Découverte d’un segment asismique de ~1000 km et d’un bloc continental "Inca" le long de la subduction andine

Vendredi, 14 mars 2014

Une large collaboration impliquant en France des chercheurs de plusieurs laboratoires (Géoazur, ISTEP, ISTerre)1 et les instituts géophysiques et géographiques d’Equateur et du Pérou (IG-EPN, IGM en Equateur et IGP, IGN au Pérou) a permis de mesurer pour la première fois par GPS la déformation active de la région nord Pérou et sud Equateur. L’étude publiée dans la revue Nature Géoscience révèle que contrairement aux autres segments de la marge andine, la subduction de la plaque Nazca sous le continent sud-américain s’opère par glissement asismique stable. Par conséquent, cette zone n’est sans doute pas capable de produire de grands séismes et de tsunamis pouvant traverser le Pacifique. Par ailleurs, les mesures géodésiques révèlent le mouvement divergent de deux grands blocs continentaux, le bloc nord-andin en Equateur et Colombie, et un nouveau bloc "Inca" au Pérou.




La subduction d’une plaque océanique sous un continent produit de grands séismes, dont l’occurrence est contrôlée par deux processus. Le premier est le couplage mécanique le long de l’interface entre les plaques où s’accumule l’énergie élastique qui est ensuite relâchée lors de grands séismes. Le second, est la déformation permanente de la plaque continentale sous l’effet de la subduction, responsable des séismes dans la croûte contribuant au développement d’une chaîne de montagne. Parmi les zones où ces processus ont lieu, la marge andine d’Amérique du Sud a connu 3 des plus grands séismes jamais enregistrés par des sismomètres (1906, Colombie-Equateur Mw~8.8, Chili, 1960, Mw~9.5, Chili, 2010, Mw=8.8), et presque l’ensemble de la zone de subduction a rompu, parfois plusieurs fois, à travers de grands séismes depuis le début des archives historiques datant de l’arrivée des Conquistadors espagnols au XVIème siècle. Contrastant avec cette forte sismicité historique, un segment d’environ 1200km, compris entre le nord de Lima au Pérou, et l’Equateur central est resté sismiquement silencieux depuis au moins 5 siècles, sans que l’on sache si cette absence de séismes est due à un long temps de récurrence entre très grands séismes ou à la faible accumulation de contraintes dans cette zone.

Pour répondre à cette question, des équipes françaises, équatoriennes et péruviennes ont développé depuis 2008 un réseau comprenant 16 stations GPS continues, et un réseau de 30 points GPS de campagne dans le cadre du projet ANR ADN (ANR-07-BLAN-0143-01). Ce réseau a été complété par 35 points de campagne de l’Institut Géographiques Militaire d’Equateur (IGM), observés depuis 1994 et des stations GPS continues des instituts géophysiques du Pérou et d’Equateur, et des instituts géographiques nationaux du Pérou, d’Equateur et de Colombie. Ces mesures ont permis de quantifier les vitesses de 100 points depuis le Pérou central jusqu’au sud de la Colombie, avec une précision de l’ordre du millimètre par an.

Dans les zones où de grands séismes de subduction se produisent, le champ de vitesse présente un gradient avec des vitesses diminuant depuis la côte vers l’intérieur du continent. Ce gradient reflète l’accumulation de contraintes élastiques préparant les futurs séismes le long de l’interface de subduction. Sur un segment d’environ 1000km de long au nord Pérou et au sud Equateur, aucun gradient n’est détecté à la précision des mesures. Ceci permet aux auteurs de conclure que la convergence de la plaque Nazca sous le continent sud-américain se produit par un glissement stable et asismique le long de l’interface de subduction. Au contraire des subductions où les contraintes s’accumulent sur une large zone, la subduction nord-Pérou/sud-Equateur n’est sans doute pas capable de produire de grands séismes et de tsunamis qui traverseraient le Pacifique. Ce segment représente environ ~20% de la longueur de la subduction Andine. L’Amérique Centrale, une partie de la subduction Aléoutienne-Alaska, le nord de la Nouvelle Zélande fonctionnent de manière similaire. Cette classe de subduction pourrait donc être plus fréquente que ce que l’on avait anticipé jusqu’à maintenant.

Ces mesures ont aussi révélé un autre résultat surprenant : il existe un grand bloc continental, coincé entre la plaque Nazca et l’Amérique du Sud, long de plus de 1500km et large de 300-400km, qui est en translation de 5-6 mm/an vers le sud-est par rapport à l’Amérique du Sud. Les auteurs proposent de baptiser ce bloc continental, le "sliver Inca" en raison de son extension géographique, correspondant au premier ordre à celle de l’Empire Inca à son apogée. Replacé à l’échelle de la frontière de plaque, ce résultat montre que la déformation actuelle des Andes est dominée par la translation de grands domaines continentaux comprenant les Andes et leur marge. La direction de convergence de la plaque Nazca vers la plaque Amérique du Sud n’est pas perpendiculaire à la côte andine et le mouvement de ces domaines continentaux est cohérent avec l’obliquité de cette convergence, qui change de sens au niveau des deux grands coudes de la subduction andine. Cette organisation du mouvement des grands blocs continentaux fournit une explication simple à la localisation de grandes structures Andines comme l’Altiplano bolivien, situé à la rencontre de mouvements convergents, et le bassin du Golfe de Guayaquil, situé dans la zone de divergence des blocs nord-andin et Inca (Figure C). Ces blocs continentaux sont aussi responsables au premier ordre de la distribution des séismes, par le jeu des failles rapides qui permettent leur mouvement. La découverte de ces blocs et la quantification de leur mouvement permet donc de réévaluer l’aléa dans cette région et fournit un cadre nouveau pour comprendre l’évolution récente des Andes et de leur marge.

Cette étude a été réalisée dans le cadre du projet ANR ADN (ANR-07-BLAN-0143-01). Elle a été soutenue continûment par l’IRD et a bénéficié du soutien du CNRS (AO mi-lourd 2007 & AO INSU-CT3 2010), de l’OCA, de l’Université Pierre et Marie Curie, du Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT, Ecuador), et de la Commission Européenne (programme DIPECHO). Cette étude est réalisée dans le cadre du Laboratoire Mixte International “Seismes & Volcans dans les Andes du Nord”.

 

Note(s): 

Géoazur, (UNS-CNRS-IRD-OCA)

ISTEP, (UPMC-CNRS)

ISTerre, (UJF-CNRS-US-IRD-IFSTTAR)

Source(s): 

Motion of continental slivers and creeping subduction in the northern Andes, J-M. Nocquet, J. C. Villegas-Lanza, M. Chlieh, P. A. Mothes, F. Rolandone, P. Jarrin, D. Cisneros, A. Alvarado, L. Audin, F. Bondoux, X. Martin, Y. Font, M. Régnier, M. Vallée, T. Tran, C. Beauval, J. M. Maguiña Mendoza, W. Martinez, H. Tavera & H. Yepes, Nature Geoscience, doi:10.1038/ngeo2099, 2014. Publié le 2 Mars 2014.
http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2099.html

 

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

nocquet [at] geoazur [dot] unice [dot] fr, tél : 04 92 94 26 25


Frédérique Rolandone,
ISTEP (UPMC-CNRS)
frederique [dot] rolandone [at] upmc [dot] fr, tél : 01 44 27 52 47

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