La croûte terrestre est sans cesse soumise à de fortes variations de contraintes et de pressions associées à la déformation tectonique et aux mouvements des plaques. L’augmentation et le relâchement brutal de ces contraintes le long des grandes structures tectoniques que représentent les failles engendrent des ondes sismiques qui se propagent à travers la croûte : il s’agit des tremblements de terre. Toute modification du champ de contrainte en profondeur peut donc influencer l’équilibre instable qui règne au niveau des plans de failles. Or, il semblerait que certains processus de surface comme les glissements de terrain soient capables de modifier les contraintes en profondeurs, affectant ainsi la sismicité des failles.
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L'érosion, la sédimentationsédimentation, les précipitations ou encore le gel/dégel représentent ce que l'on appelle en géologie les processus de surface. Lorsque nous observons un paysage, nous contemplons sans nous en rendre compte l'effet de ces processus, car ils modèlent durablement le paysage de la Terre. Certains de ces processus, comme les grands événements érosifs, sont capables de mobiliser de larges volumesvolumes de sédiments, entraînant ainsi des transferts de massemasse importants. C'est notamment le cas dans les zones montagneuses, soumises régulièrement à des éboulementséboulements et de grands glissements de terrain induits par de fortes précipitations ou des tremblements de terretremblements de terre.
Les processus de surface modifient le champ de contrainte en profondeur
Or, une étude récente menée par Louise Jeandet Ribes, géologuegéologue à l'Institut des Sciences de la Terre de Paris (ISTEP) a montré que la mobilisation de grands volumes de roches en surface pouvait modifier significativement le champ de contraintes dans le sol et affecter la sismicité des faillesfailles régionales. C'est ce qui s'est passé à Taïwan en 2009, suite au passage du typhontyphon Morakot. Les fortes précipitations avaient alors engendré de nombreux glissements de terrain, qui ont mobilisé un volume énorme de sédiments. Suite à ces événements érosifs, les scientifiques ont enregistré une augmentation de la fréquence des tremblements de terre dans la région durant les années qui ont suivi le passage du typhon. En modifiant la charge en surface, les grands mouvementsmouvements de terrain seraient donc capables d'influencer la sismicité régionale et de provoquer des séismes à court terme.
L’effet de la modification des contraintes sur la sismicité des failles
Grâce à des simulations numériquessimulations numériques, les chercheurs ont montré que des failles proches de l'état de rupture sont sensibles même à de très faibles variations de contraintes. Ainsi, de grands transferts de sédiments en surface associés à un événement érosif majeur et soudain provoquent une décharge sur le sol et une chute de la contrainte normale en profondeur. Ces événements seraient capables d'augmenter d'un facteur 2 la sismicité sur une faille déjà en surpression et localisée à deux kilomètres de profondeur. Les failles en surpression sont en équilibre instable et toute modification du champ de contrainte ambiant peut les mener à une rupture prématurée, entraînant une augmentation de la fréquence des tremblements de terre durant plusieurs années, comme ce qui a été observé à Taïwan suite au typhon Morakot.
Cette étude souligne les interactions fortesinteractions fortes qui existent entre la dynamique des failles et les processus de surface dits transitoires. En effet, contrairement aux maréesmarées et aux forçages hydrogéologiques et atmosphériques, les processus comme l'érosion et la sédimentation ne sont pas des événements périodiques. Ils engendrent donc des variations de contraintes dans le sol, capables de se cumuler avec le temps. Ces événements de surface sont donc à prendre en compte, car ils interviennent sur une période courte, inférieure au cycle sismique qui représente le temps (entre 1 et 1.000 ans) entre deux ruptures sur une faille soumise à la déformation tectonique. Ainsi, même si les forces tectoniques représentent le principal facteur de la sismicité des failles, des événements de surface peuvent venir influencer la rupture sismique.
Les glissements de terrain ne sont d'ailleurs pas les seuls événements transitoires capables d'influencer la survenue de tremblements de terre au niveau régional : la fontefonte des glaciers ou les activités humaines comme l'extraction de l'eau ou les activités minières sont également d'autres causes possibles. La question se pose notamment pour le séisme du Teil, survenu en Ardèche en 2019 et dont l'épicentreépicentre est localisé tout près d'une carrière de calcairecalcaire. D'une magnitudemagnitude 5, ce séisme a causé beaucoup de dégâts. Il a été engendré par une faille jusqu'à présent jugée inactive, tout près de la surface. Même si le débat reste ouvert, les nouveaux résultats montrent qu'une origine anthropique n'est pas à exclure pour ce séisme.
