Mise en évidence sismologique de la grande faille à l’origine du séisme du Népal

Mercredi, 30 mars 2016

Malgré leur potentiel dévastateur, les grands tremblements de terre sont aussi parfois une opportunité pour étudier les phénomènes de rupture et les structures mises en jeu. Le récent séisme de Gorkha (Népal, 25 avril 2015) constitue ainsi une occasion unique pour mieux comprendre le chevauchement principal himalayen qui marque le contact entre les plaques Inde et Eurasie. En combinant différentes approches, une équipe de chercheurs français et suisses a exploré la géométrie de cette faille. Cette étude est parue dans la revue Geophysical Research Letters le 19 mars 2016.

Séquence de séismes de Gorkha (Népal) – Les localisations et les mécanismes aux foyers sont présentés pour le choc principal (en rouge) et ses répliques (en vert). L’hypocentre du choc principal est indiqué par une étoile. Les stations sismologiques de l’expérience Hi-CLIMB ayant fonctionnées en 2002-2003 sont présentées en bleu. © Duputel et al. GRL 2016 Initiée il y a 50 millions d’années, la collision entre l’Inde et le sud du Tibet, une des zones de convergence continentale les plus rapides au monde, se produit principalement le long d’un grand chevauchement, le MHT (Main Himalayan Thrust – chevauchement principal himalayen). Ce chevauchement est à l’origine de plusieurs grands tremblements de terre dont le séisme de Gorkha (Népal, 25 avril 2015), qui a fait plus de 8000 morts. Malgré son fort potentiel sismogène et son importance dans la croissance de la topographie Himalayenne, la géométrie du chevauchement est encore assez mal connue.

En exploitant les données sismologiques mondiales, les chercheurs ont effectué une modélisation fine des formes d’ondes sismiques émises par le choc principal et les plus grandes répliques à partir d’un modèle de Terre à 3 dimensions. Cette analyse permet de déterminer précisément la profondeur et les mécanismes de la séquence de séismes népalais. En parallèle, les chercheurs ont repris les données de la campagne Hi-CLIMB qui avait déjà permis d’obtenir une image de la structure lithosphérique à travers l’Himalaya et le Sud Tibet grâce au déploiement en 2002-2003 de 75 stations sismologiques. Une partie d’entre elles étaient situées au-dessus de la zone de rupture du séisme de Gorkha.

 


Imagerie du chevauchement principal – Les images représentent l’amplitude et le signe des ondes S converties en P issues des fonctions récepteur migrées le long d’un profil d’azimut 15°. Sur la figure du bas sont superposés la localisation et les mécanismes aux foyers de la séquence de séismes d’Avril/Mai 2015 et les principales interfaces observées sur le profil de sismique active INDEPTH Tib-1 réalisé ~400km plus à l’Est en 1992 (Hauck et al., 1998).

L’analyse comparée de la séquence de séismes de Gorkha et des fonctions récepteur à haute résolution a permis l’identification de différentes structures associées au chevauchement principal de l’Himalaya. La géométrie du chevauchement est ainsi caractérisée par une rampe superficielle (plan incliné) au niveau du front himalayen, puis une partie faiblement pentée au niveau du moyen pays himalayen et enfin une rampe plus profonde au nord de Katmandou. La partie sub-horizontale de la faille correspond à une zone de faible vitesse sismique entre 10 km et 15 km de profondeur, soit une profondeur similaire à celles obtenues pour le séisme de Gorkha et ses répliques. Cette diminution de la vitesse suggère la présence de fluides probablement associés à la déshydratation de sédiments de la plaine du Gange emportés dans la zone de faille chevauchante.

Interprétation géométrique – Le glissement, la zone de faible vitesse et les sources de radiation à haute fréquence sont représentés schématiquement sur la rampe du chevauchement principal himalayen. Figure modifiée d’après Elliott et al. (2015). Le séisme de Gorkha est associé à une forte segmentation en terme de fréquence des ondes émises par le choc. La région à fort glissement dans la partie horizontale du chevauchement a généré de faibles émissions à haute fréquence, contrairement à la zone de la rampe profonde. Ce comportement de la rupture explique en partie les faibles dégâts répertoriés à Katmandou comparativement à ce que l’on pouvait attendre pour un séisme d’une telle ampleur (http://www.insu.cnrs.fr/node/5536).

Cette faible radiation à haute fréquence dans la partie sub-horizontale de la faille peut être reliée à la présence de fluide. En effet, l’existence de fluides engendre une diminution locale de la pression effective exercée sur la faille, qui peut se traduire par une réduction des émissions à haute fréquence. Un tel phénomène a été observé pour d’autres grands séismes, et en particuliers pour plusieurs séismes de subduction océaniques comme le grand séisme de Sumatra en 2004 ou le séisme du Japon en 2011. La présence de fluide n’est certainement pas le seul facteur à l’origine de ces observations. D’autres paramètres comme la température, la géométrie de la faille et la présence d’aspérités profondes peuvent aussi affecter les caractéristiques de la rupture et son contenu fréquentiel. Cependant, la mise en évidence d’une partie du chevauchement principal himalayen comme une zone de vitesse lente, probablement liée à la présence de fluides, permet d’envisager la recherche d’une signature similaire dans d’autres régions du Népal où l'occurrence d’un séisme majeur est attendue.

Source(s): 

The 2015 Gorkha earthquake: A large event illuminating the Main Himalayan Thrust fault. Duputel, Z., Vergne, J., Rivera, L., Wittlinger, G., Hetényi, G., in review.  Geophys. Res. Lett., 19 mars 2016, doi: 10.1002/2016GL068083.
(lien: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016GL068083/full)

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