Jean-Mathieu Nocquet

Home

 

Ma recherche vise à caractériser les processus de la déformation actuelle des continents par l'utilisation des techniques géodésiques en particulier du GPS. Mes travaux vont de l'étude des mouvements des plaques tectoniques, la faible déformation dans les domaines continentaux, la compréhension de la géodynamique actuelle de la Méditerranée, l'étude du cycle sismique. Je travaille par ailleurs à améliorer la précision des solutions géodésiques, en m'interressant en particulier aux systèmes de référence géodésique et aux méthodes d'analyse des champs de vitesses.

Tectonique des plaques

Ajourd'hui, le développement des mesures géodésiques à l'échelle globale permet de mesurer en temps quasi-réel les mouvements des grandes plaques tectoniques. permettant ainsi de mesurer directement la dérive des continents proposée par A. Wegener dans les années 20. Dans les années 90, les géodésiens ont proposé des modèles de vitesse des grandes plaques. Ces modèles continuent de s'améliorer à mesure que la couverture en points géodésiques s'améliore. Pourtant une grande plaque resiste encore à cet investigation : l'Afrique. La raison, conséquence du sous-développement de cette partie du globe, est qu'il existe peu de mesures de bonne qualité permettant un calcul de vitesse. La connaissance du mouvement actuel de l'Afrique est cruciale car elle détermine tout le mouvement aux limites de la Méditerranée. Ensuite, on sait que ce continent est en train de se déchirer le long d'une zone de plusieurs milliers de kilomètres allant de Djibouti à l'Afrique du Sud. C'est pourquoi je travaille au calcul de mouvement en essayant d'intégrer des mesures de stations GPS permanentes, des mesures de campagnes et aussi d'autres systèmes satellitaires.

Mesurer le mouvement actuel des plaques soulève une autre question : y-a-t-il eu des changements récents de ces mouvements ou au contraire ces mouvements ont-ils une grande stabilité à l'échelle des temps géologiques ? Pour étudier cette question, je travaille avec E. Calais (Université de Purdue, USA) et C. DeMets (Université de Madison, USA) à comparer les vitesses actuelles issues de la géodésie avec des vitesses moyennées sur 3 millions d'années issues d'observations magnétiques dans les océans..

La déformation tectonique en Méditerranée

La bassin Méditerranéen est la zone où s'affrontent la plaque Afrique (ou plus exactement sa partie Ouest appelée Nubie) et la plaque Eurasie à laquelle l'Europe appartient. C'est cette convergence qui à produit toutes les chaînes de montagne qui entourent la Méditerranée et qui est aujourd'hui responsable de grands tremblements de Terre comme celui qui a eu lieu à Izmit en Turquie en 1999, en Algérie en 2002 ou au Maroc en 2003. Comprendre comment la convergence entre les deux plaques est accommodé par les différentes structures géologiques est donc un enjeu important. Pour cela, j'utilise le GPS en particulier permanent pour mesurer les mouvements dans la zone interplaque. Plus précisemment, je travaille à trois projets : (1) la mise en place et l'analyse de mesures GPS permanentes sur les Alpes occidentales pour connaître le régime de déformation actuel et sa relation avec les mouvements à l'échelle de la frontière de plaque. Les premiers résultats de ces travaux, mené au sein du réseau RENAG impliquant de nombreux laboratoires et instituts, montrent que les Alpes n'accommodent plus la convergence Afrique/Europe mais au contraire semblent s'écrouler. Des mesures plus précises et plus denses ces prochaines années devraient permettre de mieux quantifier cet extension et en comprendre le processus. (2) j'essaie de proposer un modèle des mouvements de la croûte terrestre en Italie qui intégrerait à la fois les observations géologiques, sismologiques et géodésiques. Ces données indiquent qu'au premier ordre, l'Italie est en train de s'étirer dans une direction Norde Est - Sud ouest et la relation de cette extension avec le rapprochement de l'Afrique n'est pas compris. (3) Je travaille avec l'Université d'Oxford (Royaume-Uni) et l'institut Géographique Turque (GCM, Ankara) sur le développement d'un réseau GPS permanent pour mesurer la faible déformation du plateau Anatolien. L'idée de ce projet est d'utiliser ces mesures pour contraindre les processus de déformation de la lithosphère.

Le rebond post-glaciaire

En étudiant le champ de vitesse en Europe, on observe une forme curieuse. Sur la Scandinavie, les vitesses horizontales présentent une forme circulaire autour d'un centre situé au nord de la Suède. Les vitesses verticales indiquent que la Scanidinavie remonte d'un centimètre tous les ans. Ce mouvement est dû aux cycles de glaciation et de déglaciation. Au cours du dernier million d'années, de grands glaciers ont couverts les hautes latitudes des continents de l'hémisphère nord (Canada, Scandinavie, Sibérie). Sous le poids de ces glaciers la croûte s'est enfoncée et le manteau sous-jacent a flué. A la fonte des glaciers, le système tend à retrouver sa position d'équilibre. Aujourd'hui les mesures GPS permettent de mesurer la fin des mouvements de ce re-équilibrage, c'est ce qu'on appelle le rebond post-glaciaire. Ce phénomène déjà connu dans les années 30, a été mesuré de manière précise et dense par des collègues Scandinaves en 2001. J'ai repris une partie de leur données et les ai intégrer avec des mesures sur l'ensemble de l'Europe pour savoir si la déformation associée au rebond post-glaciaire pouvait détectée en Europe au sed de la Scandinavie.

Méthodologie géodésique : système de référence et étude des séries temporelles

Une grande partie des signaux tectoniques sont extrêmement faibles, à la limite de la précision actuelle de la géodésie scientifique que l'on peut estimer en gros à 10E-9, c'est à dire une précision de 1 mm sur 1000 km. Pour pouvoir extraire un signal fiable à ce niveau de précision, il est nécessaire de quantifier toutes les sources qui influent sur la position d'un point et d'évaluer correctement les erreurs associées aux techniques employées. Parmi celle-ci, la question des systèmes de référence est très importante et complexe : pour exprimer les résultats géodésiques, il est nécessaire de se donner un repère stable dans le temps et de trouver une façon pratique de définir un repère théorique. Malheureusement les différents réalisations de ce repère, la manière dont ce repère est implémenté dans les solutions founit des résultats différents qui peuvent conduire à des interprétations géophysiques différentes. Je travaille donc à comprendre cet effet dans les solutions et à la détermination de stratégie optimales pour réduire l'effet de ce problème.

Aujourd'hui, les réseaux GPS permanents permettent de suivre de manière quasi-continu les déformations de la Terre. J'utilise les séries temporelles de positions des point de ces réseaux pour évaluer les différentes contributions aux variations de la position des points.

 

Géosciences Azur | Contact | ©2005 Jean-Mathieu Nocquet