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Posté par Isabelle le Mercredi 22/10/2014 à 17:00
L'aléa sismique de Santiago du Chili
Une équipe internationale étudie l'aléa sismique de Santiago du Chili

Le potentiel sismique du chevauchement ouest andin, identifié en 2010 comme la structure majeure responsable de la surrection de la chaîne des Andes * était jusqu'à maintenant très mal connu. Une équipe internationale, associant des chercheurs de l'Université du Chili, de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) du Globe de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre...) et de l'IRSN en France, des Universités de San Diego et de Waco aux USA, révèle que le segment de ce chevauchement, localisé au cœur même de Santiago, capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel,...) du Chili, a rompu deux fois, depuis environ 18000 ans, lors de séismes d’une magnitude pouvant atteindre Mw7.5. Cette étude publiée dans la revue GEOLOGY montre que la capitale Chilienne est soumise a un risque sismique majeur.


La tranchée vue depuis le haut de l'escarpement. Le centre de Santiago est visible en arrière plan. © R. Lacassin IPGP


La tranchée vue vers l'amont. En arrière, les reliefs du Cerro San Ramón. © R. Lacassin IPGP


Gros plan sur le mur de la tranchée et sur la zone de faille. L'unité notée VII a été décalée par les deux séismes pour un total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme....) de presque 10m. © R. Lacassin IPGP

Les plus grands tremblements de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...) se produisent à la limite entre deux plaques tectoniques, le plus souvent dans les zones de subduction (La subduction est le processus d'enfoncement d'une plaque tectonique sous une autre plaque de densité plus faible, en général une plaque océanique sous une plaque continentale ou sous une plaque...). Ces séismes, dont la magnitude peut atteindre et même dépasser Mw 9, génèrent souvent d'importants tsunamis et peuvent être très destructeurs. Le désastre japonais de mars 2011 en est un triste exemple.

La subduction de la plaque Nazca sous l'Amérique du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) au Chili est connue pour avoir elle aussi généré de très grands séismes (Mw 9.5 en 1960, Mw8.8 en 2010, par exemple). Mais ce ne sont pas les seules structures tectoniques dangereuses. Certaines failles associées à la déformation interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le...) des plaques peuvent aussi provoquer de grands séismes très destructeurs, notamment quand ces failles sont proches de grandes villes.


La limite de plaque Nazca-Amérique du sud et le chevauchement ouest andin. En rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), le segment étudié au niveau de Santiago, capitale du Chili. © Vargas et al. 2014
C'est en particulier le cas des failles chevauchantes au front des chaînes de montagnes. Evaluer le risque sismique associé à ces failles est donc crucial, mais plusieurs exemples tragiques, comme la catastrophe (Une catastrophe est un événement brutal, d'origine naturelle ou humaine, ayant généralement la mort et la destruction à grande échelle pour conséquence.) de Bam en 2003 au sud-est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.) de l'Iran ou celle du Sichuan en Chine en 2008, montrent que cet aléa est la plupart du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) bien identifié seulement après la catastrophe.

L'identification du chevauchement ouest andin comme la structure majeure responsable de la surrection de la chaîne Andine a conduit cette équipe internationale à en étudier le potentiel sismique.

À la latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) de Santiago du Chili 33°5 S, la chaîne des Andes est étroite (<100km) et représente la structure Andine à un stade primaire de son évolution. Elle est caractérisée, sur son bord ouest, par un système composé de plis de propagation et de failles chevauchantes, dont la faille active de San Ramón qui émerge en surface, à la base des reliefs andins juste au-dessus de la ville de Santiago.

Ce système s?enracine par le biais d'une grande faille peu inclinée, le chevauchement ouest andin (WAT) avec une structure dite de type rampe et décollement, à la base d'une série sédimentaire épaisse de 12 km. Plus à l'Est, ce chevauchement ouest andin plonge sous un vaste anticlinal de socle à l'échelle de toute la croûte. Le raccourcissement absorbé par le chevauchement de San Ramón et les plis associés serait de l'ordre de 10 km, depuis 25 millions d'années, ce qui implique une vitesse (On distingue :) de glissement moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun...) d'environ 0,4 mm par an. Cette vitesse, très lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) par rapport à celle, pluri-centimétrique, de la subduction Nazca-Amérique du sud, suggère à priori que les séismes destructeurs s'y produisent après de longs intervalles de quiescence. La récurrence - c'est-à-dire le temps moyen entre deux séismes équivalents - serait de plusieurs milliers d'années au moins.

L'étude publiée en 2010, concluait que la faille de San Ramón était susceptible de produire des séismes de magnitude importante (Mw 6.9 à Mw 7.4) avec un foyer à faible profondeur (moins de 15km). Elle avait identifié sur le terrain la trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil...) probable de tels séismes passés sous la forme d'un escarpement de quelques mètres de haut. La nouvelle étude qui vient d'être publiée s'est focalisée sur cet escarpement.


Géomorphologie du front ouest andin et de la faille de San Ramón. © Vargas et al. 2014


LRelevé détaillé du mur de la tranchée paléosismologique à travers l'escarpement de faille. Les différentes unités sédimentaires sont identifiées par des chiffres romains. Les échantillons datés (OSL, C14) sont localisés. © Vargas et al. 2014

Les études de la paléosismicité

Les chercheurs ont ainsi réalisé des tranchées à travers l'escarpement et sont parvenus à mettre à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début...) et à documenter avec précision deux ruptures (Ruptures est le second album de la série de science-fiction Orbital constituée de diptyques, dessiné par Serge Pellé et écrit par Sylvain Runberg, sorti en juin 2007 par les...) sismiques ayant rompu la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...), qui affectent des sédiments déposés au pied du Cerro San Ramón, dans les hauts de la ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les habitations doivent être à moins de 200 m...) de Santiago. En reconstituant la géométrie des unités sédimentaires décalées, ils ont estimé le déplacement co-sismique (glissement quasi-instantané lors du séisme) à environ 5m pour chacune de ces ruptures. Ce qui leur permet d'évaluer à Mw7.5 environ la magnitude pour chacun des deux séismes.

De nombreux échantillons ont été prélevés pour caractériser et dater précisément les unités sédimentaires décalées. Les chercheurs ont utilisé les techniques de datation au Carbone 14 (Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, noté 14C.) et par luminescence (La luminescence est une émission de lumière dite "froide", par opposition à l'incandescence qui elle est chaude.) stimulée optiquement (optically stimulated luminescence - OSL). Ces datations révèlent que les deux tremblements de terre de magnitude 7.5 se sont produits au cours des derniers 17000 à 19000 ans, donc avec une récurrence de l'ordre de 9000 ans. L'étude fine du développement des structures sédimentaires, en particulier celle du sol après le dernier séisme, montre que celui-ci date probablement de 8000 ans environ. La faille de San Ramón n'aurait donc pas rompu depuis cet évènement préhistorique et serait prête à casser à nouveau, soumettant ainsi la ville de Santiago à un aléa important. La proximité de la faille implique que cet aléa, évalué en modélisant l'accélération du sol, est en fait potentiellement plus important que celui lié aux séismes de subduction.

Les conclusions sur l'aléa relié au chevauchement ouest andin, et sur la magnitude des tremblements de terre que cette structure tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est...) est susceptible de produire, peuvent être raisonnablement étendues à l’ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) du front ouest des Andes, depuis le centre-sud Chili, jusqu'au nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) Pérou au moins. Plus généralement, ces nouveaux résultats soulignent les dangers potentiels dus aux failles bordant tous les reliefs actifs de par le globe, même si les vitesses tectoniques lentes peuvent y donner une fausse impression de sécurité.

Ce travail a été soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) (projet MegaChile) le LABEX UnivEathS, et au Chili par le Ministerio de Vivienda y Urbanismo, Gobierno de Chile. Les recherches franco-chiliennes sont coordonnées par le LIA Montessus de Ballore (CNRS-INSU, Université du Chili).

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Source: CNRS INSU