Des recherches récentes indiquent que certaines parties du centre et de l’est des États-Unis pourraient encore subir les répliques des tremblements de terre importants du XIXe siècle. L’étude a analysé les données sismiques de trois séismes historiques, concluant que certaines activités sismiques modernes dans ces zones pourraient être des répliques de longue durée, mélangées à une sismicité de fond.
Les répliques font suite à de grands tremblements de terre – parfois pendant des semaines, d’autres fois pendant des décennies. Mais aux États-Unis, certaines régions pourraient subir des chocs dus à des événements vieux de plusieurs siècles.
Dans les années 1800, certains des tremblements de terre les plus violents de l’histoire des États-Unis ont frappé l’intérieur du continent nord-américain. Près de deux siècles plus tard, le centre et l’est des États-Unis pourraient encore subir les contrecoups de ces événements, selon une nouvelle étude.
Comprendre les répliques
Lorsqu’un tremblement de terre se produit, des séismes plus petits, appelés répliques, peuvent continuer à secouer la région pendant des jours, voire des années, après le séisme initial. Ces petits séismes diminuent avec le temps et font partie du processus de réajustement de la faille suite au séisme d’origine. Même si les répliques sont d’une ampleur inférieure à celle du choc principal, elles peuvent néanmoins endommager les infrastructures et entraver la reprise après le séisme d’origine.
Nouvelles perspectives sur l’activité sismique
« Certains scientifiques supposent que la sismicité contemporaine dans certaines parties de l’Amérique du Nord stable est une réplique, et d’autres scientifiques pensent qu’il s’agit principalement d’une sismicité de fond », a déclaré Yuxuan Chen, géoscientifique à l’Université de Wuhan et auteur principal de l’étude. « Nous voulions voir cela sous un autre angle en utilisant une méthode statistique. »
En 1886, un tremblement de terre dévastateur de magnitude 6,7 à 7,3 secoua Charleston, en Caroline du Sud. Les tremblements de terre d’il y a des siècles, y compris cet événement, pourraient encore provoquer des répliques dans certaines parties des États-Unis, selon une nouvelle étude publiée dans le journal de l’AGU. Terre Solide JGR. Crédit : Henry de Saussure Copeland
L’étude a été publiée le 7 novembre dans le Journal de recherche géophysique : Terre solide, Revue de l’AGU dédiée à la recherche sur la structure, l’évolution et la déformation de l’intérieur de notre planète.
Tremblements de terre historiques et leur héritage
Les régions proches des épicentres de ces tremblements de terre historiques sont encore sismiquement actives aujourd’hui, il est donc possible que certains tremblements de terre modernes soient des répliques de longue durée de tremblements de terre passés. Cependant, il pourrait également s’agir de secousses anticipées précédant des tremblements de terre plus importants ou une sismicité de fond, qui correspond à l’activité sismique normale pour une région donnée.
Selon l’US Geological Survey (USGS), il n’existe aucun moyen de faire la distinction entre les secousses anticipées et la sismicité de fond jusqu’à ce qu’un tremblement de terre plus important se produise, mais les scientifiques peuvent toujours discerner des répliques. Ainsi, identifier la cause des tremblements de terre modernes est important pour comprendre les risques de catastrophe futurs dans ces régions, même si l’activité sismique actuelle ne cause que peu ou pas de dégâts.
L’équipe s’est concentrée sur trois événements sismiques historiques estimés entre 6,5 et 8,0 de magnitude : un tremblement de terre près du sud-est du Québec, au Canada, en 1663 ; un trio de tremblements de terre près de la frontière entre le Missouri et le Kentucky de 1811 à 1812 ; et un tremblement de terre à Charleston, en Caroline du Sud, en 1886. Ces trois événements sont les plus grands tremblements de terre de l’histoire récente de l’Amérique du Nord stable – et des séismes plus importants déclenchent davantage de répliques.
L’intérieur du continent stable de l’Amérique du Nord est situé loin des limites des plaques et présente moins d’activité tectonique que les régions proches des limites des plaques, comme la côte ouest de l’Amérique du Nord. En conséquence, les trois zones d’étude ne sont pas souvent confrontées à des tremblements de terre, ce qui soulève encore plus de questions sur les origines de leur sismicité moderne.
Méthodologie de l’étude
Pour déterminer si certains tremblements de terre actuels sont des répliques de longue durée, l’équipe a d’abord dû déterminer sur quels tremblements de terre modernes concentrer ses efforts. Les répliques se regroupent autour de l’épicentre du séisme d’origine, elles comprenaient donc des tremblements de terre dans un rayon de 250 kilomètres (155 milles) des épicentres historiques. Ils se sont concentrés sur les tremblements de terre d’une magnitude supérieure ou égale à 2,5, car il est difficile d’enregistrer de manière fiable tout ce qui est inférieur à cette valeur.
L’équipe a appliqué une approche statistique appelée méthode du voisin le plus proche aux données sismiques de l’USGS pour déterminer si les tremblements de terre récents étaient susceptibles d’être des répliques ou une activité sismique de fond sans rapport. Les répliques se produisent à proximité de l’épicentre du séisme d’origine et avant que le niveau de sismicité de fond n’ait repris, selon l’USGS. Ainsi, les scientifiques peuvent utiliser la sismicité de fond d’une région et la localisation d’un séisme pour relier un séisme à une secousse principale.
« Vous utilisez le temps, la distance et l’ampleur des paires d’événements et essayez de trouver le lien entre deux événements – c’est l’idée », a déclaré Chen. « Si la distance entre deux tremblements de terre est plus proche que prévu d’après les événements de fond, alors un tremblement de terre est probablement la réplique de l’autre. »
Susan Hough, géophysicienne à l’USGS qui n’a pas participé à l’étude, mentionne que la distance entre les épicentres n’est qu’une pièce du puzzle.
« À certains égards, les tremblements de terre ressemblent à des répliques si vous regardez la répartition spatiale, mais les tremblements de terre pourraient être étroitement regroupés pour plusieurs raisons », a déclaré Hough. « La première est qu’il s’agit de répliques, mais il peut également y avoir un processus de fluage qui ne fait pas partie d’un processus de répliques. La signification exacte de leurs résultats reste encore sujette à caution.
Résultats et implications
En examinant la répartition spatiale, l’étude a révélé que la séquence de réplique sismique de 1663 près du sud-est du Québec, au Canada, est terminée et que la sismicité moderne dans la région n’est pas liée à l’ancien séisme. Cependant, les deux autres événements historiques pourraient encore déclencher des répliques des siècles plus tard.
Près de la frontière entre le Missouri et le Kentucky, les chercheurs ont découvert qu’environ 30 % de tous les tremblements de terre survenus entre 1980 et 2016 étaient probablement des répliques des tremblements de terre majeurs qui ont frappé la région entre 1811 et 1812. Et à Charleston, en Caroline du Sud, l’équipe a trouvé environ 16 %. des tremblements de terre modernes étaient probablement des répliques du tremblement de terre de 1886. Ainsi, la sismicité moderne dans ces régions est probablement attribuable à la fois aux répliques et à la sismicité de fond.
« C’est une sorte de mélange », a déclaré Chen.
Évaluation des risques sismiques
Pour évaluer le risque sismique moderne d’une région, les scientifiques surveillent la sismicité de fluage et de fond en plus des éventuelles répliques. L’étude a révélé que la sismicité de fond était la cause dominante des tremblements de terre dans les trois régions étudiées, ce qui pourrait être le signe d’une accumulation continue de contraintes. Les séquences de répliques s’affaiblissent avec le temps, mais l’accumulation de contraintes peut conduire à des tremblements de terre plus importants à l’avenir. Cependant, certaines failles peuvent se propager sans créer de tension.
« Pour parvenir à une évaluation des risques pour l’avenir, nous devons vraiment comprendre ce qui s’est passé il y a 150 ou 200 ans », a déclaré Hough. « Il est donc important d’adopter des méthodes modernes pour résoudre le problème. »
