Active strike-slip faulting in the Chablais area (NW Alps) from earthquake focal mechanisms and relative locations

Abstract.

The Chablais area is characterized by a complex geological setting, resulting from the transport of nappes of various internal origins (the Prealpine nappes), thrusted in Oligocene times onto the Helvetic cover of the external zones of the Alps. While the structural setting and timing of nappe emplacement are well understood, current tectonics and associated faulting remain unclear. The detailed analysis of the Bonnevaux and Samoëns earthquakes, presented in this study, constitutes a significant contribution to the active tectonics of the Chablais area. The associated seismotectonic regime appears to be constant with depth, both focal mechanisms yielding a strike-slip regime, one in the crystalline basement at around 17 km depth and the other probably cross-cutting the cover/basement interface at around 5km depth. Relative location techniques, applied in this study to the seismic sequence associated to the Samoëns earthquake, represents the best way to identify active faults in a region where neotectonic evidence is scarce and controversial. The resulting seismic alignment corresponds to the E-W oriented nodal plane inferred from the Samoëns main shock focal mechanism, thus defining an active near vertical E-W dextral fault. This strike-slip regime, compared to the current regional stress field, corresponds to the one observed in the Jura/Molasse basin area but contrasts with the exclusively dextral and NE-SW-oriented transcurrent regime of the Wildhorn/Martigny region.

Resume.

La région du Chablais est caractérisée par une configuration géologique et structurale complexe, résultant de la mise en place de nappes de charriage de provenances variées (nappes Préalpines) chevauchantes sur les unités externes Helvétiques durant l’Oligocène. Alors que l’historique de la mise en place de ces nappes est bien compris, le régime tectonique actuel reste à définir. L’analyse détaillée des séismes de Bonnevaux et de Samoëns présentées dans cette étude donne une bonne image du régime tectonique actuel de cette région. Le régime sismotectonique associé à ces séismes apparaît stable en fonction de la profondeur, de type décrochant, l’un au niveau du socle cristallin (17 km de profondeur), l’autre intersectant probablement l’interface socle/couverture (5 km de profondeur). Les techniques de relocalisations relatives, appliquées dans cette étude dans le domaine temporel sur la séquence sismique associée au choc de Samoëns, représentent le meilleur, si ce n’est l’unique, moyen d’identifié des failles actives dans une région où les indices néotectoniques sont rares et controversés. L’alignement sismique ainsi défini correspond au plan nodal E-W du mécanisme au foyer du choc principal, permettant de définir une faille dextre, subverticale, orientée E-W. Ce régime décrochant, replacé dans son contexte tectonique régional, correspond à celui observé dans la région Jura/Plateau Molassique, caractérisé par un système de décrochements conjugués (dextre orienté E-W, sénestre orienté NW-SE) et contraste avec celui exclusivement dextre, orienté NE-SW, observé au niveau de l’alignement Wildhorn/Martigny.

Zusammenfassung.

Das Chablaisgebiet zeichnet sich durch einen komplexen geologischen Aufbau aus, welcher Resultat des Transportes eines aus Einheiten unterschiedlicher interner Herkunft aufgebauten Deckenstapels (die voralpinen Decken) ist, der im Oligozän über die helvetische Bedeckung der externen Zone des Alpenbogens geschoben wurde. Während strukturgeologischer Aufbau und zeitlicher Ablauf der tektonischen Bewegungen relativ gut bekannt sind, bleiben die tatsächlichen Verschiebungen und die damit verbundene Bruchtektonik weitgehend unklar. Die in der vorliegenden Studie im Detail untersuchten Erdbeben von Bonnevaux und Samoëns ergeben ein ziemlich genaues Bild der aktiven Tektonik im Gebiet des Chablais. Das damit verbundene seismotektonische Regime erscheint in Abhängigkeit der Tiefe konstant. Die Herdmechanismen beider Erdbeben deuten auf ein Blattverschiebungsregime hin, wobei eines im kristallinen Sockel in ca. 17 km Tiefe lokalisiert wurde und das andere höchstwahrscheinlich die Übergangsszone zwischen Bedeckung und Sockel in ca. 5 km Tiefe überschneidet. Die in dieser Studie angewendeten relativen Lokalisierungstechniken (in der Zeitdomäne) für die seismische Sequenz des Samoëns-Erdbebens repräsentieren den besten (wenn nicht den einzigen) Ansatz zur Identifizierung aktiver Brüche in einer Region in welcher neotektonische Indizien spärlich vorhanden und kontrovers sind. Die Ausrichtung der daraus resultierenden seismischen Linie ist in guter Übereinstimmung zu der dextralen E-W orientierten Verwerfung, welche dem Herdmechanismus entnommen werden kann. Dieses Regime ist gut mit dem regionalen Stressfeld und der aktiven Tektonik im Gebiet Jura/Molassebecken vergleichbar, unterscheidet sich aber deutlich vom rein dextralen NE-SW gerichteten Blattverschiebungsregime im Gebiet Wildhorn/Martigny.