Déformation sismique, les failles actives des Alpes
Publié par Isabelle le 27/04/2015 à 12:00
Source: CNRS-INSU

Antenne GPS sur un mat de mesure vissé sur un repère à centrage forcé. Le repère est installé dans un affleurement de roche au Col de Vars dans le Briançonnais. Le récepteur GPS se trouve dans la caisse protégée par une bache. Il est alimenté par le panneau solaire appuyé sur la caisse (Les caisses en bois servent à emballer des produits en plusieurs pièces, qui doivent être livrées ensembles.). Photo Matthieu Hensen

Antenne GPS sur le site du Col Agnel. Photo Matthieu Hensen
Des mesures géodésiques effectuées dans le Briançonnais depuis 1996 par une équipe de chercheurs français permettent de quantifier les déplacements de cette région des Alpes. Les mouvements horizontaux sont associés aux mouvements des plaques Adriatique et Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...) par le jeux des failles actives du Briançonnais, tandis que les mouvements verticaux sont en relation avec la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) des interactions entre lithosphère (La lithosphère (littéralement, la « sphère de pierre ») est la partie superficielle et rigide du matériau dont sont faits les astres telluriques, dont la Terre, Mars, Vénus, Mercure, etc. Elle est divisée en...) et manteau en profondeur. Ces travaux sont publiés dans la revue Journal of Geodynamics avril 2015.


Site de la Croix de Toulouse. Le récepteur GPS est le boitier bleu dans la caisse grise. Il est alimenté par deux batteries de voiture qui sont elles chargées par le panneau solaire. L'antenne GPS est installée sur un repère à vis sur la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage de minéraux,...). Elle est connectée par un cable avec le récepteur. Photo Matthieu Hensen
Un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets »,...) dense de 30 repères géodésiques repartis sur une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) de 50 x 60 km² dans la région de Briançon, Alpes du Sud-Ouest (Le sud-ouest est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et ouest. Le sud-ouest est opposé au nord-est.), a été mesuré lors de 3 campagnes GPS successives, en 1996, 2006 et 2011. Le but de ces recherches est de quantifier la déformation actuelle dans cette zone sismiquement active. La région de Briançon est caractérisée par une sismicité relativement importante dans le cadre français (elle est la zone la plus active en France métropolitaine) localisée le long de failles actives orientées globalement NNW-SSE. Les caractéristiques mécaniques des séismes indiquent majoritairement une extension E-W, avec une composante mineure en mouvement latéral dextre.

L'analyse combinée des trois campagnes de mesures locales sur une période de 15 ans, associée à 16 ans de 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...) du réseau national de GPS permanents (RENAG), a permis de quantifier des vitesses horizontales très faibles de l'ordre de quelques dixièmes de mm/an dans la région de Briançon. L'intervalle de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) important couvert par 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 plaisir procuré explique la très grande...) et la redondance entre les stations proches à l'intérieur du réseau de campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville,...) permettent de définir un schéma de déformation local significatif dans la région du Briançonnais, de 16 ± 11 nanostrain/an en extension E-W, soit environ 0.5 mm/an d'extension sur la largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur...) de 30 km du réseau GPS. Si cette déformation à 0.5 mm/an est cumulée sur une seule faille de moins de 10 km de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...), elle peut donner lieu à un séisme de magnitude 5 tous les 100 ans, ce que l'on observe dans la région d'étude.

Par ailleurs, le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de déformation géodésique (En géométrie, une géodésique désigne le chemin le plus court, ou l'un des chemins s'il en existe plusieurs, entre deux points d'un espace une fois qu'on s'est donné un moyen de mesurer les distances,...) est cohérent, aussi bien pour l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) que pour la direction, avec le taux de déformation sismique cumulé sur une quarantaine (La quarantaine (venant de l'italien : quaranta giorni, qui signifie 40 jours, ou bien du français : quarantaine de jours) est le fait de mettre à l'écart des personnes ou des animaux durant une certaine...) d'années. Avant cette étude, les mesures géodésiques excédaient le taux de déformation sismique, ce qui impliquait soit l'existence d'une lacune, d'un retard de sismicité, soit que la déformation se produise par des glissements asismiques, sans donner lieu à des séismes. Dans le cas d'une lacune sismique on pouvait craindre une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) sismique accrue dans un avenir indéterminé. Cette étude montre maintenant que la sismicité locale dans la région de Briançon peut expliquer la totalité de la déformation mesurée par GPS.

De plus, la déformation horizontale localisée dans la région du Briançonnais représente la majeure partie du mouvement relatif entre les plaques tectoniques Adriatique et Européenne. Ce mouvement très faible est estimé de 0 à 0.5 mm/an d'extension E-W et éventuellement une légère composante de mouvement latéral dextre, en fonction de la localisation du pôle de rotation de la plaque Adriatique qui n'est pas encore connue précisément. Les failles actives du Briançonnais pourraient donc jouer un rôle important dans la cinématique (En physique, la cinématique est la discipline de la mécanique qui étudie le mouvement des corps, en faisant abstraction des causes du mouvement...) des plaques européennes.

En termes de mouvements verticaux, les mesures montrent une surrection du réseau de l'ordre de 1 à 2 mm/an, soit 10 fois plus rapide que les mouvements horizontaux. Cette surrection est cohérente avec des observations à l'échelle de l'arc alpin où elle est localisée au centre de la chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) dans les zones de haute topographie. Si les mouvements latéraux des failles actives du Briançonnais peuvent s'expliquer par le mouvement relatif en rotation des plaques européenne et adriatique, les mouvements de surrection, associés à une tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques d'échelle kilométrique et plus (chaînes de montagnes,...) extensive, s'interprètent par un rôle prépondérant des forces de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) (isostasie) intrinsèque à la structure de la croûte au niveau des Alpes. Ces dernières mettent en jeux à la fois des processus profonds (dynamique 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...) car des pans de la plaque Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface des terres...) sont passées sous l'Europe au cours des dernières dizaines de millions d'années, 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...) croute-manteau) et des processus de surface (rebond postglaciaire, réponse isostatique à l'érosion). Les mesures GPS sur la longue durée pourront donc apporter des premières contraintes sur des interactions entre la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les plaques tectoniques).) et le manteau qui semblent représenter une part significative de la déformation dans un contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de l'analyse...) d'activité tectonique lente (La Lente est une rivière de la Toscane.).
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