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Posté par Adrien le Mardi 21/03/2017 à 00:00
Le récent séisme de Nouvelle Zélande: une cascade de ruptures sur différentes failles
L'analyse des données sismologiques globales du récent séisme de Kaikoura (Nouvelle Zélande, 13 novembre 2016) et la réalisation de simulations numériques fines ont permis à deux chercheurs de l'Institut de physique du globe de Strasbourg (IPGS/EOST, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Unistra) de révéler une interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact...) complexe entre différentes failles, lesquelles ont rompu successivement avec différentes orientations et différents sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du...) de glissement. Cette série de ruptures montre qu'une petite rupture (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 éditions Dupuis.) intra-plaque peut déclencher un fort glissement au niveau de la zone 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...), ce qui renverse la vision classique des interactions entre failles autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) d'une zone de subduction.


Soulèvement de la côte d'environ 2,5 m près de la rivière Waima/Ure, à environ 25 km au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) du cap Cambell. La partie du rocher auparavant sous la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) correspond au niveau plus clair où des algues sont encore accrochées. © Jamie Howarth / GNS Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on...)
Le 13 novembre 2016, la Nouvelle Zélande a été secouée par un fort séisme de magnitude 7.8 dans la partie nord-est (Le nord-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux nord et est. Le nord-est est opposé au sud-ouest.) de l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné...) du Sud. Ce tremblement (Les tremblements sont des mouvements anormaux involontaires, rythmiques et oscillatoires, de faible amplitude. Ils peuvent être uni ou bilatéraux.) 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...) a généré un tsunami (Un tsunami (japonais : ? tsu, « port » et ? nami, « vague ») est une onde provoquée par un rapide mouvement d'un grand volume d'eau (océan ou mer). Ce mouvement est en général dû à un séisme, à une...) de quelques mètres et provoqué des déplacements horizontaux importants, accompagnés d'un soulèvement significatif de la côte nord-est de l'île, causant de lourds dégâts aux routes et infrastructures de la région.

Plusieurs indices ont permis aux centres d'alerte et agences de rapidement montrer la complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie, en...) de ce séisme. En quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :), les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sismologiques ont en effet permis de caractériser la source et de suggérer l'implication de plusieurs failles avec une durée de rupture qui s'est avérée anormalement longue, environ 2,5 fois plus importante que la durée typiquement observée pour un séisme d'une magnitude comparable. Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) de terrain et les données satellitaires (optiques et radar) ont ensuite permis d'identifier en quelques jours (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...) plusieurs ruptures de failles ayant atteint la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...).

Pour mieux caractériser la source complexe de ce séisme, deux chercheurs de l'IPGS ont analysé différentes données fournies par les réseaux sismologiques globaux.


Rupture de surface au niveau de "Bluff station", sur la faille de Kekerengu, le 14 novembre 2016. La photo montre un décalage d'environ 10 m qui a déplacé une maison hors de ses fondations (Les fondations d'un ouvrage assurent la transmission et la répartition des charges (poids propre et surcharges climatiques et d'utilisation) de cet ouvrage sur le sol. Le mode de fondation sera établi suivant la capacité...),. © Alex Perrottet / RadioNZ @alexperro
L'analyse de ces données leur a permis de mettre en évidence le caractère atypique de l'évolution temporelle de la rupture qui s'est effectuée en deux étapes: une première phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) caractérisée par une très faible quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur...) de glissement pendant 60 secondes suivie d'une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de...) phase d'une durée de 20 secondes associée à un fort glissement. Cette analyse a aussi révélé une propagation de la rupture vers le nord-est, laquelle est cohérente avec les observations de terrain qui montrent d'importants déplacements atteignant plus de 10 mètres sur la faille de Kekerengu. Grâce à une modélisation fine de la source et de la propagation des ondes (La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacements des ondes électromagnétiques dans les milieux. On distingue généralement deux catégories de propagation :) sismiques, les chercheurs ont également pu démontrer que ce séisme avait engendré une interaction complexe entre différents types de ruptures: le séisme a été initié par un glissement de faible ampleur en décrochement (associé à un coulissement horizontal). Alors que cette rupture décrochante se propageait plus au nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) en augmentant d'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :), elle a également déclenché (Un déclenché (ou tonneau déclenché) est une figure de voltige aérienne.) un glissement important sur une faille inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1 désigne...) plus profonde et à faible pendage (accommodant un raccourcissement horizontal). Ce modèle est cohérent avec le soulèvement de la côte nord-est de l'île du Sud, qui a atteint 3 mètres près de la côte, et avec l'apparition d'un tsunami dans la région. Cette rupture en faille inverse peut correspondre soit au prolongement sud de la faille liée à la subduction de Hikurangi, soit à une faille située dans son prisme d'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.).


Séisme de Kaikoura (Nouvelle Zélande, 13 novembre 2016). La rupture est décomposée en 4 sous-évènements (E1 - E4) dont les mécanismes au foyer sont représentés en rouge, les plans nodaux par les lignes noires (orientation possibles du plan de faille) et leur incertitude en gris. Le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de déclenchement de chaque événement est indiqué dans l'insert en bas à droite. Les mécanismes indiquent que les évènements E1, E2 et E3 sont en décrochement alors que l'événement E4 est en faille inverse à faible pendage.


Les différents types de failles et leur mécanisme au foyer. © EOST


Lors des grands séismes de subduction, la rupture principale au niveau de la faille de subduction déclenche souvent d'autres ruptures sur des failles secondaires intra-plaques (situées à l'intérieur de l'une des plaques tectoniques). Ce phénomène accentue la menace en termes d'aléas et de risque sismique et de tsunami dans la mesure où l'addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la réunion de quantités ou l'adjonction de grandeurs extensives de même nature, comme les longueurs,...) des ruptures risque de lui donner une ampleur plus importante. En démontrant qu'un glissement important au niveau de la zone de subduction peut être déclenché par une rupture intra-plaque, le récent séisme de Nouvelle Zélande inverse donc le modèle classique d'interaction entre failles de subduction et failles secondaires. Ce type d'interaction atypique a déjà été observé par le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le...). Par exemple, lors de la séquence de séismes de Samoa-Tonga en 2009, une rupture dans la plaque plongeante avait déclenché un fort glissement le long de la faille de subduction. Bien que rares, ces événements devront désormais être pris en compte dans l'estimation de l'aléa et du risque sismique et tsunami.

Plusieurs points restent à éclaircir en ce qui concerne le séisme de Nouvelle Zélande. En particulier, le mécanisme à l'origine de la rupture en cascade d'une série de failles a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins...) d'être compris. Ces ruptures successives peuvent en effet résulter soit d'une connexion en profondeur entre les failles, soit d'un déclenchement à distance suite au brusque changement de contrainte engendré par l'initiation de la rupture sur les failles voisines. Cet événement est l'une des ruptures les mieux instrumentées de ces dernières années. Les chercheurs vont ainsi pouvoir bénéficier d'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de données régionales.

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Source: CNRS-INSU