Un nouvel éclairage sur la déformation actuelle du Jura : mesures géodésiques et valorisation des bases de données accumulées

Stage de 6 mois au printemps 2024

Le mécanisme de la déformation actuelle de l’Arc du Jura et le rôle des failles individuelles sont restés peu contraints jusqu’à maintenant, alors qu’un certain nombre de failles actives a pu être identifié, et qu’une sismicité modérée est enregistrée. Mais aujourd’hui, de nouvelles acquisitions géophysiques dans et autour du Jura permettent de contraindre le champ de déformation actuel et le potentiel sismique de certaines failles. Ainsi, la densification du réseau GNSS national permanent (SNO Rénag, avec une station historique de 2000 dans le Jura) par un réseau régional GPS-JURA avec 5 stations installées en 2013-2014 permet d’estimer maintenant, grâce aux 10 années de mesures continues sur l’ensemble des stations, des vitesses significatives (à ±0.2 mm/an). Le déploiement de ce réseau permanent a été fait de façon parfaitement complémentaire au réseau GNSS semi-permanent de l’IRSN (6 stations), qui existe depuis 2000 et qui a été mesuré environ 2 fois par an entre 2000 et 2010. Une nouvelle mesure en 2024 de ce réseau GNSS semi-permanent fera passer l’intervalle d’occupation des sites de 10 ans à 24 ans. Grâce à cette longue durée, avec des incertitudes de mesure de 2-3 mm par campagne, ces mesures semi-permanentes devront nous permettre de contraindre des taux de déplacement inférieurs à 0.25 mm/an. La combinaison des mesures GNSS permanentes et semi-permanentes devrait permettre d’estimer un champ de déformation actuelle 3D avec une résolution spatiale inégalée jusqu’ici, qui permettra d’évaluer les taux de glissement actuels des failles majeures de l’Arc du Jura. Ainsi, le projet aura des implications importantes en termes d’aléa sismique (présence d’installations à risque dans la région : centrale du Bugey, barrages, CERN, etc.). En particulier, le projet concerne une région au cœur du développement de la filière nucléaire, notamment le projet d’implantation du/des futur/s réacteur/s nucléaire/s EPR de 2eme génération, le long de la limite méridionale de l’Arc du Jura (site dit du Bugey).

L’étudiant analysera les données GNSS des stations permanentes dans et autour du Jura avec le logiciel scientifique GAMIT/GLOBK du MIT. Il inclura les mesures semi-permanentes entre 2000 et 2010, puis celles de 2024 dès qu’elles sont acquises. Il participera à ces nouvelles mesures semi-permanentes qui nécessitent un (re-) déploiement d’une station GNSS tous les 15 jours à partir du printemps 2024 pour couvrir les 6 sites dans le sud du Jura. Le champ de vitesses obtenu sera utilisé pour calculer un champ de déformation haute résolution et pour évaluer le taux de glissement actuel des structures tectoniques majeures du Jura. Notre jeu de données exceptionnel, avec une densité géographique inégalée, et avec sa durée d’observation de 24 ans, permettra d’apporter des nouvelles contraintes sur la déformation actuelle d’une région clé pour la géodynamique des Alpes occidentales.

La durée prévue du stage sera de 6 mois au printemps 2024, dans le cadre d’un stage M2 d’un étudiant en Master recherche ou des travaux de fin d’étude d’un étudiant d’une école d’ingénieurs (ESGT, ENSG, ENSTA, …).

Une poursuite de cette étude en thèse est possible, dans le cadre d’un contrat doctoral qui pourra démarrer à Besançon (UFC) à l’automne 2024, en cotutelle avec Grenoble. Ainsi, le champ de déformation GNSS sera exploité en le comparant au style et à l’amplitude de la déformation sismique. Effectivement, la densification et rénovation du réseau large bande (RLBP) de l’IR Résif-Epos (à partir de 2018) avec une dizaine de stations, complétées par le réseau régional JURAQUAKE (6 stations installées depuis 2018, OSU THETA) fourniront de nombreux nouveaux mécanismes au foyer. Cette approche combinée géodésique-sismologique permettra ensuite l’étude de structures et phénomènes particuliers, comme la faille du Vuache ou la sismicité récente dans la région de Porrentruy/Montbéliard (proche de la station GNSS BLVR), à l’interface avec le fossé Rhénan (plusieurs séismes de magnitude 3.6 à 4.1 entre fin 2021 et 2023).

Références bibliographiques :
Larroque C., Baize S., Albaric J, Jomard H., Trévisan J, Godano M. ; Cushing M., Deschamps A., Sue C., Delouis B., Potin B, Courboulex F., Régnier M., Rivet D., Brunel D., Chèze J., Martin X., Maron C., Peix F. Seismotectonics of southeast France : from the Jura mountains to Corsica. Comptes Rendus. Géoscience, Tome 353 (2021) no. S1, pp. 105-151. doi : 10.5802/crgeos.69.
Rabin, M., Sue, C., Walpersdorf, A., Sakic, P., Albaric, J., & Fores, B. (2018). Present‐Day Deformations of the Jura Arc Inferred by GPS Surveying and Earthquake Focal Mechanisms. Tectonics, Vol. 37, Issue 10, pp. 3782-3804 DOI : 10.1029/2018TC005047.
Walpersdorf, A., S. Baize, P. Tregoning, E. Calais and J.-M. Nocquet, Deformation in the Jura Mountains (France) : First Results from Semi-Permanent GPS Measurements, Earth Planet. Sci. Lett., Vol. 245, 365-372, 2006.