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Quand le climat fait trembler la Terre

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Avec l'aide de l'océan, des variations climatiques peuvent-elles générer des séismes ? C'est l'hypothèse d'un chercheur français, après vingt ans de recherches en Amérique du sud.

Quand la température augmente durablement, le niveau de la mer s'élève. Le long des côtes où s'affrontent le plancher océanique et le continent, cette élévation de la pression de l'eau ne serait pas sans conséquences sur les mouvements des masses rocheuses. Une équipe menée par Jacques Bourgois, directeur de recherche au laboratoire Géosciences Azur (CNRS), a découvert une possible corrélation entre les montées des eaux durant les dernières périodes glaciaires et les épisodes de grands séismes qui ont frappé (et qui frappent encore) le nord-ouest de l'Amérique du sud.

La plaque Nazca est l'une de celles qui composent le fond de l'océan Pacifique. Comme ses voisines bordant le continent américain, elle bouge vers l'est par rapport aux terres émergées. Résultat : la terre tremble et les montagnes s'élèvent. Crédit : Bourgois et al. JGR 2007.

Au large du Pérou, le fond de l'océan Pacifique, plus précisément la plaque dénommée Nazca, s'enfonce sous le continent américain à raison de 7 centimètres par an. La zone où les plaques frottent l'une sur l'autre s'appelle la zone de subduction. Le fond de l'océan disparaît sous le continent qui, lui, se soulève. Il peut se plisser pour former une chaîne de montagnes, comme en témoignent la Cordillère des Andes et les Montagnes Rocheuses. Les considérables énergies en jeu ne se manifestent pas de manière continue. Par moment, les plaques se bloquent. Des contraintes mécaniques apparaissent jusqu'à leur libération par un décollement brutal, qui provoque des séismes. La région en connaît beaucoup, encore aujourd'hui, mais les géologues savent aussi retrouver la trace des séismes passés.

Soulèvements brutaux, soubresauts et séismes

Les patients relevés effectués sur terre et en mer ont mis au jour des détails du relief qui racontent des catastrophes de grande ampleur durant les 200 000 dernières années. Deux périodes particulièrement violentes sont visibles, entre 150 000 et 125 000 avant le présent et le second depuis 20 000 ou 23 000 ans. Les géologues ont retrouvé une succession de petites falaises de trois à neuf mètres qui se succèdent entre la mer et la montagne. En dosant certains isotopes dans la roche, il est possible de dater précisément la durée de leur exposition aux rayons cosmiques. Il apparaît que lors d'épisodes récurrents, la terre s'est soulevée très fort et très vite. A certains endroits et à certaines époques, il a dépassé 10 millimètres par an, ce qui est considérable. Ailleurs, on trouve la trace de soulèvement brutaux de plages entières. Le fond de la mer raconte des histoires similaires. Au bord extrême de la plaque continentale, un pan sous-marin entier, grand comme les Alpes, a dû glisser d'un seul coup vers le bas, provoquant un gigantesque raz-de-marée.

Quand la mer monte, la montagne aussi

Pendant ce temps se succédaient les phases glaciaires et interglaciaires. Le niveau des océans jouait au yoyo, sur une hauteur de plus de cent mètres à l'échelles des milliers ou des dizaines de milliers d'années. Curieusement, les géologues ont noté une certaine simultanéité : les deux phases de plus fort soulèvement du continent coïncident avec des périodes de remontée du niveau de la mer.

Là où la plaque océanique s'enfonce, une première zone, en rouge, subit une forte érosion, mais ça glisse. Plus loin, ça coince (ligne noire). Quand le niveau de la mer est bas (à gauche), cette zone de blocage reste proche de la côte car la faible pression au fond ne pousse pas l'eau très loin. Si la profondeur est plus grande, la pression, plus forte, envoie l'eau plus profondément dans le sous-sol. La zone de blocage se situe alors sous les terres émergées… Les séismes, qui surviennent lors de déblocages brutaux, sont plus nombreux et plus violents. Crédit : Bourgois et al. JGR 2007.

Jacques Bourgois et son équipe pensent tenir l'explication. Quand le niveau de la mer est bas, la pression au fond est faible. Dans le sous-sol, la pression de pore, qui mesure la force s'exerçant sur les fluides interstitiels, est diminuée d'autant. L'eau, lubrifiant naturel, s'insinue donc moins loin entre les plaques. La zone de grippage, où la plaque océanique se bloque, se trouve au début de la subduction, pratiquement au niveau de la côte. Il n'y a pas de déblocages brutaux car la masse rocheuse est faible. Mais quand le niveau de la mer monte, la pression de pore, plus forte, emporte l'eau plus profondément dans le sous-sol. Les plaques glissent mieux l'une sur l'autre. Le grippage intervient encore, mais plus loin de la côte, sous le continent. Avec la masse montagneuse pesant à ce niveau, les choses se passent beaucoup moins progressivement. Les contraintes mécaniques fortes engendrent ces déblocages catastrophiques qui se traduisent par des séismes. La côte se soulève alors par soubresauts, créant ces successions de falaises.

Voilà donc comment des variations de températures à l'échelle de la planète peuvent faire bouger les montagnes...