Processes and deformation rates generating seismicity in metropolitan France and conterminous Western Europe
Processus et taux de déformation générant la sismicité en France métropolitaine et en Europe occidentale proche
Résumé
Most of metropolitan France and conterminous Western Europe is currently located within the Eurasia intraplate domain, far from major plate boundaries (the Atlantic ridge and Nubia – Eurasia convergence zone). As in other intraplate regions, present-day deformation and seismicity rates are very slow, resulting in limited data and strong uncertainties on the ongoing seismotectonics and seismic hazards. In the last two decades, new geological, seismological and geodetic data and research have brought to light unexpected deformation patterns in metropolitan France, such as orogen-normal extension ca. 0.5 mm yr−1 in the Pyrenees and Western Alps that cannot be associated with their mountain-building history. Elsewhere, present-day deformation and seismicity data provide a partial picture that points to mostly extensive to strike-slip deformation regimes (except in the Western Alps foreland). A review of the numerous studies and observations shows that plate tectonics (plate motion, mantle convection) are not the sole, nor likely the primary driver of present-day deformation and seismicity and that additional processes must be considered, such as topography potential energy, erosion or glacial isostatic adjustment since the last glaciation. The exact role of each process probably varies from one region to another and remains to be characterized. In addition, structural inheritance (crust or mantle weakening from past tectonic events) can play a strong role in deformation localization and amplification up to factors of 5–20, which could explain some of the spatial variability in seismicity. On the basis of this review, we identify three research directions that should be developed to better characterize the seismicity, deformation rates and related processes in metropolitan France: macroseismic and historical seismicity, especially regarding moment magnitude estimations; geodetic deformation, including in regions of low seismicity where the ratio of seismic to aseismic deformation remains a key unknown; an integrated and consistent seismotectonic framework comprising numerical models, geological, seismological and geodetic data. The latter has the potential for significant improvements in the characterization of seismicity and seismic hazard in metropolitan France but also Western Europe.
La majeure partie de la France métropolitaine et de l’Europe occidentale voisine est actuellement située dans le domaine intraplaque Eurasie, loin des principales limites de plaques (la dorsale atlantique et la zone de convergence Nubie – Eurasie). Comme dans les autres régions intraplaques, les taux de déformation et de sismicité actuels sont très lents, résultant dans de fortes limites et incertitudes sur la sismotectonique actuelle et les aléas sismiques. Au cours des deux dernières décennies, de nouvelles données et recherches géologiques, sismologiques et géodésiques ont mis en évidence des modes de déformation inattendus en France métropolitaine, comme l’extension ca. 0,5 mm a−1 perpendiculaire à la chaîne dans les Pyrénées et les Alpes occidentales qui ne peut pas être associée à l’histoire de formation des montagnes. Ailleurs, les données actuelles sur la déformation et la sismicité fournissent une image partielle qui indique des régimes de déformation généralement en extension ou décrochement (sauf dans l’avant-pays des Alpes occidentales). Une revue des nombreuses études et observations montre que la tectonique des plaques (mouvement des plaques, convection du manteau) n’est pas le seul, ni probablement le principal moteur de la déformation actuelle et de la sismicité, et que des processus supplémentaires doivent être envisagés, tels que l’énergie potentielle de la topographie, l’érosion ou le réajustement isostatique glaciaire depuis la dernière glaciation. Le rôle exact de chaque processus varie probablement d’une région à l’autre et reste à caractériser. De plus, l’héritage structural (affaiblissement de la croûte / du manteau à la suite d’événements tectoniques passés) peut jouer un rôle important dans la localisation et l’amplification de la déformation jusqu’à des facteurs de 5–20, ce qui pourrait expliquer une partie de la variabilité spatiale de la sismicité. Sur la base de cette revue, nous identifions trois axes de recherche qui devraient être développés pour mieux caractériser la sismicité, les taux de déformation et les processus associés en France métropolitaine : la sismicité macrosismique et historique, notamment en ce qui concerne les estimations des magnitudes de moment ; la déformation géodésique, y compris dans les régions de faible sismicité où le rapport de la déformation sismique à asismique reste un paramètre majeur inconnu ; un cadre sismotectonique intégré et cohérent comprenant modèles numériques et données géologiques, sismologiques et géodésiques. Ce dernier a le potentiel pour des améliorations significatives dans la caractérisation de la sismicité et des aléas sismiques en France métropolitaine mais aussi en Europe occidentale.
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