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BE Pérou 8  >>  10/06/2010

>> Sommaire

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Sismologie
Du nouveau sur les séismes

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/63651.htm

Le 15 août 2007, un séisme de magnitude Mw=8.0 frappait la région de Pisco au Pérou. Cette zone située à 300 km au sud de Lima allait être frappée durement par cette catastrophe qui fit près de 600 victimes, un nombre faible quand on sait que plus de 80% des habitations de la zone ont été détruites. Ce séisme a eu lieu le long de la zone de contact entre la plaque océanique de Nazca et la plaque continentale sud américaine. La rupture sismique s'est arrêtée au niveau de la dorsale de Nazca, une ride océanique de près de 200 km de large s'élevant à plus de deux kilomètres au-dessus du plancher océanique.

Dans le cadre de la convention entre l'Institut Géophysique du Pérou (IGP) et l'Institut de Recherche pour le Développement (IRD), une équipe franco-péruvienne fut envoyée sur site dès les premiers jours suivants le séisme. Une partie importante du travail mené fut l'installation d'un réseau de récepteurs GPS, qui permirent de mesurer la lente déformation qui suivit le séisme: la déformation post-sismique. Les données collectées grâce à ce déploiement furent combinées à des mesures GPS acquises avant le séisme, ainsi qu'à des enregistrements sismologiques, permettant de caractériser l'intégralité des phases du cycle sismique de la région de Pisco: la phase pré-sismique (précèdent le séisme), la phase co-sismique (le séisme lui-même), et la phase post-sismique.

Ces travaux sont synthétisés dans l'article "Seismic and Aseismic slip on the Central Peru Megathrust" du 6 mai 2010 dans la revue Nature. Cet article est le fruit d'une collaboration entre l'IRD, l'institut Géophysique du Pérou, le California Institute of Technology, et les Universités Joseph Fourier (Grenoble), Paul Sabatier (Toulouse), et l'Université de Nice.

Le glissement sur une faille peut être soit saccadé, produisant des séismes récurrents séparés par de longues périodes sans activité, soit régulier et asismique: 1) Dans le premier cas, le mode de glissement est instable. En effet, ces régions sont bloquées pendant la quasi-totalité de leur vie, et ne se déplacent qu'occasionnellement, lorsque les contraintes accumulées sont suffisantes pour initier un fort séisme. Ces régions sont donc 'silencieuses' entre deux séismes, et ne s'expriment que lors de la rupture. 2) Le glissement stable qui correspond à un glissement continu de la faille. Les parties profondes de la faille ont un tel mode de déformation (dû aux fortes températures des couches profondes de la croûte) ce qui explique que la plupart des séismes ont lieu a des profondeurs inférieures à environ 40 km.

Une zone ayant rompue lors d'un fort séisme recassera un jour, lorsque les contraintes accumulées par la convergence des plaques auront amenées la faille de nouveau au seuil de la rupture. Le temps nécessaire à cette re-rupture de la faille n'est pas connu car il dépend d'une multitude de facteurs, en particulier de la distribution des zones stables et instables dans la zone sismogène, et de l'histoire de la déformation de la région (les séismes passés influent par leur rupture les futurs séismes à venir). Néanmoins tant que la Terre se déformera, les séismes se répéteront. On parle donc de cycle sismique, même si de tels cycles ne sont pas périodiques, ce qui rend la rupture sismique imprévisible.

L'article publié dans la revue Nature montre que le séisme de Pisco a rompu une première portion de faille (on parle d'aspérité) en environ 30 secondes. La rupture a ensuite redémarré 60 secondes plus tard, encore plus fort, rompant une nouvelle aspérité au sud de la première, et est venue mourir en buttant sur la dorsale de Nazca. Le réseau GPS installé permet d'imaginer l'évolution de la déformation dans l'année qui a suivi le séisme. Cette déformation postsismique est très rapide après le séisme (bien que trop lente pour être détectée par les réseaux sismologiques) et a lieu dans les parties stables de la faille, régions fortement perturbées par le glissement des régions instables (lors de la rupture sismique). Progressivement, ce glissement s'amortit (comme l'inverse du temps) pour retourner à des valeurs imposées par la convergence des plaques tectoniques. L'étude de la phase postsismique permet donc d'imaginer les parties stables de la faille, région qui n'ont pas de signature sismique. Ces régions sont également le moteur de la sismicité qui suit le séisme (les répliques) comme l'illustre le fait que la majorité des répliques du séisme de Pisco coïncident avec les zones de fort glissement postsismique.

Les régions en glissement stable sont particulièrement importantes car elles sont le moteur de la déformation qui amènent les aspérités sismiques à la rupture. Ces régions stables sont également visibles entre deux séismes, par analyse de la déformation intersismique mesurée par exemple par GPS. L'article de Perfettini et al. montre qu'avant le séisme de Pisco, la déformation observée confirme que les aspérités du séisme de Pisco (les zones de forte rupture) étaient bloquées avant la rupture de 2007, accumulant donc les contraintes transférées par le glissement des régions stables de la faille. En particulier, il est montré que le glissement est essentiellement stable au niveau de la dorsale de Nazca. Cette méga-structure agit donc comme une sorte de savonnette lubrifiant la faille. Ce résultat est cohérent avec la morphologie de la côte dans cette région, qui montre un soulèvement côtier et un rapprochement de la côte vers la fosse océanique, mais également avec le fait qu'aucun fort séisme ne se soit jamais propagé à travers cette structure.

A l'aide des données inter-sismiques (et donc antérieures au séisme), les auteurs estiment le temps de récurrence d'un grand séisme dans cette région à 250 ans, une estimation en accord à moins de 5% avec la valeur observée (le dernier grand séisme de la région a eu lieu en 1746, soit 261 ans avant le séisme de 2007). La cohérence entre la distribution spatiale des zones stables dans les phases pré- et post-sismique démontre que la distribution des zones de glissement stable et instable est probablement stationnaire, c'est-à-dire qu'elle ne varie pas au cours du temps.

L'étude met en évidence que les zones de glissement stable et instable sont enchevêtrées, mais qu'il est possible de les imager en combinant diverses techniques, et que leur répartition influence la répartition spatiale et la fréquence des grands séismes. Ce travail montre donc qu'il est possible d'imager, avant un séisme, les futures zones de rupture, et même d'avoir une estimation raisonnable de l'énergie disponible pour générer de futures ruptures. On est encore loin d'une prédiction type météorologie, mais il est clair que notre compréhension du cycle sismique s'est considérablement améliorée avec l'avènement des méthodes satellitaires pour la mesure des déformations de l'écorce terrestre (GPS mais également Interferométrie Radar (InSAR).

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Pour en savoir plus, contacts :

Hugo Perfettini, IRD : hugo.perfettini@ird.fr

Code brève
ADIT :
63651

Source :

IRD Pérou

Rédacteur :

SCAC - Ambassade de France au Pérou

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Origine :

BE Pérou numéro 8 (10/06/2010) - Ambassade de France au Pérou / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/63651.htm
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