Samoa-Tonga (2009) : un séisme intra-plaque déclenche deux séismes de subduction

Vendredi, 10 septembre 2010

En étudiant dans le détail les enregistrements sismiques du séisme de Samoa-Tonga de 2009, une équipe internationale dont un chercheur de l'Institut de Physique du globe de Strasbourg (CNRS-INSU, Université de Strasbourg) observe pour la première fois le cas d'un séisme de subduction déclenché par un séisme intra-plaque. Une étude parue dans la revue Nature (19 août 2010).

  • Fig 1. Région du séisme de Samoa-Tonga du 29 sept. 2009. Les cercles et mécanismes au foyer en gris correspondent à la sismicité avant le séisme (1973-2009) et ceux en rouge montrent les répliques principales. Deux solutions en faille ponctuelle (global CMT et W-phase) sont représentées en bleu à droite et encadrées. Les trois autres mécanismes au foyer en bleu correspondent aux trois sous-événements du choc-principal ; ils synthétisent le résultat de ce travail. © Lay et al. Nature 2010.
  • Fig 2b. Retro-propagation des données du réseau sismologique F-Net (Japon). Les 4 images montrent 4 moments dans le processus de rupture (25s, 52s, 91s et 118s après l'initiation de la rupture) et correspondent aux 3 sous-événements ainsi qu'à une première réplique. © Lay et al. Nature 2010.

Les séismes majeurs (Mw>=8) sont souvent le résultat d'un glissement soudain de massifs rocheux à l'interface de deux plaques tectoniques. Des telles ruptures aux frontières des plaques produisent des changements de contraintes, statiques et dynamiques, qui peuvent déclencher d'autres séismes importants en dehors des répliques au voisinage de la rupture principale à l'intérieur des deux plaques en jeu (séisme intra-plaque). Ceci est couramment observé, par exemple, au sein de la plaque plongeante au large des côtes, lors de grands séismes de subduction.

En analysant dans le détail les ondes sismiques enregistrées au niveau global1 du séisme de Samoa-Tonga de magnitude 8.0, survenu le 29 Septembre 2009, les auteurs ont révélé le cas exceptionnel à ce jour d'un grand séisme intra-plaque ayant provoqué une gigantesque rupture inter-plaque. Autrement dit un séisme de subduction.

Il est apparu en effet qu'il n'y avait pas eu un séisme, comme on l'avait cru, mais trois. La première rupture s'est produite à l'intérieur de la plaque Pacifique entre la fosse océanique et la côte, sur une faille normale, près de l'extrémité nord de la zone de subduction de Tonga. Au cours des 2 minutes qui ont suivi l'initiation de ce séisme intra-plaque de magnitude 8.1, deux gros sous-événements (Mw=7.8 et 7.8) équivalent à un gros séisme de magnitude 8.0 ont rompu l'interface de subduction voisine (avec un mécanisme en faille inverse). Le tsunami généré par ces trois grosses ruptures quasi-simultanées a atteint localement des hauteurs d'inondation de 12 m, emportant 192 vies et produisant d'importants dégâts matériels dans les îles de Samoa, Samoa Americaine et Tonga.

Ainsi, la superposition des signaux sismiques a caché initialement le fait que différentes failles, séparées par plus de 50 km, avaient joué avec des géométries différentes. Une intense activité sismique à la fois intra-plaque et inter-plaque a été activée pendant plusieurs semaines sur une large zone.

Cette séquence atypique augmente considérablement la menace sismique et de tsunami sur les populations voisines. Elle nous fait prendre conscience que de tels événements peuvent se produire ailleurs dans le monde.

Note(s): 
  1. Depuis le début des années quatre-vingt, à la suite de la mise en oeuvre par les sismologues français du réseau global GEOSCOPE, de nombreux réseaux ont été développés par différents pays. La planète est maintenant très largement couverte de stations sismologiques (sauf dans les océans), dont les données sont accessibles à tous les spécialistes via la fédération internationale des réseaux sismiques digitaux (FDSN) Federation of Digital Seismograph Networks.
Source(s): 

The 29 September 2009 Great Samoa earthquake, Nature, August 19, 2010.
Lay, T., C. J. Ammon, H. Kanamori, L. Rivera, K. Koper, and A. R. Hutko (2010). Thorne Lay (University of California Santa Cruz), Charles J. Ammon (The Pennsylvania State University), Hiroo Kanamori (California Institute of Technology), Luis Rivera (Institut de Physique du Globe de Strasbourg, Université de Strasbourg/CNRS-INSU), Keith D. Koper (Saint Louis University), Alexander R. Hutko (U.S. Geological Survey, NEIC).

Contact(s):
  • Luis Rivera, IPGS/EOST
    luis [dot] rivera [at] unistra [dot] fr, 03 68 85 00 47

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