Une nouvelle théorie relie les séismes lents et rapides

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Publié le 9 décembre 2022 Mis à jour le 13 décembre 2022
Date(s)

le 28 novembre 2022

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Dans un article publié le 28 novembre 2022 dans Nature Communications, Huihui Weng et Jean-Paul Ampuero, deux chercheurs d’Université Côte d'Azur, de l'Institut de Recherche pour le Développement (IRD) et de l'Université de Nanjing, proposent un nouveau modèle pour élucider les liens fondamentaux entre les séismes lents et rapides.

Les séismes réguliers libèrent brusquement l'énergie élastique accumulée sous terre et émettent de fortes ondes sismiques, tandis que les séismes lents ("slow slip events") agissent silencieusement sans ondes sismiques détectables. Étant donné que les glissements lents se produisent dans le monde entier et qu'ils pourraient déclencher des séismes dévastateurs, les géophysiciens sont particulièrement intéressés par la compréhension de leur mécanique fondamentale et de leur relation avec les séismes rapides et destructeurs. Une pièce du puzzle non encore résolue est la relation empirique entre la magnitude et la durée des deux types de séismes : on ne sait toujours pas si cette relation est similaire pour les glissements lents et les séismes réguliers.
 

Mécanique générale des séismes lents et rapides

Les chercheurs ont découvert que les tremblements de terre lents et rapides peuvent être expliqués par une nouvelle théorie de la mécanique dynamique de la rupture. Cette théorie tient compte d'un ingrédient essentiel qui manquait dans les modèles et expériences précédents, la "profondeur sismogénique finie" : la partie de la faille qui glisse lors d'un grand événement a une étendue limitée en profondeur, plus courte que sa longueur horizontale. Les prédictions du nouveau modèle sont étayées par des validations par rapport à des simulations et des observations de séismes.
Les travaux permettent de comprendre comment les séismes peuvent développer un large spectre de vitesses de rupture, depuis les vitesses arbitrairement lentes jusqu'aux vitesses des ondes sismiques. "La vitesse de rupture, c'est-à-dire la vitesse à laquelle un séisme se propage sur une faille, est un facteur important qui contrôle la gravité d'un séisme : plus il est rapide, plus il secoue fort", note Jean-Paul Ampuero, sismologue à l'IRD et à Université Côte d’Azur en France. En particulier, le nouveau modèle montre comment la vitesse de rupture des séismes est contrôlée par un nombre non dimensionnel issu du bilan énergétique : le rapport entre l'énergie élastique disponible et l'énergie dissipée par le glissement de la faille.
Le modèle réconcilie également les observations débattues de la relation entre la magnitude et la durée des événements de glissement lent. Il explique comment cette relation peut être similaire à celle des séismes réguliers lorsqu'on se concentre sur les événements d'une seule région, mais radicalement différente lorsqu'on combine les observations de plusieurs régions.
"Une application prometteuse de ce modèle est qu'il fournit un nouveau cadre pour expliquer comment des séismes silencieux peuvent conduire à des séismes rapides et destructeurs", souligne Huihui Weng, actuellement professeur associé à l'université de Nanjing en Chine.

Cette étude a été financée par le programme UCAJEDI.
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