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Posté par Adrien le Vendredi 21/04/2017 à 00:00
Interface de subduction: taille des séismes et morphologie cotière
Les zones de subduction produisent les séismes les plus forts et les plus destructeurs jamais enregistrés sur Terre. Plusieurs chercheurs internationnaux, dont certains des laboratoires Geoazur (CNRS / IRD / OCA / Université Nice Sophia Antipolis) et ISTerre (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Savoie Mont Blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux...) / IRD / IFSTTAR / Université Grenoble Alpes) se sont regroupés pour déterminer la localisation et l'extension des zones de ruptures sismiques des prochains grands séismes, qui demeure l'un des défis majeurs à relever en Sciences de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...), avec un enjeu sociétal pour les nombreuses populations vivant le long des côtes. Pour cela, il faut comprendre le comportement mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou...) de l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir fonctionner correctement.) 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 océanique plus récente.). Cette compréhension est d'autant plus cruciale au niveau long de la zone côtière puisqu'elle se situe juste au-dessus de la zone sismogénique, c'est-à-dire celle susceptible de produire des grands séismes.

La distribution hétérogène du couplage intersismique atteste de variations spatiales des propriétés frictionnelles du plan de subduction. Cette hétérogénéité pourrait-elle transparaître dans la morphologie côtière ? Afin de répondre à cette question, nous nous sommes intéressés à la marge active des Andes qui se situe au-dessus de la plus longue et une des plus actives zones de subduction au monde (Le mot monde peut désigner :). Elle a subi en 1960 le plus fort séisme jamais enregistré sur Terre, au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) du Chili (Mw 9.5) ainsi que de nombreux autres au Pérou (2007, Pisco Mw 8.0) et au Chili (2010, Maule Mw 8.8, 2014, Iquique Mw 8.1, 2015, Illapel Mw8.3). La marge andine est une excellente zone d'étude pour quantifier la déformation permanente long-terme car de nombreux marqueurs morpho-tectoniques du soulèvement côtier (i.e. les terrasses marines ; Figure 1-Haut) sont préservés sur plus de 3000 km de côte. Comparées aux études sismologiques, les études morpho-tectoniques permettent d'étendre la fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres.) d'étude temporelle sur de nombreux cycles sismiques, afin d'avoir accès à l'historique des déformations passées en lien avec la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de subduction sur le dernier million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut...) d'années. Nous avons compilé 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...) sur l'extension des ruptures sismiques au cours des derniers 500 ans et sur les vitesses de soulèvement déduites des terrasses marines le long de la côte du sud du Pérou jusqu'au sud du Chili. Nous avons également calculé un nouveau modèle de couplage intersismique pour cette même zone à partir de la compilation de données GPS.


En-haut: Vue panoramique d'une séquence d'au moins trois niveaux de terrasses marines étagées (Chili), la terrasse la plus ancienne est en haut et la terrasse la plus récente est en bas
En bas: Modèle conceptuel proposant un lien entre déformation côtière (déformation permanente, i.e. soulèvement côtier avec formation et préservation des terrasses marines) et comportement sismogène du plan de subduction en supposant un modèle élasto-plastique de la Terre.
(a) Déformation théorique de l'avant-arc pour un glissement asismique (vert) et en supposant qu'une partie de l'interface de subduction est complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité d'informations...) bloquée jusqu'à une profondeur de 40 km pendant la période intersismique (rouge ; d'après Chlieh et al., 2008, modifié). L'isoprofondeur de 40 km de la zone sismogénique sur le plan de subduction correspond à une distance horizontale depuis la fosse de 110 km.
(b) Schémas 3D illustrant la relation proposée entre le couplage intersismique et la morphologie côtière. Lorsque l'interface de subduction est fortement couplée pendant la période intersismique, cela se traduit en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) par une subsidence (signe moins) et une distance fosse-côte supérieure à 110 km. Cette zone fortement couplée correspond aux bassins avant-arc et aux zones de 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.) sismique. En revanche, les péninsules côtières sont caractérisées par une distance fosse-côte plus faible, inférieure à 110 km, un soulèvement côtier (signe plus) et correspondent à des zones de faible couplage intersismique (zone de creep) et de barrières sismiques.
(c - En haut) Déformation de l'arc-avant (soulèvement dans la zone grise) se produisant en cas de glissement essentiellement asismique sur l'interface de subduction, avec une zone bloquée très réduite.
(c - En bas) Coupe simplifiée montrant la déformation long-terme au-dessus d'une interface de subduction peu couplée avec quelques aspérités isolées et une distance fosse-côte inférieure à 110 km. L'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) correspond à des séismes de Mw 8 comme celui de Lima (Lima est la capitale et la plus grande ville du Pérou (2005: 8 393 728 habitants). Elle est située sur la côte ouest du pays près du port de Callao. Environ un tiers de la population vit dans des bidonvilles.) en 1746.
LZ: zone bloquée. La localisation des coupes c et d est indiquée dans la figure 1b. / Crédits: Marianne Saillard

Malgré une variabilité spatio-temporelle dans l'occurrence des séismes, l'extension de leurs zones de rupture et leur magnitude, une certaine stationnarité semble cependant caractériser la localisation des limites de rupture sismique. Les mesures géodésiques des contraintes intersismiques et postsismiques montrent également cette segmentation (De manière générale, le mot segmentation désigne l'action de segmenter, le fait de se segmenter ou son résultat. En particulier, le mot est employé dans les domaine suivants :) sismique de l'interface de subduction. Comme observé dans d'autres zones de subduction, les ruptures tendent à se produire sous les bassins, au niveau d'aspérités fortement bloquées pendant la période intersismique et à s'arrêter au niveau de patches où le glissement est principalement asismique, au niveau des péninsules côtières. Cette corrélation est interprétée comme résultant de la variation spatiale de la friction le long du plan de subduction. Ainsi les variations spatiales de la morphologie côtière pourraient apporter des informations sur les propriétés frictionnelles de l'interface de subduction et l'étendue maximum des ruptures sismiques.

Dans notre étude, nous montrons que la distance entre la côte et la fosse, les variations des taux de soulèvement long-terme et les variations du couplage intersismique sont corrélées. Les zones où le soulèvement côtier est permanent et le plus rapide (>0.4 m/ka) correspondent à des péninsules côtières se situant à moins de 110 km de la fosse et au-dessus de patches où le glissement sur l'interface de subduction est principalement en creep et asismique. Les péninsules expriment en surface les limites de segment des grands tremblements de terre et prouvent leur stabilité sur de multiples cycles sismiques (plusieurs 100 kyr). Ceci suggère que les variations spatiales des propriétés frictionnelles du plan de subduction sont stationnaires et dictent l'évolution tectono-géomorphologique de la zone côtière ainsi que l'extension latérale des ruptures sismiques.

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Source: CNRS-INSU