Une étude menée par l’Université d’Arizona a utilisé les cernes des arbres pour déterminer que les basses terres de Puget, dans l’ouest de l’État de Washington, ont connu d’importants tremblements de terre dus à des failles peu profondes interconnectées il y a environ 1 000 ans. Cela révèle des risques potentiels pour les habitants actuels de la région et suggère que les modèles de risques actuels pourraient nécessiter une révision.
Ces résultats pourraient avoir des implications pour les mesures de préparation sismique dans la région.
En février, un séisme de magnitude 7,8 a secoué la frontière entre la Turquie et la Syrie, suivi d’un autre presque aussi important neuf heures plus tard. Des failles peu profondes à moins de 18 milles sous la surface se sont déformées et rompues, provoquant de violents séismes ciblés qui ont rasé des milliers de bâtiments et tué des dizaines de milliers de personnes.
Des failles peu profondes similaires se sont rompues il y a environ 1 000 ans dans les basses terres de Puget, dans l’ouest de l’État de Washington, selon une nouvelle recherche menée par l’Université d’Arizona. Les cernes des arbres ont permis d’identifier que l’événement sismique s’est produit à la fin de 923 ou au début de 924. Leurs découvertes signifient qu’un événement répété pourrait à nouveau ébranler la région qui abrite aujourd’hui plus de 4 millions d’habitants, dont Seattle, Tacoma et Olympia. Les résultats ont été publiés dans la revue Avancées scientifiques.
La nature des anciens tremblements de terre
L’ancien séisme était soit le résultat de la rupture de toutes les failles peu profondes de la région pour produire un séisme de magnitude estimée à 7,8, soit – comme en Turquie et en Syrie – des séismes jumeaux qui se sont produits consécutivement avec des magnitudes estimées à 7,5 et 7,3. les chercheurs ont trouvé. Les failles peu profondes entraînent généralement des secousses plus violentes et plus ciblées que les tremblements de terre générés par d’autres configurations géologiques.
Le lac Price, dans l’est des montagnes Olympic, s’est formé lorsque la faille du mont Saddle a retenu un ruisseau et inondé la forêt. L’auteur principal Bryan Black et son équipe de plongeurs ont collecté les échantillons à l’aide d’une tronçonneuse hydraulique sous-marine. Crédit : Bryan Black
Bien que les tremblements de terre ne soient pas nouveaux dans le nord-ouest du Pacifique, l’étude a identifié que les événements sur ces failles peu profondes sont liés les uns aux autres d’une manière ou d’une autre, soit par des connexions souterraines, soit par une faille transférant des contraintes à l’autre. Les modèles de risques régionaux, utilisés pour développer la conception et les politiques techniques, ne reflètent pas actuellement cette possibilité – mais devraient le faire, a déclaré le premier auteur de l’article, Bryan Black, professeur agrégé de dendrochronologie au Laboratoire de recherche sur les cernes d’arbres de l’UArizona.
Retour sur le cluster millénaire
Les scientifiques ont découvert des failles peu profondes dans la région depuis les années 1960, lorsque la faille de Seattle a été découverte pour la première fois, suivie de la faille de Saddle Mountain, qui longe les contreforts orientaux des montagnes Olympic, et des failles de Tacoma et d’Olympia.
« Il s’agit de quatre failles peu profondes qui ont montré des signes de rupture il y a environ 1 000 ans lors d’un groupe de tremblements de terre appelé cluster millénaire », a déclaré Black. Par exemple, « une falaise de 25 pieds a été projetée dans les airs depuis l’ouest de Seattle jusqu’à Puget Sound. Cela a également déclenché un tsunami local et des glissements de terrain qui ont dépouillé les flancs des montagnes de forêts entières et les ont rejetées dans les lacs voisins Washington et Sammamish.
Jusqu’à présent, les scientifiques ne savaient pas exactement quand et comment ces failles avaient disparu pour la dernière fois.
« Ces tremblements de terre auraient pu se produire au même moment, à des heures ou des siècles d’intervalle », a déclaré Black. « Nous n’en étions pas sûrs. »
Alors il se tourna vers les arbres.
Cernes des arbres : un regard sur le passé
Chaque année qui passe, les arbres ajoutent un anneau autour de leur tronc. La largeur des anneaux est déterminée par le climat qu’ils connaissent. Des conditions favorables signifient des anneaux plus larges et des conditions défavorables signifient des anneaux plus minces. Comme le climat varie d’une année à l’autre, il crée des modèles spécifiques au temps, comme un code à barres dans la croissance des arbres dans une région.
Les dendrochronologues peuvent faire correspondre ces modèles de croissance d’arbres morts avec des modèles d’arbres vivants. S’il y a un chevauchement avec des arbres vivants, les dates exactes pendant lesquelles les arbres morts ont vécu – et sont morts – peuvent être établies. C’est l’approche utilisée pour déterminer quand les arbres tués par le tremblement de terre sont morts dans la région de Puget Sound.
En 2021, Black a parcouru les montagnes du nord-ouest du Pacifique pour participer à la récolte des souches d’arbres morts lorsque la faille de Saddle Mountain a retenu un ruisseau qui a inondé une forêt. Le lac et les souches de ces arbres noyés subsistent aujourd’hui.
L’équipe a attaché deux canoës ensemble et a placé un gros morceau de contreplaqué au-dessus des deux pour créer une barge de fortune pouvant contenir un générateur pour alimenter des tronçonneuses sous-marines. Avec ceux-ci en main, les plongeurs ont sauté dans l’eau pour prélever des échantillons d’arbres tués lorsque le lac s’est formé à partir de l’amas millénaire. Black et son équipe ont également fait tuer des sections provenant d’arbres voisins à peu près au même moment lors d’une avalanche de roches qui a retenu un ruisseau qui a inondé le lit d’un ruisseau à proximité. Ils ont également acquis des sections d’arbres collectés il y a plus de 30 ans et noyés lors de glissements de terrain dans les lacs Washington et Sammamish lors d’un grand tremblement de terre sur la faille de Seattle.
Lorsqu’il a comparé les schémas de croissance, Black a observé que les arbres sont morts exactement la même année dans les failles de Saddle Mountain et de Seattle. Il a également constaté que les arbres mouraient pendant leur saison de dormance, ce qui réduit le moment de la mort – et le tremblement de terre par extension – à la fin de l’automne et au début du printemps.
Pour déterminer l’année civile exacte de la mort, l’équipe a construit une chronologie de 1 300 ans à partir d’arbres vivants mais extrêmement vieux, qui, comparée aux arbres tués par le tremblement de terre, a montré que la saison de dormance de la mort se situait entre la fin de 923 et le début de 924.
« Notre équipe a également eu la chance qu’il y ait eu une tempête solaire massive entre les années 774 et 775, qui a provoqué une soudaine augmentation mondiale du radiocarbone », a déclaré Charlotte Pearson, professeure agrégée de dendrochronologie et co-auteure. Les fluctuations du radiocarbone, comme le climat, peuvent être utilisées pour dater les cernes des arbres. « Nous avons mesuré le radiocarbone dans les anneaux d’arbres tués par le tremblement de terre pour montrer que ce pic s’est produit exactement là où nous pensions qu’il devrait. »
Cela a confirmé de manière indépendante la date du tremblement de terre.
Les implications des résultats
« Ensemble, les preuves nous ont montré que ces arbres de toute la région sont morts ensemble, et qu’il s’agissait en fait d’un événement lié », a déclaré Black. « Nous avons pris en compte les incertitudes autour de ces deux failles qui s’étendaient sur des décennies ou des siècles et les avons réduites à une seule saison. Le scénario est bien différent si nous avons des tremblements de terre sur ces deux failles séparées de 100 ans contre 100 heures. Démontrer que ces failles peuvent se rompre de manière synchrone ou en succession très rapide a vraiment changé notre compréhension du risque dans la région.
Pourtant, les modèles de danger actuels ne reconnaissent pas la possibilité de failles liées, a-t-il déclaré.
« Si les failles de Saddle Mountain et de Seattle allaient ensemble, cela serait comparable au tremblement de terre de 1906 à San Francisco », a déclaré Black. « Ou, comme les tremblements de terre en Turquie, ils peuvent aussi se succéder rapidement. Si tel était le cas, les infrastructures et le relief déjà affaiblis par un séisme seraient alors frappés par un deuxième séisme. Cela restera tout de même assez destructeur : il fera monter les conduites d’eau, coupera les routes, déclenchera des glissements de terrain et des tsunamis locaux.»
Heureusement, dit-il, plus le séisme est important et grave, moins il est fréquent. Ainsi, même si des séismes de cette ampleur seraient dévastateurs pour la région, ils sont relativement rares.
