que le modèle tectonique dans le cas où la faille n’apparaît pas en surface. Les paramètres à la source de séisme qui nous permettent d’avoir ces caractéristiques sont : la première impulsion de l’onde P, les coordonnées géographiques, la profondeur. Les données utilisées ici sont limitées aux séismes proches enregistrés par le Centre National des Données (CND) sismiques et infrasoniques de l’Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo (IOGA). C’est la polarité de la première impulsion des ondes P qui est la plus utilisée pour déterminer le plan de la faille ou le mécanisme au foyer. C’est le cas pour le logiciel AZMTAK/PMAN. En raison de l’insuffisance des stations sismiques Malagasy, nous ne pouvons utiliser ces logiciels que pour les régions de l’Ankaratra, l’Itasy, l’Itremo, le Famoizankova et l’Ankay, c'est-à-dire des régions à l’intérieur ou proches du réseau sismique. Pour étendre notre zone d’étude, c'est-à-dire pour inclure les zones sismiques régionales, une méthode proposée par D.R.Brillinger et al. (1980) [1], puis programmée par Rambolamanana [2] est utilisée. Elle consiste à déterminer un mécanisme au foyer régional avec une fonction de probabilité pour une zone sismique où il y a peu de stations d’enregistrement et où il existe une accumulation de sources sismiques dans une zone restreinte. Les régions mentionnées ci-dessus ainsi que les régions de l’Alaotra, l’Anjafy sont étudiées avec cette méthode. Résultats antérieurs Tectonique de Madagascar Deux directions tectoniques prédominantes ont affecté le socle ancien et la couverture sédimentaire de Madagascar : • La direction N40° W, d’azimut 320° , dite du Bongolava-Ranotsara, qui est un grand escarpement dans les roches du socle et que l’on suit sur au moins 400 Km entre Morafenobe et Malaimbandy. Elle est caractérisée par les failles de Ranotsara, de Bekopaka, la falaise de Bongolava et la fracture de Toliary. • La direction N20° E, d’azimut 200° , dite de l’Alaotra-Mangoro, qui affecte le versant oriental de Madagascar, y compris le rift vallée de l’Alaotra et diverses autres failles affectant la couverture sédimentaire du Sud-Ouest. En plus de ces deux directions tectoniques, on peut rajouter la direction N8° W caractérisée par l’alignement des roches magmatiques de l’Ankaratra et de l’Itasy [2], [3], ainsi que la direction N8° W que Kutina (1972) [4] a considéré comme un axe de réactivation magmatique. Modèle de vitesses de la partie centrale de Madagascar Le calcul de la probabilité nécessite un modèle de vitesses des ondes sismiques de la région à étudier. Nous avons utilisé celui de Rambolamanana et al. (1997) [2] (Tableau I). Solutions de certains mécanismes au foyer dans la partie centrale de Madagascar Mada-Géo 12 Septembre 2008 3 Numéro de la couche Vitesse des ondes P (km s-1) Epaisseur de la couche (km) 1 5.9 10 2 6.1 10 3 6.7 22 4 8.1 26 Tableau I. Modèle de vitesses de la partie centrale de Madagascar d’après Rambolamanana et al. (1997) [3] Zones sismiques Latitude minimale (en ° ) Latitude maximale (en ° ) Longitude minimale (en ° ) Longitude maximale (en ° ) Distance moyenne par rapport au réseau sismique (Km) Ankaratra -19.61 -19.17 46.41 47.14 67 Itasy -19.17 -18.57 46.54 47.03 58 Itremo -21.22 -19.61 45.83 47.87 100 Famoizankova -19.09 -17.37 45.08 46.54 117 Ankay -18.64 -18.10 47.96 48.92 150 Alaotra -17.71 -16.74 48.30 48.89 167 Anjafy -18.08 -17.50 47.81 48.28 233 Tableau II : Délimitation des zones d’étude Zone Nombre de séismes de magnitude ≥ 3 Ankaratra 184 Itasy 94 Itremo 58 Famoizankova 48 Ankay 24 Alaotra 20 Anjafy 7 Nombre total de séismes 445 Tableau III. Nombre de séismes utilisés par zone du1er Janvier 1989 au 05 Janvier 2006. Choix des données utilisées Les zones d’étude L’étude d’un mécanisme au foyer ne peut se faire qu’en présence d’une ou plusieurs stations autour de la zone à étudier. Ainsi, nous n’étudions que les zones sismiques des hauts plateaux c’est à dire : Ankaratra, Itasy, Itremo, Famoizankova, Ankay, Alaotra, Anjafy (Tableau II). Les données sismiques Les données dont nous nous sommes servis pour les études de mécanisme au foyer sont celles du CND sismique de l’IOGA du 1er Janvier 1989 au 05 Janvier 2006. Seuls les séismes de magnitude supérieure ou égale à 3, dont la première impulsion est visible, sont traités Nous avons utilisé 445 séismes dont la répartition par zone est donnée dans le tableau III. Solutions de certains mécanismes au foyer dans la partie centrale de Madagascar Mada-Géo 12 Septembre 2008 4 NOM DE LA STATION CODE LATITUDE ( ° ) LONGITUDE ( ° ) ALTITUDE ( Km) Ambohimiarambe ABM -19.7827 47.3646 1.894 Angavokely AVY -18.9279 47.7376 1.807 Fihaonana OPO -18.5706 47.1879 1.463 Vatovaky VTY -19.0772 47.5385 1.453 Mandiavato MDSM -19.0883 47.0275 1.524 Firavahana FIRM -18.7002 46.8786 1.748 Ambohiby ATG -18.8782 46.1871 1.541 Tableau IV. Réseau sismique Malagasy IV -MATERIELS ET METHODES IV.1. LES MATERIELS Le réseau sismique Malagasy comporte 7 stations. Elles sont réparties sur la partie centrale de Madagascar dont les coordonnées géographiques sont données dans le tableau IV Chaque station sismique, sauf OPO, est dotée d’un sismomètre courte période à composante verticale. La station OPO est équipée de 3 sismomètres courte période et 3 sismomètres longs périodes à composantes verticales, N-S et E-W. Cette station, nommée AS61 depuis 1996, est une station auxiliaire de la CTBTO (Comprehensive nuclear Test Ban Treaty). Les signaux sont transmis au Centre National de Données (CND) sismiques et infra soniques à l’IOGA par onde radio. Ce dernier assure l’acquisition et le traitement des données venant des stations. IV.2. METHODOLOGIE Les paramètres à la source d’un séisme nous permettent d’avoir des informations concernant la faille responsable si celle-ci n’apparaît pas à la surface. Dans cette étude, nous utilisons la polarité du premier mouvement enregistré, c'est-à-dire le sens de la première impulsion de l’onde P. Notons ce premier sens avec +1 s’il est vers le haut (compression), et -1 dans le sens contraire (dilatation). Il suffit alors de lire le sens de la première impulsion de l’onde P pour chaque séisme. Selon la zone à étudier, nous utilisons de plus : - le traitement avec l’AZMTAK/PMAN pour les données, - le modèle de probabilité pour un mécanisme au foyer régional. a) - Logiciels AZMTAK/PMAN L’AZMTAK est un fichier exécutable, écrit en FORTRAN 77, qui permet de calculer la distance épicentrale et l’azimut pour chaque station ainsi que l’angle d’incidence qui correspond à cette distance épicentrale et au foyer. Le fichier de données doit alors contenir les paramètres au foyer (latitude, longitude, profondeur), le nombre de stations sismiques utilisées, le code de chaque station et la polarité du premier mouvement pour chaque station. Après l’exécution de l’AZMTAK, nous obtenons la liste des azimuts et des angles d’incidence. Concernant le PMAN, c’est un programme écrit également en FORTRAN 77 ; il permet de représenter les données de polarité sur le diagramme du mécanisme au foyer, d’après les résultats fournis par l’AZMTAK, ainsi que les axes nodaux dans la sphère représentative d’un mécanisme au foyer. Les résultats précisent les caractéristiques de la faille responsable : - l’azimut θ de la faille, - le signe du paramètre de glissement λ : • Si λ > 0 : on a une faille inverse, • si λ < uploads/Geographie/mada-geo1202.pdf