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Séisme au Népal : les données de la géophysique qui l'expliquent

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La région du Népal touchée par le séisme du 25 avril 2015 fait partie de la longue zone sismique du front himalayen. Elle est étudiée depuis plus de cinq ans par une collaboration internationale, dont des équipes françaises. Ces chercheurs avaient découvert les ruptures superficielles de deux grands séismes anciens, ceux de 1255 et 1934, à l'est de Katmandou, jusqu'ici réputés « aveugles ». Ils avaient aussi identifié la région située entre Katmandou et Pokhara comme la zone à plus haut risque actuel dans l'Himalaya népalais, susceptible de rompre dans un avenir proche. Voici leurs explications détaillées.

Schéma de la collision entre les plaques indienne et eurasienne, avec la fracture du front himalayen dans la région du Népal touchée par le séisme. Les précédents avaient eu lieu le long de cette fracture. Les géologues avaient relié deux grands événements anciens à cette même faille. © Idé

Le séisme de magnitude Mw 7,9 (magnitude de moment) qui a secoué la région de Katmandou en plein centre du Népal, samedi 25 avril 2015 à 11 h 41 heure locale (6 h 11 TU ou 8 h 11 heure de Paris), est survenu le long de la zone de collision entre les plaques Inde et Eurasie. Cette région est très étudiée, en particulier par collaboration entre le Népal, l'EOS à Singapour et des équipes françaises de sismotectonique du CEA, de l'IPGP et de l'IPGS.

L'Inde et le sud Tibet convergent à une vitesse d'environ 17 à 21 mm par an le long de l’Himalaya. Les contraintes accumulées par cette convergence sont relâchées périodiquement lors de séismes majeurs sur les failles du front himalayen, comme lors des séismes du Cachemire (Mw 7,6 en 2005), de l'Assam (M 8,6 en 1950), de Bihar-Népal (Mw 8,4 en 1934) ou encore de Kangra (Ms 7,8 en 1905). L'événement du 25 avril, qui a fait plus de 4.000 victimes, est donc un séisme continental majeur, le plus grand que le Népal ait connu depuis celui de 1934 qui avait fait alors plus de 15.000 victimes. Le bilan des dégâts en surface montre un ensemble d'immeubles écroulés à Katmandou. De nombreuses avalanches sont signalées jusque dans la haute chaîne de l’Himalaya.

La zone de collision entre les plaques Inde et Eurasie est délimitée sur cette carte de la région touchée par le séisme de magnitude Mw 7,9 du 25 avril, dont l’épicentre est situé à l’est de la capitale népalaise Katmandou. Les nombreuses répliques sont réparties sur une longueur de 150 km et une largeur de 50 km. © L. Bollinger et al.

Éléments connus sur le séisme

Cette crise sismique se déroule dans le contexte de la collision Inde-Eurasie. La vitesse de convergence entre l'Inde et l'Eurasie est de plus ou moins 4 cm par an dont environ 2 cm par an sont directement absorbés par la déformation au front de la chaîne himalayenne, principalement au niveau de la faille frontale appelée MFT (Main Frontal Thrust). Le reste de la déformation est répartie plus au nord, au Tibet, en particulier sur les grandes failles décrochantes qui découpent le plateau tibétain, elles aussi capables de générer des gros séismes, comme par exemple celui de Kokoxili de Mw 7,8 en 2001.

L'épicentre est localisé à mi-chemin entre Pokhara, l'une des villes les plus importantes du pays et un important centre touristique, et Katmandou, la capitale du Népal (latitude nord : 28,147 et longitude est : 84,708 selon l'USGS). La profondeur de l'hypocentre varie selon les sources entre 29 km (profondeur Scardec Geoscope) et moins de 10 km (USGS préliminaire). Le séisme a été suivi de nombreuses répliques, dont deux de Mw 6,6-6,7 dans la zone épicentrale et au nord-est de Katmandou, une douzaine de Mw 5-6 et nombreux Mw 4-5. Les répliques se répartissent sur une longueur de 150 km et une largeur de 50 km, à l'est de l'épicentre. Le mécanisme au foyer du séisme, déduit de l'analyse sismologique, indique un plan chevauchant très plat (pendage faible de 5 à 7°) vers le nord, de direction N104° E.

Coupe synthétique du front himalayen montrant la position du Main Frontal Thrust qui a rompu lors du séisme du 25 avril. La sismicité ambiante (magnitude 1 à 5) enregistrée au cours des dernières années, notamment au niveau de la rampe mi-crustale est aussi indiquée. Figure modifiée d'après l'article de L. Bollinger et al. publié dans le Journal of Geophysical Research en 2014 © L. Bollinger et al.

La position et la profondeur de l'hypocentre ainsi que la répartition des répliques suggèrent que la surface qui a rompu est de l'ordre de 150 km d'est en ouest sur 50 km du nord au sud et se serait propagée d'ouest en est, en direction de la zone qui avait glissé lors du séisme de 1934, ce qui pourrait expliquer les dégâts sévères dans la capitale népalaise. Cette disposition suggère également que la faille qui a rompu le 25 avril est fort probablement la partie subhorizontale du MFT (voir figure ci-dessus). Les déplacements attendus sont probablement de plusieurs mètres (à titre de comparaison les déplacements lors du séisme de Mw 7,6 de 2005 au Pakistan avaient atteint 10 mètres sur le plan de faille).

La question de savoir si le séisme a rompu la surface au niveau du MFT est ouverte. Des acquisitions en imagerie spatiale (Sentinel pour le radar et Spot+ Pleiades pour l'optique) ont été demandées dès samedi matin à l'Esa et au Cnes. Le séisme de 1934 avait, quant à lui, provoqué une rupture de surface avec un déplacement de 5 à 6 mètres, avec une surélévation d'un bord de la faille de 4 à 5 mètres sur une distance d'environ 150 km (article publié dans Nature Geoscience en 2013, Sapkota et al.).

Le front de l'Himalaya a connu de nombreux séismes plus ou moins bien documentés. Les équipes françaises (CNRS et CEA) en collaboration avec l'Eos (Earth Observatory of Singapore) de Singapour et les collègues népalais (Department of Mines and Geology) sont très actives sur ce sujet depuis plusieurs années.

Compilation des données paléosismologiques indiquant les séismes himalayens et la position du séisme de 2015, localisé entre la zone de rupture de 1934 et celle de 1505. Le séisme du 25 avril 2015 comble la lacune sismique entre les séismes de 1505 et de 1934. Il suit le séisme de 1934 (81 ans d’écart) comme probablement le séisme de 1344 avait suivi celui de 1255 (89 ans d’écart). © L. Bollinger et al.

Le séisme dans le contexte de la sismicité du Népal

Les travaux de paléosismologie récents ont permis de préciser l'image de la sismicité de l'est de l'arc himalayen, et notamment l'extension de la rupture associée au séisme de 1934 de Mw 8,2 qui avait déjà dévasté Katmandou. Ces mêmes travaux ont aussi permis de préciser la période du séisme précédent, en 1255, ainsi que les séismes antérieurs pour établir un temps de retour autour de 800 ans pour les grands séismes du front himalayen.

Le travail le plus récent de l'équipe CEA-IPGP (L. Bollinger et Y. Klinger) pour la France, Eos (P. Tapponnier) pour Singapour et DMG (S. Sapkota) pour le Népal, sur le bilan de moment sismique pour la région de Katmandou à partir des informations paléosismologiques et historiques et du taux de déformation régional indique que la région directement localisée entre les séismes de 1505 et 1934, qui n'avait rompu auparavant qu'en 1344 lors d'un séisme de magnitude de plus de 7,5 était proche de son seuil de rupture, ce qui vient d'être confirmé par celui de ce 25 avril 2015.

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