Centre Européen
de Recherche et d'Enseignement
des Géosciences de l'Environnement
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cerege.frMes travaux de recherche se focalisent sur l'étude de grandes failles actives (Asie, Iran, Caucase, Méditerranée) et sur l’application de la luminescence stimulée optiquement à la tectonique active. Je m’intéresse particulièrement à la datation de paléoséismes afin de mieux contraindre le cycle sismique sur les failles actives.
Dans mon travail de recherche, j’utilise plusieurs techniques telles que l’analyse d’images satellitaire haute résolution, des analyses morphotectoniques, l’ouverture de tranchées ainsi que des méthodes de datations du Quaternaire (Luminescence optique, 14C et nucléides cosmogéniques).
Dans les régions intracontinentales comme l’Asie Centrale, alors que les taux de déformation sont très faibles (de l’ordre du millimètre par an) de très gros séismes (M> 7.5) ont eu lieu : Kokoxili (2001,M 7.9) ; Gobi-Altay (1957, M 8.1) ; Fuyun (1931, M 7.9), Chon-Kemin (1911, M 8.2), Karatagh (1907, M 8.1), Bolnay (1905, M 8.3), Artux (1902, M7.8), Chilik (1889, M 8.3). En Asie Centrale, ces très gros séismes se produisent en général sur des grandes failles décrochantes avec des temps de retour estimés à plusieurs millénaires. Quel est le rôle de ces grands décrochements dans l’accommodation de la convergence entre l’Inde et l’Eurasie ? Comment cette déformation est-elle accumulée et relâchée sur ces grands décrochements, quels sont les paramètres qui contrôlent le cycle sismique de ces failles ? Il existe très peu d’études sur l’activité de ces failles au cours du Quaternaire et sur l’aléa sismique de cette région est donc très peu contraint.
Je m'intéresse tout particulièrement à la faille de Talas-Fergana (TFF), faille décrochante dextre qui découpe la chaîne sur plus de 600 km de long. Malgré une expression morphologique claire de cette faille dans le paysage, aucun séisme instrumental ou historique, avec une magnitude M> 6.5, n’a été reporté le long de la TFF depuis 250 BCE. Cependant il semble que cette faille peut générer des séismes de très fortes magnitudes (M >8), ce qui pourrait avoir un fort impact socio-économique dans une région actuellement en plein essor. Le fonctionnement de cette faille au cours de l’Holocène est encore très peu documenté et est un vrai sujet de controverse : Quelle est sa vitesse géologique ? Quand et où ont eu lieu les derniers gros séismes ? Quelles sont les magnitudes associées ? Cette faille est-elle bloquée ou accommode-t--elle la déformation par un glissement asismique? Quel rôle joue cette faille dans la rotation entre le bassin de Fergana et le bloc du Tarim ?
Janvier-Juin 2019 : Tristan Boulanger (M2) - Quantification de l’activité Holocène de la faille de Talas-Fergana (Kirghizstan)
Mai 2018-Septembre 2018: Aurélie Médard (M2) - Mise en évidence de l’activité récente des failles du bassin de Naryn (Kyrgyzstan) à partir de données photogrammétriques Pléiades et drone : un nouvel apport pour l’aléa sismique.
Janvier 2017-Juin 2017 : Clément Dubois (M2) - Mise en évidence de l'activité récente de la faille de Talas Fergana par l'analyse d'images Pléiades
Avril-Juin 2017 : Lena Sayan (M1) - Relation entre tectonique extensive et volcanisme dans la région de Gavar (Arménie Centrale)
Janvier-Juin 2016 : Benoît Ourion (M2) - Morphologie d’un plan de faille exhumé sismiquement à partir de l’analyse de données LiDAR et photogrammétrie : développement d’un nouvel outil paléosismologique
Avril-Juin 2015: Marine Tranchant (M1) - Géomorphologie de la haute vallée de l'Indus (Cachemire Indien, Himalaya)
This research project is entitled “Breakthroughs in Quaternary Geochronology to fill in a key gap of knowledge in Active Tectonics”, coordinated by Dr. Magali Rizza and funded through the A*MIDEX initiative at the Aix-Marseille University (France).
The determination of fault slip-rate relies on quantitative characterization of late-Quaternary (1-500 ka) deformation, with the need of accurate dating of geomorphological surfaces affected by the fault motion over multiple earthquake cycles. However, large epistemic uncertainties in dating alluvial surfaces with Optically Stimulated Luminescence (OSL) and Terrestrial Cosmogenic Nuclides (TCN) methods severely limit discussions and preclude our ability to understand behavior of active faults. In this project, we propose to develop complementary approaches to accurately date late-Quaternary morphological surfaces through an exhaustive, detailed and unique direct comparison of both dating methods, a strategy that would then lead to major improvements in our understanding of the respective physical processes associated to these dating methods. To better understand the systematics of these dating methods, we propose to combine both OSL and TCN dating methods on the same geomorphic markers with a high-resolution sampling. This approach has the potential to provide new important insights into the processes affecting alluvial landforms in different climatic setting. We aim to produce major advances in constraining sources for the natural variability of the OSL signal for a better understanding of luminescence characteristics from sediment populations with different light-exposure histories. We will focus on challenging study cases where slip rates of active faults are still in debate due to epistemic uncertainties in dating alluvial surfaces. The results of this project will offer new perspectives for the large scientific community involved in active tectonics.
To focus on the parameters controlling the acquisition of the TCN and OSL signals through time, we propose to work on a new sampling strategy to document the evolution of the accumulated signal over a stratigraphic alluvial column. The alluvial units will be densely sampled to understand the variability and discrepancies in the obtained ages. For that purpose, we will collect luminescence samples along vertical profiles at different depths, as it is done for TCN methods, and along lateral profiles on a same depositional unit. Clast and sand-to-fine material will be systematically dated using both TCN and OSL techniques to allow direct dating method comparison and because it has been reported that the grain size seems to have an influence on both TCN and OSL signal. On Task 1, our team will tackle the issue of the effects of partial bleaching in sediments and others depositional/physical processes which might influence the OSL signals prior/after the burial event. To achieve this main objective we are mainly targeting the coarse-to-fine matrix of the geomorphic markers. For the first time, we will systematically document the TCN concentrations and the OSL signals at depth on different grain sizes fractions. We think that this ambitious intercalibration approach, too rarely applied so far, is the key for the generation of comparable data sets that are highly required to highlight the specificities and particularities of both dating methods and to interpret the up to now revealed discrepancies. To generate comparable datasets, we also propose to work on geomorphic process affecting TCN dating of pebble to boulders (Task 2), by conducting direct OSL measurements on the same coarse clasts, based on the recently developed OSL rock burial dating technique. Although this technique is still in development, in particular due to the complex dose rate assessment involved, it has a huge potential for OSL application to geomorphic markers by (1) allowing the dating of coarse clasts, (2) permitting a rapid assessment of not well-bleached clasts. Finally, at each sampling site, we will work on modern analogues (Task 3), a unique strategy to understand the influence of erosion, transport and depositional processes of the sampled catchments. In this task we aim to document the effects of potential inheritance in both TCN concentrations and OSL signals.
The participants are :
Magali Rizza : Principal Investigator
Lucilla Benedetti
Didier Bourlès
Régis Braucher
Valéry Guillou
Laëtitia Léanni
Irene Schimmelpfennig
Lionel Siame
Martine Simoes
Pierre Valla
