Les tremblements de terre sont causés par le mouvement des plaques tectoniques qui composent la croûte terrestre. Au large des côtes de l’Alaska, la plaque du Pacifique s’enfonce sous la plaque nord-américaine, créant une pression énorme sur la faille Alaska-Aléoutiennes. Entre 2020 et 2021, les deux plaques ont glissé le long de cette faille, produisant une série de tremblements de terre, dont le tremblement de terre de Chignik, en Alaska, le 29 juillet 2021, qui a enregistré une magnitude de 8,2, le plus grand tremblement de terre sur le territoire américain en 58 ans.
Jeffrey Freymueller, professeur au College of Natural Science de la Michigan State University, fait des recherches sur ce tremblement de terre pour en savoir plus sur l’endroit exact où ce glissement s’est produit (et dans quelle mesure) afin de mieux comprendre le fonctionnement des failles et d’aider à évaluer le risque de futurs tremblements de terre et tsunamis. Freymueller est un expert internationalement reconnu en géodésie, ou l’étude de la taille et de la forme de la Terre, et est titulaire de la chaire dotée de la MSU pour la géologie de la Terre solide. Cette recherche est parue récemment dans la revue Les avancées scientifiques.
Quels sont les enjeux de l’étude de la faille Alaska-Aléoutiennes ?
Le plus grand défi est que la faille remonte à la surface au fond de l’océan, loin au large, et qu’il y a des kilomètres d’eau sur le chemin ! Nous devons mesurer comment la Terre a été déplacée en permanence par le tremblement de terre, et nous avons vraiment besoin de mesures qui soient faites juste au-dessus de la partie de la faille qui a glissé.
Sur terre, nous pouvons mettre en place des instruments de système de positionnement global ou de système de navigation par satellite (GPS et GNSS, respectivement) et enregistrer les positions des plaques assez facilement, mais la partie de la faille qui a glissé dans le tremblement de terre est située assez loin de atterrir. Les signaux radio des satellites GPS ne voyageront pas dans l’eau, donc pour obtenir des données, nous devons combiner le positionnement GPS d’une plate-forme flottante avec le positionnement acoustique ou par onde sonore de la même plate-forme par rapport à un ensemble de transpondeurs, qui captent et émettent des signaux sur le fond marin. Cette technique est appelée positionnement GPS-acoustique, et en répétant les mesures d’enquête avant et après le tremblement de terre, nous pouvons mesurer à quel point le fond marin s’est déplacé et l’utiliser pour mieux déterminer comment la faille s’est déplacée.
Pourquoi l’étude du tremblement de terre de Chignik, en Alaska, est-elle importante pour la recherche sismique ?
La chose la plus importante que nous ayons apprise est que le mouvement total sur le site GPS-acoustique offshore était beaucoup plus important que ce qui avait été prédit par les modèles précédents pour le tremblement de terre. Les grands tremblements de terre sont importants à étudier car ils produisent les mouvements les plus importants et provoquent les plus grands changements de stress au sein de la Terre. Cela signifie un signal important à mesurer pour nous, ce qui est toujours utile. Les mesures de position acoustique GNSS du mouvement du fond marin sont assez bruyantes car la vitesse du son dans l’eau est très sensible à la température de l’océan et varie beaucoup avec le temps. Cela signifie qu’il est difficile de mesurer la portée acoustique aussi précisément que nous pouvons mesurer la partie GPS. Ainsi, il est utile d’avoir un mouvement plus important à mesurer lorsque le niveau de bruit est élevé.
Comment cette recherche aide-t-elle à évaluer le risque de tsunami?
Cette recherche aide à évaluer les dangers et les risques. L’une des caractéristiques intéressantes de ce tremblement de terre est qu’il n’a PAS généré de grand tsunami. Pourquoi ne l’a-t-il pas fait ? La raison en est que la majeure partie du glissement sur l’interface entre les plaques s’est produite uniquement sur la partie de l’interface qui était encore assez profonde – le tremblement de terre ne s’est pas rompu jusqu’au fond marin ou même à proximité.
Mais nous avons vraiment besoin de savoir à quelle distance il s’est approché de la surface et si la partie la moins profonde de la faille qui n’a pas glissé lors de ce tremblement de terre est capable de le faire à l’avenir. Si c’est le cas, alors le risque d’un futur grand tsunami est élevé. Si la partie peu profonde de la faille ne glisse pas dans les tremblements de terre, mais rampe régulièrement, alors le risque d’un grand tsunami à partir de cette partie de la faille est beaucoup plus faible. Nous ne sommes toujours pas sûrs, mais nous en savons maintenant plus qu’auparavant sur ce qui s’est passé lors du tremblement de terre. Nous continuons à examiner d’autres données, et nous espérons que nous obtiendrons également plus de données GPS-acoustiques pour comprendre comment se comporte la partie la moins profonde de la faille.
Plus d’information:
Benjamin A. Brooks et al, glissade après mégathrust rapide et peu profonde du tremblement de terre de 2021 M8.2 Chignik, Alaska révélé par la géodésie du fond marin, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adf9299