[News] Le récent séisme de Nouvelle Zélande: une cascade de ruptures sur différentes failles

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[News] Le récent séisme de Nouvelle Zélande: une cascade de ruptures sur différentes failles

Message par Adrien » 21/03/2017 - 0:00:05

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 / Unistra) de révéler une interaction complexe entre différentes failles, lesquelles ont rompu successivement avec différentes orientations et différents sens de glissement. Cette série de ruptures montre qu'une petite rupture intra-plaque peut déclencher un fort glissement au niveau de la zone de subduction, ce qui renverse la vision classique des interactions entre failles autour 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 du cap Cambell. La partie du rocher auparavant sous la mer correspond au niveau plus clair où des algues sont encore accrochées. © Jamie Howarth / GNS Science
Le 13 novembre 2016, la Nouvelle Zélande a été secouée par un fort séisme de magnitude 7.8 dans la partie nord-est de l'île du Sud. Ce tremblement de terre a généré un tsunami 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 de ce séisme. En quelques heures, les données 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 de terrain et les données satellitaires (optiques et radar) ont ensuite permis d'identifier en quelques jours plusieurs ruptures de failles ayant atteint la surface.

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,. © 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 caractérisée par une très faible quantité de glissement pendant 60 secondes suivie d'une seconde 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 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 en augmentant d'amplitude, elle a également déclenché un glissement important sur une faille inverse 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.

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 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 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. 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 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 de données régionales.

Source: CNRS-INSU

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