Suite à un tremblement de terre massif de magnitude 7,7 au large des côtes du nord-est du Japon cette semaine – qui a déclenché des alertes au tsunami et des craintes d’un « mégaséisme » plus important – une nouvelle découverte scientifique offre une avancée potentielle dans la façon dont nous comprenons la destruction sismique.
Une étude publiée dans la revue Science a identifié une signature sismique spécifique qui se produit lorsqu’un tremblement de terre frappe une barrière souterraine, agissant effectivement comme un « panneau d’arrêt » pour le mouvement de la terre.
La mécanique d’une rupture
Pour comprendre cette découverte, il faut d’abord comprendre comment fonctionne un tremblement de terre. Cela commence profondément sous terre lorsque les forces tectoniques créent d’immenses contraintes le long d’une ligne de faille, une fracture dans la croûte terrestre. Lorsque cette contrainte surmonte le frottement qui maintient les roches en place, la faille glisse. Cette « rupture » se propage rapidement le long de la faille, libérant de l’énergie sous forme d’ondes sismiques.
L’ampleur d’un séisme est déterminée par la distance parcourue par cette rupture. Cela peut se terminer de deux manières :
1. Perte d’élan : La rupture perd lentement de l’énergie à mesure qu’elle se déplace vers des zones de moindre contrainte.
2. Barrières physiques : La rupture heurte un obstacle structurel sous terre, provoquant son arrêt brusque.
L’effet “freinage”
Les chercheurs Jesse Kearse (Université Victoria de Wellington) et Yoshihiro Kaneko (Université de Kyoto) se sont concentrés sur le deuxième scénario. Lorsqu’une rupture rapide heurte une barrière, elle crée un phénomène appelé phase d’arrêt.
“Quand la rupture s’accélère et rencontre une barrière qui la fait brusquement s’arrêter, cela envoie une onde de choc”, explique Jesse Kearse.
Kearse compare cette sensation à celle d’une voiture qui freine brusquement : tout comme un passager se replie brusquement sur son siège lorsqu’un véhicule s’arrête brusquement, le sol subit un frémissement secondaire et violent dans la direction opposée au mouvement initial.
En analysant les données de 12 séismes mondiaux majeurs, l’équipe a réussi à isoler cette signature de « phase d’arrêt » dans cinq d’entre eux. Ils ont également découvert que les éléments proches de la surface, tels que les couches rocheuses plus tendres, peuvent amplifier ces ondes de choc, augmentant potentiellement la gravité des secousses ressenties par les personnes à la surface.
Pourquoi c’est important : points de contrôle en cas de catastrophe
La capacité d’identifier ces barrières souterraines est essentielle car elles agissent comme des « points de contrôle » pour l’énergie sismique.
- Si la barrière tient : Le séisme est contenu, ce qui entraîne un événement plus petit et localisé.
- Si la rupture se produit : L’énergie se répand dans le segment suivant de la faille, déclenchant potentiellement un mégaséisme catastrophique.
En identifiant ces signatures dans les données historiques, les scientifiques peuvent commencer à cartographier les barrières souterraines et calculer la quantité d’énergie qu’elles peuvent absorber. Cela permet une approche plus sophistiquée de l’analyse des risques, aidant les experts à prédire non seulement où un tremblement de terre pourrait se produire, mais aussi s’il a le potentiel de se transformer en un monstre ou d’être arrêté par la structure interne de la Terre.
Le chemin à parcourir
Bien que les résultats constituent un pas en avant significatif, la recherche se limite actuellement aux séismes décrochants (où les roches glissent horizontalement). L’événement récent au Japon était un séisme de poussée (où les roches montent et descendent), qui comporte un risque beaucoup plus élevé de générer des tsunamis.
Le prochain défi pour les sismologues est de déterminer si ce « mécanisme d’arrêt » s’applique également aux événements de poussée, ce qui fournirait un outil plus universel pour prédire la puissance destructrice des séismes les plus dangereux au monde.
Conclusion : En identifiant « l’onde de choc » sismique provoquée par les barrières souterraines, les scientifiques développent une nouvelle façon de cartographier les limites des tremblements de terre, transformant potentiellement notre capacité à prédire si une secousse restera un événement local ou se transformera en un mégaséisme.
