Méthodes télésismiques d'estimation de la profondeur des séismes : développements et applications

Cette thèse traite de l'étude de la profondeur des séismes modérés (4 < M < 5.5), à travers l'utilisation de données telesismiques, c'est à dire à partir d'enregistrements de sismographes situes a des distances de 3000 jusqu'à 9000 km de la source. L'estimation de la profondeur d'un séisme s'obtient en comparant les temps d'arrivée de l'onde directe (P) générée par ce séisme, avec ceux des ondes réfléchies sur la surface de la Terre, au-dessus du foyer du séisme (les phases de profondeur pP, sP). Nous utilisons le réseau du CTBTO (Comprehensive Test-Ban-Treaty-Organization, composé de mini-réseaux (10-20 sismographes), nous permettant de développer deux nouvelles méthodes d'estimation de la profondeur. La première est une inversion complète du mécanisme au foyer, simultanément a la profondeur. La seconde est une méthode d'analyse spectrale : le cepstre. A l'aide d'exemples de séismes en zone intracontinentale, nous montrons que ces deux méthodes sont complémentaires et qu'elles apportent une information nouvelle sur l'estimation de la profondeur pour les séismes de régions peu instrumentées. Dans un second temps, une optimisation de la méthode cepstrale a permis d'étendre l'estimation de la profondeur a l'utilisation de stations isolées provenant du réseau mondial IRIS. Cette nouvelle méthode, complètement automatique, a permis de localiser en profondeur les séismes de magnitude supérieure à 4.5 pour la zone de subduction de Guerrero (Mexique). Nous avons ainsi mis en évidence une répartition homogène des profondeurs des séismes dans la zone du gap de Guerrero. En combinant ces estimations de la profondeur de l'interface avec celles obtenues a l'aide d'une relocalisation de l'ensemble de la sismicité (par la méthode de l'ISC-Locator), nous proposons une imagerie de la géométrie de la subduction. Nous avons ensuite étudié l'influence de la profondeur sur les propriétés sismiques des séismes. En particulier, nous avons évalué la relation entre la profondeur et la chute de contrainte pour les séismes récents et modérés de la plaine du Pô, en Italie. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur le réseau accéléromètrique régional de l'INGV Milan pour estimer les spectres sources de ces séismes, puis en déduire les fréquences coins et les chutes de contraintes associées. Ces spectres sources s'obtiennent à l'aide d'une méthode d'inversion qui sépare simultanément l'effet de l'atténuation, les effets de sites et l'effet de la source sur les spectres des ondes S, générées par les séismes et enregistrées en surface par les accéléromètres. Après inversion, nous trouvons une faible augmentation de la chute de contrainte avec la profondeur.