Le développement de nouveaux modèles de prévision des séismes pourrait un jour sauver la vie à des milliers de personnes. En 1995, le tremblement de terre de Kobé avait fait 6.437 morts. © Akiyoshi's Room, Wikimedia common, DP

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Mieux prévoir les tremblements de terre, c'est possible

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Les séismes font des milliers de morts chaque année. Malheureusement, il n'est toujours pas possible de les prévoir. Une équipe américaine propose un outil de simulation permettant de mieux comprendre la tectonique des plaques et donc d'établir des prévisions sur la survenue de tremblements de terre. Cet outil est valable sur du long terme, mais c'est déjà un mieux...

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La Terre est composée d'une enveloppe externe rigide, la lithosphère. Cette couche est divisée en un certain nombre de plaques tectoniques animées de mouvements. Elles peuvent coulisser les unes contre les autres, diverger ou converger ; leurs rencontres donnent parfois lieu à des phénomènes de subduction ou de collision. 

Les mouvements de ces plaques, bien que perpétuels, ne sont pas toujours visibles en surface. Les différentes structures de la lithosphère sont en permanence soumises à des contraintes physiques importantes en étant partiellement bloquées durant leurs déplacements. Au cours du temps, elles se déforment et accumulent de l'énergie élastique. Au-delà d'un certain seuil, une rupture ou un mouvement brusque des deux structures lithosphériques survient, libérant ainsi l'énergie emmagasinée et causant un tremblement de terre.

Attreyee Ghosh et William Holt, de l'université de Stony Brook (États-Unis), proposent un nouvel outil de simulation, présenté dans la revue Science, permettant de prévoir avec plus de précision le mouvement et la rigidité des plaques, les déformations des zones de contact et les contraintes mécaniques en jeu à l'échelle de la Planète.

Contrairement aux modèles classiques, les deux chercheurs ont simultanément tenu compte de la convection du manteau, de la topographie et des différences de densité au sein de la lithosphère, des paramètres qui régissent les interactions unissant ces deux couches. Cet outil pourrait être utilisé pour établir des prévisions de séisme à long terme avec une précision inégalée à ce jour.

Des prévisions de tremblement de terre mais pas seulement

Le modèle dynamique global permet aussi de quantifier les forces occasionnant les séismes. Leur importance et leur orientation peuvent en effet être déterminées en 3 dimensions entre la surface et 100 km de profondeur (en prenant en compte des variations de la viscosité du manteau jusqu'à 200 km sous le niveau de la mer).

Variations de la viscosité (exprimée en pascal.seconde) au sein de l'asthénosphère et de la lithosphère, déterminées grâce au modèle. Ce paramètre permet de prédire tous les autres avec une meilleure précision. En effet, les changements de viscosité modifient les interactions entre les plaques tectoniques et les couches sous-jacentes. © Gosh et Holt 2012, Science

Selon les auteurs, la vitesse de déplacement des plaques tectoniques est liée à plusieurs facteurs à la fois : la topographie et la morphologie de la lithosphère, et le couplage entre cette couche et le manteau. L'importance relative de ces deux paramètres varie en tout point de la Planète. Par exemple, le mouvement des plaques Inde et Nazca dépend principalement du couplage de la lithosphère avec le manteau. Ceux des autres plaques relèvent des deux paramètres à part égale.

Des forces de traction agissent sur les structures en mouvement. Selon le modèle, elles pourraient soit tirer les plaques dans la direction de leur déplacement (exemple : Nazca), soit en sens inverse (exemple : plaque du nord-ouest américain). Cette découverte pourrait relancer un débat sur le rôle de ces forces. Leur implication dans la résistance au déplacement des plaques serait un sujet fort controversé.

Pour valider les résultats, des comparaisons ont été effectuées avec des données prises sur le terrain. L'orientation et la vitesse de déplacement des plaques coïncident avec des observations faites grâce à l'utilisation de données GPS. Les zones de contraintes et le sens des forces en jeu ont été prédits de manière tout à fait satisfaisante, comme le confirment les failles présentes à la surface de la Terre. Le modèle a également défini les lieux où des montagnes sont en cours de formation (zone de déformation) avec précision.

Ce modèle semble avoir fait ses preuves. Il faut souligner qu'il permettrait de prévoir les séismes au niveau des zones de contact entre plaques (90 % des cas), mais aussi au sein même des plaques (10 %). Peut-être pourrons-nous un jour prévoir les séismes à court terme ?

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