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Le séisme de Sumatra serait dû à un mécanisme jusque-là inconnu

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La puissance exceptionnelle du grand séisme de Sumatra qui ébranla l'Indonésie le 26 décembre 2004, provoquant un raz-de-marée catastrophique, est aujourd'hui mieux comprise. L'interface qui s'est brisée entre les deux plaques se trouve transitoirement dans le manteau de la plaque plongeante. Ce tremblement de terre pourrait être considéré à l'avenir comme l'exemple d'une nouvelle catégorie de séismes.

Carte de la zone étudiée. Les terres émergées sont représentées en gris. Source : CNRS/Nature

A la suite du grand séisme de Sumatra, dont la magnitude atteignit 9,3 et provoqua le déferlement d'un tsunami sur les côtes indonésiennes en faisant plus de 250.000 victimes, le programme international Sager (Sumatra-Andaman Great Earthquake Research) de recherches sur le risque sismique le long de la zone de subduction de Sumatra-Andaman. L'étude, dirigée par des chercheurs de l'Institut de physique du globe de Paris (INSU-CNRS, Paris Diderot, UPMC) et à laquelle collaborent une cinquantaine de scientifiques du monde entier, est focalisée sur une zone de 600 km le long de la faille, depuis Sumatra jusqu'à Nicobar, où le maximum de déplacement s'est produit durant le séisme.

Quatre campagnes océanographiques ont été organisées à bord des navires le Marion Dufresne (IPEV), le Geco Searcher (Schlumberger) et le Baruna Jaya VIII (LIPI). La multinationale Schlumberger (anciennement Société de Prospection Electrique) a mis à la disposition des scientifiques du programme, durant deux semaines entre Bali et Singapour (du 13 au 27 juillet 2004), d'importants moyens de sismographie par réflexion profonde et une équipe technique spécialisée dans l'acquisition et le traitement de ce type de données.

Profil de la zone de subduction et du secteur affecté par le séisme de Sumatra. Cliquer pour agrandir. Source : CNRS/Nature

Failles chevauchantes

Habituellement, les grands séismes du type Sumatra surviennent lorsqu'une plaque plongeante en subduction, restée bloquée plusieurs siècles par la plaque qui la surmonte, se libère soudainement et engendre des mouvements verticaux du sol pouvant atteindre une ampleur de plusieurs dizaines de mètres sur des milliers de kilomètres carrés. Le tremblement de terre qui en résulte peut alors provoquer un chaos sur les zones côtières environnantes. Mais ce type de séisme survient en mer, et ne peut donc être étudié par les méthodes conventionnelles terrestres, comme dans la chaîne himalayenne par exemple.

Les images sismiques en haute résolution de la zone du séisme, montrant le sous-sol jusqu'à 40 kilomètres de profondeur, indiquent que la croûte océanique en subduction ainsi que le Moho, c'est-à-dire la limite entre la croûte et le manteau, sont sectionnés par plusieurs failles chevauchantes plongeant vers le nord-est, paraissant enracinées dans le manteau. Elles se prolongent vers la surface jusque dans les sédiments qui tapissent le plancher océanique, et sont associées à des escarpements qui modélisent le fond marin.

Interprétation de la structure profonde de la zone de subduction après le séisme de Sumatra. Cliquer pour agrandir. Source : CNRS/Nature

Cela implique que ces failles sont actives et atteignent le fond de l'océan. La manifestation de répliques séismiques superficielles, associées à des chevauchements à forte incidence près du front de subduction, confortent les observations.

Ces résultats indiquent l'existence d'un couplage fort, apte à briser les roches du manteau, et qui peut intervenir dans l'initiation d'un évènement puissant potentiellement générateur de tsunamis exceptionnels.

L'évènement de Sumatra pourrait fort bien, à l'avenir, être considéré comme l'archétype d'une nouvelle catégorie de séismes provoqués par des chevauchements fracturant le manteau dans des contextes géodynamiques particuliers tels que les zones de subduction ou les grandes chaînes de collision comme l'Himalaya. Ces « méga-séismes du manteau », de magnitude 9 à 10, développeraient des forces bien plus importantes que ceux qui affectent les failles de la croûte.

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