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Mythe populaire brisé – De nouvelles découvertes remettent en question les anciens modèles de tremblements de terre

SciTechDaily

Des recherches récentes suggèrent que les tremblements de terre dans les zones de subduction se produisent sur un réseau complexe de plans de failles, plutôt que sur un seul plan. Cette découverte, dérivée de données sismiques détaillées recueillies en Équateur et analysées avec l’IA, remet en question les idées traditionnelles sur la manière dont la contrainte sismique est libérée. L’étude, qui offre également de nouvelles informations sur le comportement des répliques, pourrait avoir un impact significatif sur la modélisation des futurs tremblements de terre et les évaluations des risques dans les zones de subduction.

La première image de haute précision d'une zone de faille sismique transforme notre connaissance des séismes.

L’idée selon laquelle les tremblements de terre libèrent des contraintes par un seul séisme puissant le long d’un seul plan de faille doit peut-être être corrigée. Des recherches récentes menées par l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), en collaboration avec le Centre allemand de recherche en géosciences GFZ et d'autres institutions internationales, suggèrent que les tremblements de terre se produisent dans une zone contenant plusieurs plans de failles, dont certains sont parallèles.

Selon les auteurs, les résultats de l'étude peuvent aider à créer des modèles plus réalistes pour les tremblements de terre et les risques sismiques dans les zones de subduction. L'étude a été publiée dans la revue Nature.

L'équipe internationale dirigée par la première auteure Caroline Chalumeau du KIT a étudié une série de tremblements de terre en Équateur, sur la côte ouest de l'Amérique du Sud. Là, la plaque Pacifique est subductée sous la plaque continentale sud-américaine. La subduction conduit à plusieurs reprises à des tremblements de terre très violents. La dernière série de tremblements de terre à Taiwan, dont le principal a tué neuf personnes et causé d'importants dégâts sur la côte est de Taiwan début avril, peut également être attribuée à la subduction.

Croquis de la zone sismogène

La série de tremblements de terre en Équateur analysée par l'équipe a commencé le 12 mars 2022 et s'est terminée le 26 mai 2022. Le séisme le plus grave (magnitude 5,8) s'est produit le 27 mars et a déclenché de nombreuses répliques plus petites sur une courte période. Un réseau dense de 100 sismomètres était alors implanté dans la région. Il avait été installé pour l’expérience offshore « Imagerie haute résolution de la faille de subduction dans la zone de rupture sismique de Pedernales » (HIPER en abrégé).

Analyse détaillée des données sismiques

Grâce aux données extraordinairement détaillées de l’expérience HIPER et à l’intelligence artificielle, les chercheurs ont pu cartographier plus de 1 500 tremblements de terre et leurs plans de failles respectifs à une profondeur de 15 à 20 kilomètres en très haute résolution. « Nous avons observé que la sismicité des tremblements de terre s'est produite dans une région primaire – le tremblement de terre principal, pour ainsi dire – et dans une région secondaire, c'est-à-dire les répliques », explique la première auteure, la Dre Caroline Chalumeau de l'Institut de géophysique (GPI) du KIT. « Au sein de la région primaire, nous avons observé que la sismicité se produisait sur plusieurs plans de failles différents, souvent les uns au-dessus des autres. Dans certains endroits, des plans sismiquement actifs parallèles se sont produits, dans d’autres endroits seulement.

Le parallélisme des séismes n’était pas lié à une profondeur précise. «Nous avons trouvé des indications selon lesquelles l'idée précédente selon laquelle la contrainte était libérée par un seul séisme puissant le long d'un seul plan de faille pourrait appartenir au passé», explique le professeur Andreas Rietbrock du GPI. « Il faudrait plutôt parler d’un réseau de failles dans lequel une série de ruptures se décharge au sein d’un seul séisme. »

L’analyse de la série de séismes équatoriens fournit également de nouvelles informations sur les répliques. Celles-ci se sont d'abord produites près de l'épicentre du séisme principal, puis se sont progressivement propagées dans d'autres directions, explique Chalumeau. Elle en conclut que la propagation des répliques dans la région est principalement contrôlée par la post-glissement. Le professeur Onno Oncken du GFZ déclare : « Avec ce travail, l'équipe de Caroline Chalumeau a présenté la première image sismologique nette d'une limite de plaque sismogène. D’une part, il confirme les observations géologiques existantes et, d’autre part, il explique avec succès la propagation des répliques avec une nouvelle approche. Les hypothèses antérieures selon lesquelles, par exemple, la diffusion de fluides provoqueraient des répliques ont ainsi été réfutées. »

Les résultats sont également importants pour évaluer le risque sismique dans les zones de subduction. « L'étude influencera la future modélisation des tremblements de terre, mais aussi des glissements asismiques, c'est-à-dire des mouvements de plaques sans séisme », explique Andreas Rietbrock.

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