Première observation de séismes lents potentiellement récurrents au Chili
Publié par Adrien le 16/12/2018 à 08:00
Source: CNRS-INSU
En analysant plus de 15 ans de données GPS, des chercheurs ont découvert le premier séisme lent profond et potentiellement récurrent le long de l'interface de subduction Chilienne. Ces observations viennent d'être publiées par une équipe de chercheurs français de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) de Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) du Globe de Strasbourg (IPGS/EOST, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Strasbourg/CNRS) et du Laboratoire de Géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos, « parole »,...) de l'Ecole normale supérieure (ENS/CNRS).


Figure 1: Déplacements dus au séisme lent en horizontal (vecteurs rouges) et en vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.) (vecteurs bleus) déterminés à partir des observations GPS de campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération ou de milieu urbain. La campagne est caractérisée par une faible...). La vitesse (On distingue :) de convergence (Le terme de convergence est utilisé dans de nombreux domaines :) entre les plaques Nazca et Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à...) du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) (67 mm/ans) est indiqué par la flèche rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). Le séisme lent étudié est représenté par les isolignes orange (+5cm par isoligne). Les séismes s'étant produit entre 2014.5 et 2016 sont représentés par les points dont la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) indique leur profondeur.

Grâce aux déploiements de réseaux denses d'observations par GPS (Global Positioning System), des séismes lents (SSE pour Slow Slip Events) ont pu être observés le long de nombreuses zones 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.) (par exemple en Nouvelle-Zélande (La Nouvelle-Zélande est un pays de l'Océanie, au Sud-Ouest de l'océan Pacifique, constitué de deux îles principales (l'île du Nord et l'île du Sud),...), au Japon, aux Cascades, au Mexique ou encore en Équateur). Contrairement aux séismes classiques qui se produisent brusquement et génèrent des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte...) sismiques, les séismes lents peuvent durer de plusieurs 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 le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...) à plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), sans générer d'ondes sismiques mais en produisant des déplacements significatifs mesurables par GPS. Ces évènements correspondent à des phases transitoires de glissement lent asismique des failles de subduction à des profondeurs généralement plus importantes que les grands séismes.

Les séismes lents peuvent atteindre des magnitudes importantes (supérieures à 7) et se déclenchent assez régulièrement (typiquement tous les 3 à 4 ans). Les mécanismes physiques contrôlant ces glissements lents restent assez mal compris. Il apparaît donc critique de mieux comprendre leur influence sur le comportement des failles et leur impact en termes de risque sismique. En particulier, on aimerait savoir dans quelle mesure les séismes lents sont capables de déclencher un séisme majeur dans la région où ils se produisent.

Bien que le Chili soit l'une des zones de subduction les plus actives sur 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...), avec 3 séismes de magnitude supérieure à 8 depuis 2010, très peu de séismes lents y ont été observés. Des glissements lents non récurrents ont été détectés avant l'occurrence des séismes d'Iquique en 2014 (Mw8.2) et de Valparaiso en 2017 (Mw6.9), avec des localisations superficielles 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...) de subduction. Mais la proportion de glissement asismique associée à ces événements reste débattue. En dehors de ces deux évènements, aucun séisme lent récurrent n'a été observé, contrairement à la plupart des autres zones de subduction. Leur détection est notamment compliquée par le fait que certaines régions du Chili sont faiblement équipées en stations permanentes GPS. Jusqu'à présent, il n'était donc pas possible de déterminer si les séismes lents n'étaient pas détectables en raison du faible nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de station GPS disponible ou s'ils étaient simplement absents de cette zone.

Pour parer au déficit de stations GPS permanentes, une équipe de chercheurs de l'Ecole Normale Supérieure de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien,...) (ENS, en collaboration avec l'Institut de Physique du Globe de Paris et l'Université du Chili) a déployé 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 », c'est-à-dire un petit...) de 70 marqueurs GPS qui sont mesurés annuellement depuis 2010. L'analyse de ces 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.) a mis en évidence un déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En...) centimétrique cohérent entre 2014 et 2016 dans la région d'Atacama confirmé par les stations GPS permanentes installées dans la région (Figure 1).

En réalisant différents calculs, les chercheurs de l'Université de Strasbourg (L’université de Strasbourg (UDS) est une université française située à Strasbourg en Alsace. Son origine remonte à la création du...) et de l'ENS ont pu écarter tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) effet lié à des perturbation océaniques, atmosphériques, hydrologiques ou de séismes dans la région. La modélisation de ces données montre que ces observations peuvent être expliquées par un séisme lent profond d'une magnitude équivalente à 6.9 sur une durée supérieure à 1 an (Figure 2 et 3). L'analyse d'une station GPS permanente installée depuis 2002 indique que des évènements similaires semblent s'être produits en 2005 et en 2009, ce qui pourrait correspondre à une récurrence de 4 à 5 ans (Figure 4). Afin de vérifier cette récurrence et mieux caractériser ces séismes lents, les chercheurs espèrent pouvoir continuer à densifier les réseaux d'observation (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...) dans la région d'Atacama d'ici à 2020.


Figure 2: Représentation schématique de la subduction entre les plaques Nazca et Amérique du Sud, la localisation du séisme lent est indiquée par la zone jaune.


Figure 3: Distribution de glissement lors du séisme lent de 2014-2016 estimé selon une approche probabiliste. A- Distribution de glissement lent (cm) ; B- Incertitudes associées (même échelle de couleur que A).


Figure 4: Série temporelle hebdomadaire (1 point par semaine) des stations cGPS COPO (bleue) et BN03 (noire) (données traitées au Nevada Geodetic Laboratory, UNR), représentées en ITRF. La tendance long terme a été corrigée sur les composantes horizontales. Les zones grises représentent les SSEs, c'est-à-dire les périodes très anormale par rapport à la tendance long-terme.
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