Comment un tremblement de terre devient un tsunami

Le mouvement entre les plaques continentales et océaniques au fond de la mer, appelés tremblements de terre de mégathrust, génère les secousses les plus fortes et les tsunamis les plus dangereux. Comment et quand ils se produisent, cependant, ont été mal compris jusqu’à présent, car le fond de l’océan est difficile d’accès pour les mesures.

Grâce aux nouvelles technologies, une équipe de recherche internationale, à laquelle participait également le professeur James Foster de l’Institut de géodésie de l’Université de Stuttgart, a pu pour la première fois effectuer des mesures au centimètre près dans une zone sous-marine sismique au large de Alaska. Les chercheurs ont rendu compte de leurs découvertes dans la revue spécialisée Avancées scientifiques.

Le tremblement de terre de Chignik du 28 juillet 2021 s’est produit à 32 km sous le fond marin au large des côtes de l’Alaska et, avec une magnitude de 8,2, a été le septième tremblement de terre le plus fort de l’histoire des États-Unis. Cela s’est produit parce que la plaque océanique du Pacifique glisse au-delà de la plaque continentale nord-américaine, provoquant ainsi une énorme poussée.

Dans la région peu peuplée, les dégâts causés par le séisme ont été limités. En général, cependant, ces tremblements de terre de méga-poussée ont un énorme potentiel destructeur dans la zone dite de subduction, c’est-à-dire la zone où les plaques tectoniques océaniques et continentales se rencontrent. En particulier, des vagues de tsunami peuvent être générées. Celles-ci ne sont pas très élevées à leur lieu d’origine, mais des heures plus tard et à plusieurs centaines ou milliers de kilomètres de distance, elles peuvent frapper les côtes comme un tsunami catastrophique et mettre en danger de nombreuses vies.

Malgré l’ampleur de ces risques naturels, les processus physiques pertinents impliqués dans les tremblements de terre de méga-chevauchement ne sont encore compris que dans une mesure limitée. Il est donc difficile d’estimer l’évolution spatio-temporelle des aléas couplés séisme et tsunami dans les zones de subduction.

Pour être en mesure de mieux prédire la probabilité qu’un séisme déclenche un tsunami, l’équipe de recherche dirigée par Benjamin Brooks du United States Geological Survey a examiné le fond marin au large de l’Alaska peu avant et environ 2,5 mois après le séisme de Chignik, à l’aide d’un système mondial de navigation par satellite. (GNSS), un système de positionnement acoustique et un navire robotisé.

Des planeurs de vagues autonomes permettent des mesures au centimètre près

Dans le projet, un rôle clé a été joué par les navires autonomes qui opèrent à la surface de l’eau. Ces soi-disant planeurs à vagues, au développement desquels le professeur James Foster de l’Institut de géodésie de l’Université de Stuttgart a également participé, sont équipés à la fois d’appareils de mesure GNSS et acoustiques.

La technologie moderne a permis des mesures des mouvements dans les zones de subduction au centimètre près et donc une image précise des processus de glissement compliqués et des failles. Une attention particulière a été accordée aux parties peu profondes des zones de glissement, car elles sont essentielles pour qu’un tsunami se produise ou non.

Les mesures ont été prises à une profondeur d’eau de 1 000 à 2 000 mètres. « Ce serait encore mieux si nous pouvions prendre des mesures à une profondeur d’eau de 3 000 à 4 000 mètres, directement au-dessus de la partie la moins profonde du système de failles », explique Foster.

Cependant, les systèmes géodésiques actuellement utilisés sur le fond marin ne peuvent pas être utilisés à ces profondeurs. Le chercheur sur les tsunamis est d’autant plus heureux qu’il pourra bientôt acquérir un appareil dont les capteurs permettent des mesures géodésiques à ces profondeurs. « Avec ce système, nous pourrons mesurer directement le mouvement du fond marin dans ces sections les plus profondes des failles tsunamigènes. »