Le champ de déformation 3D des Alpes occidentales par 20 ans de données GNSS : exploitation des mesures temporaires et permanentes locales jusqu’à l’analyse massive à l’échelle européenne

Titre : Le champ de déformation 3D des Alpes occidentales par 20 ans de données GNSS : exploitation des mesures temporaires et permanentes locales jusqu’à l’analyse massive à l’échelle européenne.

Laboratoire de rattachement : ISTerre

Encadrant : Andrea Walpersdorf et Philippe Vernant, Géosciences Montpellier

Téléphone : 04.76.63.52.18

Mots clés : Géodésie spatiale, tectonique active, Alpes

Contexte et objectifs de la mission de stage :

Le GNSS (Global Navigation Satellite System) permanent a montré que le signal majeur de déformation actuelle dans les Alpes occidentales est une surrection atteignant 2 mm/an dans la haute chaîne (Serpelloni et al., 2013), corrélée à la topographie, sans raccourcissement correspondant. La déformation horizontale totale au travers des Alpes occidentales se caractérise actuellement par un mouvement transtensif de la plaque Adriatique par rapport à l’Eurasie stable, avec 0-0.3 mm/an en extension et décrochement dextre (Nocquet, 2012). Le mouvement vertical doit donc avoir d’autres moteurs que la tectonique des plaques. Les modèles de rebond postglaciaire et de décharge par érosion ne permettent d’expliquer qu’une partie de la surrection mesurée. La discussion actuelle se concentre sur les couplages tectoniques à l’échelle de la lithosphère et les interactions croûte-manteau.

Dans le cadre de ce stage, nous souhaitons exploiter différents types de données GNSS disponibles pour le positionnement ultra-précis, nécessaire pour contraindre la faible déformation des Alpes :
1) Les données GNSS acquises dans le réseau de campagne « Alpes » en 2015 seront utilisées pour apprendre le fonctionnement du logiciel scientifique d’analyse GNSS GAMIT du MIT. Ces données seront combinées avec les mesures précédentes de 1993, 1998, et 2004 pour établir un champ de vitesses significatif à partir des positions précises à chaque époque des mesures.
2) Le réseau GNSS permanent français du RENAG est un service d’observation de l’INSU et fonctionne depuis 1998. Ses données ont été exploitées par différents laboratoires membres du RENAG pour obtenir des champs de vitesses par différentes approches analytiques (dont GAMIT). Ces champs de vitesses seront comparés entre eux et avec les vitesses des campagnes « Alpes » pour identifier des signaux faibles mais persistants dans les différentes calculs et approches.
3) Face au nombre grandissant de stations GNSS permanentes disponibles en France et en Europe en général, des solutions de calcul massif sont en cours de développement actuellement. Dans le cadre du projet européen « EPOS » (European Plate Observing System), nous mettons en place une analyse de 1000-2000 stations GNSS permanentes européennes avec le logiciel GAMIT sur la grille de calcul de l’OSUG. Ce stage sera l’occasion de participer à la validation des calculs massifs par comparaison avec des analyses régionales, comme celle sur les Alpes obtenue dans la première partie du stage.
L’expertise en analyse GNSS ultra-précise ainsi acquise sera un atout pour enchaîner dans une thèse qui combinera le GNSS avec l’imagerie satellite et la sismologie pour obtenir une vue 3D de la dynamique actuelle des Alpes.

Réferences :
Nocquet, J.-M., Present-day kinematics of the Mediterranean : A comprehensive overview of GPS results, Tectonophysics, vol. 579, p. 220 242, 2012.
Serpelloni, E., Faccenna, C., Spada, G., Dong, D., & Williams, S. D., Vertical GPS ground motion rates in the Euro‐Mediterranean region : New evidence of velocity gradients at different spatial scales along the Nubia‐Eurasia plate boundary. Journal of Geophysical Research : Solid Earth, 118(11), 6003-6024, 2013.

Prérequis :