Comment une faille en limite de plaque fonctionne-t-elle?

La limite entre deux plaques tectoniques (ou blocs) qui se déplacent l'une par rapport à l'autre n'est rien d'autre qu'une faille. Ces blocs, les plaques en contact, représentant d'énormes quantités de matière ont un déplacement lent (jusqu'à 10 cm/an) et régulier, très stable sur au moins des centaines de milliers d'années.

Si le contact entre les deux plaques est assez « lisse », la faille glisse alors continument, on parle de fluage. A l'opposé, si la rugosité du contact empêche ce fluage, alors la faille ne glisse pas : elle est bloquée. Quoi qu'il se passe sur la faille, le déplacement des plaques ne change en rien et se poursuit : les plaques ne « voient » pas si le glissement est bloqué ou non sur la faille. C'est donc la bordure des plaques qui se déforme en accumulant la déformation élastique crée par le déplacement en champ lointain et le blocage local. Dans le cas du séisme du Chili du 27 février 2010 la bordure d'une seule des deux plaques se déforme, la plus faible, c'est-à-dire l'Amérique du sud.

Comme un ressort qui se comprime, la bordure de la plaque absorbe la déformation jusqu'à ce qu'elle soit suffisante pour faire sauter le blocage sur la faille : c'est à ce moment que se produit le séisme. Par la suite, la faille se bloque de nouveau et le cycle accumulation lente - rupture sismique se reproduit à l'infini.

La déformation en bordure de faille présente donc une courbe typique en «dent de scie » avec de longues périodes d'accumulation (des siècles) entrecoupées de glissement brutaux : les séismes. Bien évidemment les choses sont un peu plus complexes que ce modèle simple. En particulier, le déplacement au moment du séisme (co-sismique) n'est peut être pas si instantané que cela. Le séisme proprement dit ne relâche peut-être qu'une partie de la déformation accumulée, le reste se faisant par du glissement sans séisme (a-sismique) avant ou après le séisme.

D'autre part, la faille ne rompt pas sur toute sa longueur (plusieurs milliers de km) d'un seul coup. Elle rompt par morceaux : des segments séparés par des barrières. Ces segments produisent des séismes plus ou moins gros (suivant qu'ils sont plus ou moins longs), plus ou moins souvent (suivant que leur glissement est complètement ou partiellement bloqué) et interagissent avec leurs voisins, rompant parfois seuls, parfois ensemble, parfois successivement.

Chaque segment a donc une histoire compliquée, donnant une apparence plus ou moins chaotique ou régulière à la sismicité d'une région donnée. Un segment qui n'a pas rompu depuis longtemps, alors qu'il y a des évidences de ruptures passées (historiques ou archéologiques) constitue une lacune (ou « gap » sismique) : une zone qui rompra plus tard, et qui accumule de la déformation en attendant cette rupture.