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Posté par Redbran le Vendredi 19/05/2017 à 00:00
Les indices d'un futur fort séisme en Equateur
En Equateur, la subduction d'un relief océanique bloque l'interface de subduction: est-ce l'indice d'un fort séisme en préparation ?

Les fonds océaniques sont parsemés de monts sous-marins entrainés dans les zones de subduction par le mouvement des plaques tectoniques. Bien qu'invoqué pour plusieurs séismes 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...) majeurs (2010 Chili, 2011 Japon, 2012 Costa Rica), le rôle des monts sous-marins subduits dans la genèse des grands séismes de subduction reste controversé. Une étude menée au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des...) du LMI Séismes et Volcans dans les Andes du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), et publiée en Mai 2017 dans la revue Journal of Geophysical Research, montre qu'un vaste relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) océanique entrainé en subduction à moins de 15 km de profondeur sous la bordure continentale de l'Equateur bloque la faille de subduction. Des 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.) géodésiques et sismologiques indiquent néanmoins qu'une partie de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) accumulée dans la zone bloquée est fréquemment libérée lors de glissements asismiques et de séismes modérés, impliquant un risque sismique modéré. Un fort séisme (Mw 7+) ne peut cependant pas être exclu sur le long terme. A l'échelle du 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 un...) d'années, la subduction de ce relief a eu un impact modéré sur la déformation tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques d'échelle kilométrique et...) de la marge. Elle a toutefois contribué au soulèvement 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...) La Plata.

Des modèles considèrent que le mouvement des plaques peut être bloqué localement le long de la faille de subduction par un relief océanique subduit, provoquant ainsi un déficit de glissement et l'accumulation d'énergie élastique (L'énergie élastique est l'énergie représentant la déformation élastique d'un objet solide ou d'un fluide (pression d'un gaz ou d'un liquide).) qui sera libérée lors d'un fort séisme. A l'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...), d'autres modèles suggèrent que la subduction d'un tel relief fragilise les roches de la marge en les fracturant, favorisant ainsi le glissement asismique et une sismicité modérée.

Des données GPS acquises récemment en Equateur Central en collaboration avec 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...) de Géophysique de Quito, à des distances variant entre 35 km (île de La Plata) et 70 km de la fosse de subduction, ont mis en évidence un patch (Le mot patch est un anglicisme qui à l'origine désigne un morceau de tissu. Il est également employé pour parler d'une rustine de chambre à air. En français, on le retrouve dans différents domaines :) bloqué sur 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, dans un segment de subduction régionalement découplé. S'appuyant sur l'analyse de la bathymétrie (La bathymétrie est la science de la mesure des profondeurs de l'océan pour déterminer la topographie du sol de la mer.) fine et de l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression mécanique ;...) sismique des structures géologiques sous-marines de la marge continentale, acquises en collaboration avec IFREMER, l'étude présentée ici révèle la présence d'un relief océanique complexe, large de ~ 50 km, et haut de 1-2 km, subduit sous la marge équatorienne.


Le patch fortement couplé (courbes rouges = lignes d'iso-valeurs du couplage inter-sismique tous les 10% modélisé à partir des données GPS) coïncide spatialement avec le relief subduit (zone violette contourée en blanc et aspérités topographiques (étoiles) interprétés à partir des profils de sismique verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) (traits bleus)). La ligne noire avec les triangles souligne la fosse de subduction. Le vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un...) gris clair exprime le 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...) et la vitesse (On distingue :) de convergence (Le terme de convergence est utilisé dans de nombreux domaines :) entre la plaque Nazca (bleu sombre) et le bloc Nord-Andin (bleu clair et vert) (NAS). Les terres équatoriennes émergées sont en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur,...). ISPT = île La Plata. Les vecteurs gris sombre sont les vitesses GPS horizontales exprimées par rapport au Bloque Nord Andin. Les vecteurs rouges représentent la modélisation des vitesses horizontales GPS correspondant à une distribution spatiale optimale du couplage intersismique entre 0 et 100%, prenant en compte la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le...) de l'interface de subduction incluant le relief océanique subduit. Les zones orange figurent les glissements lents (SSE) observés en 2010 et 2013. La section AB est présentée sur la Figure 2. / Crédits: Jean-Yves Collot

Grace à la modélisation conjointe des données structurales et géodésiques, les chercheurs montrent que le relief subduit est responsable du patch bloqué. Bien que la taille et le niveau de blocage du patch, observés à l'échelle du relief subduit, puisse potentiellement générer un séisme de magnitude >7, aucun séisme de magnitude supérieur à 6.2 ne semble s'être produit ici depuis des siècles. Par contre, la zone bloquée est le lieu de fréquents épisodes de glissements lents accompagnés d'essaims sismiques de relativement faible magnitude. Ces phénomènes transitoires impliquent un risque sismique modéré. Associés à la topographie accidentée du relief subduit, ils suggèrent que la friction interplaque est hétérogène dans le patch bloqué, et que la subduction du relief se fait par petits glissements (<50 cm). En absence de séries temporelles d'observations plus longues, un séisme majeur, susceptible de rompre la totalité de la zone bloquée, ne peut cependant pas être exclu.

L'étude pose dans un second temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), la question de 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...) du relief subduit, qui, du fait de son anomalie topographique par rapport à une interface plan, oppose une résistance à sa subduction. Des micro séismes à composante compressive enregistrés lors du glissement lent de 2010 apparaissent localisés à l'intérieur du relief subduit suggérant que ce dernier subit les prémices d'un cisaillement interne.


Corrélation entre le relief océanique subduit et les variations de couplage intersismique le long de l'interface de subduction le long de la section verticale AB de la figure 1. (A) section montrant la topographie irrégulière du toit du relief océanique subduit (OR) qui marque l'interface de subduction (courbe rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) interprétée sur le profil de sismique multitrace) utilisé pour la construction du modèle de vitesse (Vp en km/s) de sismique grand-angle obtenu à partir des tirs enregistrés par des sismographes sous-marins (triangles rouges); (B) Variations du couplage intersismique le long de l'interface de subduction avec ses incertitudes (bars rouges). Les flèches bleues horizontales représentent l'extension géographique des glissements lents de 2010 et 2013. (C) Coupe structurale de la subduction jusqu'à 15 km de profondeur et sa sismicité. La couche jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) figure les sédiments Pléistocène Supérieur qui ont enregistré la déformation flexurale de la marge et l'émersion de l'île La Plata pendant la subduction du relief océanique (flèches noires verticales); les points jaunes représentent des séismes sur la période 1994-2007 et les croix bleues les microséismes déclenchés par le glissement lent de 2010. / Crédits: Jean-Yves Collot

Au delà des conséquences de la géométrie complexe de l'interface de subduction à l'échelle du cycle sismique, cette étude s'est intéressée aux conséquences à plus long terme de la subduction du relief océanique sur la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de la marge équatorienne. Du fait de son faible rapport "hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) sur largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En...)", le relief subduit n'a laissé que de modestes cicatrices (Cicatrices est le premier album de la série de science-fiction Orbital constituée de diptyques, dessiné par Serge Pellé et écrit par Sylvain Runberg, sorti le...) morphologiques sur la pente continentale. En s'appuyant sur des données de géochronologie des terrasses marines soulevées et d'imagerie sismique haute résolution, l'étude montre néanmoins, que pendant le Pléistocène supérieur (~1 Ma) la subduction du relief a produit un bombement flexural long terme de la plateforme continentale. Ce bombement a permis l'émersion de l'île La Plata à seulement 35 km de l'axe de la fosse.

Référence publication:
Collot, J.-Y., E. Sanclemente, J.-M. Nocquet, A. Leprêtre, A. Ribodetti, P. Jarrin, M. Chlieh, D. Graindorge and P. Charvis, Subducted Oceanic Relief Locks the Shallow Megathrust in Central Ecuador, J. Geophys. Res., Mai 2017. doi:10.1002/2016JB013849

Contacts chercheurs:
Jean-Yves Collot, Géoazur (UNS-CNRS-IRD-OCA)
Jean-Mathieu Nocquet, Géoazur (UNS-CNRS-IRD-OCA)


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Source: CNRS-INSU