DECORTIQUAGES

Vancouver : Des séismes lents qui durent de 10 à 14 jours

RADIO CANADA

 

Le professeur à l’Université d’Ottawa, Pascal Audet est le co-auteur d’un article paru dans la revue Nature en juin au sujet des séismes lents.

Tous les 14 mois, un séisme lent survient sous l’île de Vancouver et dure entre 10 et 14 jours. Une nouvelle étude explique pourquoi certains de séismes lents se produisent plus souvent que d’autres.

Ces tremblements de terre surviennent dans des failles à 25 à 40 km sous terre et sont indétectables par les humains.  Dans cette nouvelle étude, les auteurs montrent que plus il y a de silice dans la croûte continentale, plus les séismes lents surviennent fréquemment. La silice laisse l’eau circuler plus facilement dans la croûte, ce qui lubrifie plus rapidement la faille et provoque des tremblements de terre plus souvent.

Bien que les séismes lents ne sont pas dangereux, il y a un risque un peu plus élevé qu’un tremblement de terre conventionnel se déclenche pendant un séisme lent.

 

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(attendre la fin de l’introduction musicale)

 

Lire l’article original publié dans Nature le 18 juin 2014cliquez ici.

 

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article dans Nature

Seismic and geodetic observations in subduction zone forearcs indicate that slow earthquakes, including episodic tremor and slip, recur at intervals of less than six months to more than two years1,2. In Cascadia, slow slip is segmented along strike3 and tremor data show a gradation from large, infrequent slip episodes to small, frequent slip events with increasing depth of the plate interface4. Observations567 and models89 of slow slip and tremor require the presence of near-lithostatic pore-fluid pressures in slow-earthquake source regions; however, direct evidence of factors controlling the variability in recurrence times is elusive. Here we compile seismic data from subduction zone forearcs exhibiting recurring slow earthquakes and show that the average ratio of compressional (P)-wave velocity to shear (S)-wave velocity (vP/vS) of the overlying forearc crust ranges between 1.6 and 2.0 and is linearly related to the average recurrence time of slow earthquakes. In northern Cascadia, forearc vP/vS values decrease with increasing depth of the plate interface and with decreasing tremor-episode recurrence intervals. Low vP/vS values require a large addition of quartz in a mostly mafic forearc environment1011. We propose that silica enrichment varying from 5 per cent to 15 per cent by volume from slab-derived fluids and upward mineralization in quartz veins12 can explain the range of observed vP/vS values as well as the downdip decrease invP/vS. The solubility of silica depends on temperature13, and deposition prevails near the base of the forearc crust11. We further propose that the strong temperature dependence of healing and permeability reduction in silica-rich fault gouge via dissolution–precipitation creep14 can explain the reduction in tremor recurrence time with progressive silica enrichment. Lower gouge permeability at higher temperatures leads to faster fluid overpressure development and low effective fault-normal stress, and therefore shorter recurrence times. Our results also agree with numerical models of slip stabilization under fault zone dilatancy strengthening15 caused by decreasing fluid pressure as pore space increases. This implies that temperature-dependent silica deposition, permeability reduction and fluid overpressure development control dilatancy and slow-earthquake behaviour.

 

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L’ETUDE DES SEISMES LENTS

CNRS

Des séismes silencieux annonciateurs de méga-séismes dans les zones de subduction ?

Deux sismologues du département de sismologie de l’IPG de Paris (Unité mixte du CNRS) mettent en relation cette semaine dans la revue Science les découvertes récentes obtenues par différentes équipes dans deux segments de zones de subduction, l’un au Japon, l’autre dans la région des Cascades (Pacifique Nord-Est). Il s’agit de nouveaux signes d’activité, des « trémors » et des « séismes silencieux », jamais observés auparavant dans les zones de subduction où les séismes de magnitudes supérieures à 7 dissipent 90 % de l’énergie des tremblements de terre planétaires. Pour Alfred Hirn et Mireille Laigle, ces signaux nouveaux pourraient, dans certains cas, constituer des signaux précurseurs de méga-séismes. Il ne s’agit pas encore de prévoir la date de celui qui est attendu au Japon ou ailleurs, mais d’ouvrir un nouveau domaine d’observation quantitative sur lequel il convient de focaliser les recherches pour comprendre comment un méga-séisme se prépare et peut-être un jour aboutir à des prévisions.

La prévision des séismes est un domaine de recherche qui vient de faire des avancées importantes ces derniers mois, avancées qui permettent d’espérer d’autres progrès, au moins dans certains contextes géologiques particuliers. La majeure partie des grands séismes de magnitude supérieure à 7 se produit dans les zones de subduction les plus actives : par exemple autour du Pacifique, au Japon, le long de la bordure ouest de l’Amérique du Sud. Ce sont des régions où une plaque océanique plonge sous une autre plaque, dans le manteau terrestre. Cette subduction s’accompagne de séismes dans la plaque plongeante et dans celle qui la surplombe, mais les plus grands sont ceux qui se produisent au contact entre les deux plaques, là où elles glissent l’une contre l’autre. Le long de ces méga-failles chevauchantes, la partie dite sismogénique où se propage la rupture sismique peut atteindre une grande profondeur et avoir une surface plus grandes qu’ailleurs, engendrant ainsi des séismes majeurs, avec des magnitudes 8 et plus.

Dans les zones de subduction très actives, où les séismes sont nombreux et fréquents, la connaissance historique de l’occurrence des séismes passés permet une approche probabiliste pour identifier les segments qui devraient se rompre prochainement. Ainsi, par exemple, un séisme de magnitude de l’ordre de 8 est attendu sur le segment de Tokai de la fosse de Nankaï, là où la plaque de la Mer des Philippines s’enfonce sous le Japon central, car il n’y aurait pas eu de rupture au siècle passé comme ailleurs dans la région. Dans les zones de subduction moins sismiquement actives, comme la région des Cascades, l’Arc Hellénique, l’arc des Antilles, où la mémoire d’événements passés est moins fiable, voire inexistante, on ne peut exclure a priori que de tels grands séismes soient aussi en préparation.

Depuis une vingtaine d’années, les recherches de la communauté internationale se sont intensifiées dans les zones à haut risque. Des équipes françaises y participent, par exemple au, au Chili, en Equateur-Colombie, au Japon, dans le Sud-ouest Pacifique. Elles ont entamé un effort sur des zones plus proches mais dont l’étude est plus difficile car elles sont moins actives, tels les arcs Héllénique et Antillais.

Des développements nouveaux menés par trois approches différentes dans les cas des subductions de Nankai au Japon et des Cascades au Nord-Ouest de l’Amérique du Nord sont en train d’apporter des résultats insoupçonnés. Pour Alfred Hirn et Mireille Laigle, il s’agit probablement de signes annonciateurs de grands séismes qui mérite l’ouverture d’un domaine nouveau d’observation.

Des signaux sismiques faibles et particuliers, « trémors », ont été découverts dans la zone de Nankai grâce à un grand développement du réseau de sismomètres au Japon depuis le séisme de Kobé en 1995, puis aussi dans la région des Cascades. Les trémors sont attribués à la participation de fluides à la source sismique (par exemple du magma dans le cas des trémors observés jusqu’ici sur certains volcans) et indiqueraient dans ce contexte particulier la présence d’eau au voisinage de l’interface entre les plaques à plusieurs dizaines de kilomètres de profondeur. Cette eau proviendrait de la déshydratation des roches de la plaque plongeante. Selon la profondeur où l’eau se dégage, et en fonction de la structure et des propriétés thermiques des plaques en présences, l’eau serait soit absorbée par les roches du manteau qu’elle altère (serpentinisation), soit piégée sous la croûte de la plaque supérieure (les gabbros qui la constituent n’absorbent pas l’eau) participant alors à la source des trémors.

Par ailleurs, des ruptures trop lentes pour engendrer des ondes sismiques, et qu’on appelle « séismes silencieux », ont été découvertes peu avant dans la subduction des Cascades par un réseau dense de mesures GPS qui enregistrent en continu les déformations du sol. On a ensuite trouvé que ces séismes silencieux étaient accompagnés de trémors. De même, un séisme silencieux a été observé au Japon précisément sur une partie de la zone où un séisme majeur est attendu. Il s’agit du segment de Tokai, qui fait partie de la zone de subduction de Nankai, à l’Ouest du Mt Fuji, le long de laquelle les trémors ont été découverts.

Enfin un troisième type d’approche a été employé pour examiner les détails de la structure profonde des zones de subduction, plus particulièrement la partie sismogénique de cette méga-faille de chevauchement, au contact des deux plaques, et les domaines d’hydratation. Il s’agit d’imagerie par l’exploration sismique (réflexion-réfraction-tomographie) réalisée au Japon, ou (par les auteurs de l’article) au large de la Grèce ou aux Antilles (article sous presse dans Tectonophysics).

Pour Alfred Hirn et Mireille Laigle, dans le cas du Japon, l’association trémors et séismes lents peut être interprétée, compte tenu de la structure profonde qui vient d’être révélée par imagerie, comme un signal annonciateur du grand séisme attendu, avec comme modèle une modification du couplage d’une partie de la zone sismogénique du fait de la pression de fluide qui influerait sur le comportement pré-sismique.

Dans le cas des Cascades, les observations de trémors et de séismes lents sont aussi cohérentes avec les processus de libération de fluides de la plaque plongeante sous la croûte. Mais là, leur occurrence apparaît périodique et diverses données, dont l’imagerie sismique, indiquent que leur zone source se situe en aval de la partie sismogénique, donc avec une relation différente au méga-séisme éventuel.

La découverte de ces signaux nouveaux de l’activité dans certaines zones de subduction ne signifie pas pour autant qu’une prévision est déjà possible. Mais la compréhension de ces nouveaux phénomènes peut être apportée par l’imagerie des structures profondes et par la mise en place de réseaux dense, à terre et en mer, d’instruments pour une observation fine de ces signaux sur de longues période de temps. Une telle démarche pourrait conduire à ne plus exclure la possibilité d’une prévision.

Dans les autres zones de subduction où il n’y a pas de mémoire fiable de l’occurrence passée de méga-séismes, on ne sait pas encore si de tels signaux de l’activité pourront être détéctés, mais l’exploration structurale par imagerie sismique peut contribuer à cerner la localisation d’une partie sismogénique. Un effort dans ce sens est entamé dans le cas des subductions Héllénique et Antillaise.

Le chemin de la prévision passe par un effort d’observation, d’exploration et le développement d’une modélisation pour comprendre la manière dont un grand séisme se prépare dans de tels contextes géodynamiques.

 

LA COLOMBIE BRITANNIQUE CONNAIT DE VIOLENTS SEISMES

SEISME DE 1918

SEISME D’AVRIL 2014

 

 

SCIENCE PRESSE QUEBEC

par Jérémy Bouchez

LA COTE OUEST DE L’AMERIQUE DU NORD MAL PRÉPARÉE A UN « BIG ONE »

Il était 3h26 du matin quand une zone s’étendant de Sacramento en Californie à Vancouver en Colombie-Britannique a été secouée par un tremblement de terre d’une magnitude exceptionnelle de 9 sur l’échelle de Richter. L’hypocentre du séisme se situait dans l’océan Pacifique, à 60km au large des côtes de l’état de Washington. Dès la fin de la secousse, qui a duré près de 2 minutes, une alerte majeure au Tsunami a été déclenchée par le US Geological Survey et Ressources Naturelles Canada. Seulement 18 minutes après que la terre eut violemment tremblé, une vague dévastatrice de 21 mètres de haut est venue frapper de plein fouet les côtes de l’état de Washington, de la Colombie-Britannique et de l’Oregon. Les autorités canadiennes et américaines ont déclenché l’état d’urgence et on dénombre déjà plusieurs milliers de morts et des milliers de disparus.

Cette nouvelle ne sera pas une fiction, un jour ou l’autre. En effet, la côte ouest du continent Nord-Américain est en sursis. Sur une zone s’étalant du nord de la Californie au milieu de l’île de Vancouver, la plaque océanique Juan de Fuca glisse sous la plaque Nord-Américaine. Glisser est un bien grand mot à l’échelle temporelle humaine. Pour utiliser une analogie, tout comme un meuble lourd que vous tenteriez de pousser sur un sol accidenté, le mouvement n’est pas continu. Avant que le meuble avance et que votre énergie réussisse à vaincre la résistance, vous allez augmenter la force que vous exercez sur le meuble et soudainement celui-ci va avancer de quelques centimètres. C’est la même chose pour les plaques tectoniques qui se heurtent en créant une faille de chevauchement. La pression est relâchée d’un coup mais sur une distance de plusieurs centaines de kilomètres, voire près de 1000km pour la faille Cascadia. Une énergie colossale est alors libérée. Dans le cas de ce type de faille, il est encore très difficile de prédire avec précision quand cela arrivera, tout comme il vous est difficile de prédire quand le meuble imposant que vous tentez de pousser va finir par avancer un peu.

La côte ouest de l’Amérique du Nord est mal préparée à un tremblement de terre majeur

Même si la côte ouest est mieux préparée que la plupart des pays touchés par le tremblement de terre de Sumatra en 2004, il reste que de nombreux experts sont assez pessimistes quant à la capacité des grandes villes et des communautés côtières à encaisser un tel événement, surtout en tenant compte qu’il y aura très peu de temps entre l’énorme secousse sismique et l’arrivée de la première vague du Tsunami. «The Big One» comme est surnommé depuis longtemps ce prochain grand séisme sera très similaire à celui de Sumatra qui a fait près de 230 000 morts. Là où le bât blesse c’est qu’il n’existe pas de «culture» des séismes sur la côte ouest comme c’est le cas au Japon qui vit littéralement sur une des zones sismiques les plus actives du monde. Les japonais sont donc très bien entraînés en cas de séisme et d’alerte au tsunami alors que la faille de Cascadia, elle, n’a pas subit de méga séisme depuis 1700.

Cependant, le méga tremblement de terre de Sumatra a permit aux scientifiques canadiens et américains de mieux comprendre les risques liés à Cascadia. Essentiellement parce que les deux failles se ressemblent beaucoup par leur taille mais surtout par leur géologie. Les équipes de scientifiques ont découvert que les modèles mathématiques utilisés pour simuler un méga séisme sur la côte ouest étaient conformes à la réalité avec un bémol, ils sous-estimaient la hauteur des vagues générées par le tsunami résultant. Ils se sont aussi rendus compte que les secousses étaient ressenties plus loin à l’intérieur des terres que les modèles le prévoyaient (un événement de magnitude 9 et plus serait ressenti jusqu’à Edmonton).

La côte ouest est surveillée par une batterie de mesures GPS qui permettent de suivre les moindres déformations de la zone. Comme le notait le Canadian Geographic dans son article intitulé «After shock» en 2005: «l’île de Vancouver se déplace vers l’ouest de l’épaisseur d’un stylo tous les 14 mois ce qui augmente encore un peu plus la pression sur la faille».

Finalement, Nature révélait en 2011 que selon de récentes recherches effectuées par Chris Goldfinger et son équipe de l’université d’état de l’Oregon, la côte ouest a 2 fois plus de risque que prévu de subir un séisme de magnitude 8 et plus durant les 50 prochaines années, plus précisément 37% versus 10 à 15% selon des estimations plus anciennes.

 

 

À visionner à ce sujet, un très bon documentaire de 47 min de la BBC (en anglais) sur le méga séisme que pourrait provoquer la faille de Cascadia et cette animation simulant en temps réel un séisme de magnitude 9 le long de la faille de Cascadia (adaptation d’un travail original du Pacific Northwest Seismic Network).

 

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