Les répliques de tremblement de terre permettront-elles un jour d'aider à la prévention des séismes?

Jeudi, 3 décembre 2009

Un tremblement de terre est habituellement suivi par une séquence de plus petits séismes appelés répliques. Un régime de décroissance régulier du nombre de répliques se met en place après un court laps de temps. A partir de l'analyse statistique des catalogues de sismicité américains et japonais, une équipe de chercheurs Français, Russe et Américain a observé que ce délai temporel varie en fonction du contexte tectonique local. Cette observation pourrait permettre de développer de nouvelles méthodes d'évaluation de l'aléa sismique en caractérisant mieux l'état de contrainte des zones de failles.

Les failles actives sont des zones de l'écorce terrestre où se localisent les déformations induites par le mouvement des plaques tectoniques. Pour accommoder ces déformations, les failles peuvent produire des séismes dont les caractéristiques de glissement dépendent du contexte géologique. Ainsi, les failles dites normales sont associées à de l'extension, les failles décrochantes à du cisaillement, et les failles inverses à de la compression.

L'analyse des ondes enregistrées lors de chaque séisme permet aux sismologues d'identifier le régime tectonique local à partir de l'orientation du glissement correspondant. Ces informations sont transcrites depuis de nombreuses années dans les catalogues de sismicité, quel que soit le lieu et l'importance du séisme, si bien que les spécialistes disposent maintenant de données considérables qui permettent de nouvelles études statistiques.

Les sismologues ont pu ainsi caractériser la manière dont les séismes se distribuent dans le temps. Deux grandes propriétés émergent : il y a plus de petits tremblements de terre que de gros (la loi de Gutenberg-Richter) ; chaque événement est suivi d'une séquence de répliques dont l'activité décroit avec le temps (la loi d'Omori).


Fréquence des répliques (à droite) et la distribution fréquence-magnitude (à gauche) en fonction du mécanisme des tremblements de terre (au centre). Pour les séquences de répliques, le régime de décroissance en loi puissance (ligne noire) met plus de temps à s'établir (ligne pointillée verticale) pour des séismes de failles normales que pour des séismes de failles inverses, prenant une valeur intermédiaire le long des décrochements. De même, la pente de la relation fréquence magnitude est supérieur à 1 pour les séismes de failles normale, inférieure à 1 pour des séismes de failles inverse, prenant une fois de plus une valeur intermédiaire pour des séismes décrochants (les lignes noires indiquent une pente de 1). © IPGP, INSU-CNRS
Au cours de cette étude, les auteurs ont observé que l'orientation du glissement le long des failles contrôle les propriétés statistiques des tremblements de terre. Ainsi, le laps de temps qui précède la décroissance régulière du nombre de répliques est le plus court pour les failles inverses (compression), moins court pour les failles décrochantes (cisaillement), et plus long encore pour les failles normales (extension).

De même, pour l'ensemble des séismes, le rapport entre le nombre de petits et de gros tremblements de terre est plus important pour les failles normales que pour les failles inverses, les failles décrochantes prenant une fois de plus une valeur intermédiaire. Ces similitudes entre le comportement des séquences de répliques et la distribution en taille des tremblements de terre suggèrent que les mêmes processus physiques contrôlent les mécanismes de relaxation post-sismiques et la propagation du front de rupture.

Etudier les petits tremblements de terre afin de mieux prévoir les gros : les différents types de tremblement de terre étant associés à différents niveaux de contraintes, ces résultats peuvent aussi avoir de fortes implications dans l'évaluation de l'aléa sismique. L'omniprésence des répliques pourraient en effet permettre de quantifier des variations de l'état de contrainte du sous-sol tout au long du cycle sismique et donc d'identifier les zones susceptibles d'être affecter par un séisme de forte magnitude.

Source(s): 

Common dependence on stress for the two fundamental laws of statistical seismology.
Nature , 03 décembre 2009, Vol-462, p 642 - 645
Clément Narteau1, Svetlana Byrdina1,2, Peter Shebalin1,3 & Danijel Schorlemmer4

  1. Institut de Physique du Globe de Paris (INSU-CNRS, Paris Diderot),
  2. Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (INSU-CNRS, Université de Savoie, IRD),
  3. International Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics, Moscow Russi,
  4. Department of Earth Sciences, University of Southern California, USA.
Contact(s):
  • Clément Narteau, IPGP (CNRS, Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité)
    narteau [at] ipgp [dot] fr, 01 83 95 74 23

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