Le 11 avril 2012, un séisme de magnitude 8, 6 dans l'océan Indien a secoué la côte de Sumatra. Seulement un jour plus tard, à 6 230 km (3 900 milles) - des sismologues ont détecté une série de plus petits trembleurs qui secouaient la côte est du Japon.
Mais ce n’était pas une réplique, ces petits grondements qui se produisent généralement à la suite d’un événement sismique intense. Pourtant, les deux tremblements de terre pourraient encore être liés, selon une équipe de chercheurs des laboratoires nationaux de Los Alamos.
Les tremblements de terre se produisent lorsque des morceaux de la croûte terrestre se glissent les uns sur les autres, sont étirés ou compressés. Les points de contact sont appelés des défauts (essentiellement des fissures). Le stress s'accumule et finit par être relâché, entraînant un mouvement brusque. Après un tremblement de terre, la région touchée peut bien sûr subir des répliques sismiques. Par exemple, le tremblement de terre de Tohoku en 2011 a rapproché de 13 pieds certaines parties de l'île de Honshu des États-Unis.
Selon la recherche publiée aujourd'hui dans la revue Science Advances, de grands séismes peuvent également déclencher des tremblements plus petits sur une partie éloignée du globe en modifiant la façon dont la roche réagit au stress.
"Quel que soit le type de faille, vous avez tout, des roches fracturées aux matériaux granulaires", explique Andrew A. Delorey, géophysicien aux Laboratoires nationaux Los Alamos, qui a dirigé la récente étude. "Quand vous secouez cela, la manière dont la force est transmise va changer."
Un séisme important et lointain déclenchera-t-il une autre faute, de la même manière que le séisme survenu dans l’océan Indien au Japon, dépend de nombreux facteurs: la quantité d’activités qui a déjà eu lieu, le stress que la faille a déjà enduré et le type de matériau contenu dans la faille elle-même .
Les tremblements de terre et les failles viennent en plusieurs variétés. Aux failles des plaques, les failles génèrent des tremblements de terre, car elles ne glissent pas toujours les unes sur les autres. En Californie et dans l'océan Indien au large de Sumatra, les plaques glissent les unes contre les autres latéralement; c'est ce qu'on appelle une faute de glissade. Au Japon, la plaque du Pacifique est enfoncée sous celle qui transporte les îles principales et cette limite est une faille de type convergent.
La zone étudiée par Delorey est constituée de failles dites "normales", c'est-à-dire des zones dans lesquelles la croûte s'étire et se brise, et dont les deux côtés de la faille montent et descendent l'un par rapport à l'autre.
Un séisme envoie des ondes sismiques à travers la roche environnante et ces ondes peuvent parcourir et parcourent de grandes distances. (C’est l’une des raisons pour lesquelles les détecteurs sismiques peuvent détecter à la fois les séismes et les essais d’armes nucléaires même s’ils sont très éloignés). L’étude de Los Alamos postule que ces vagues agitent les rochers dans les zones situées immédiatement autour des failles, ainsi que les failles elles-mêmes, modifient la façon dont le matériau de la faille réagit au stress.
Une bonne analogie est un tas de gravier: selon sa forme initiale, la forme qu’il prend après le tremblement sera différente et avec elle, la manière dont il transmettra la force, dit Delorey.
S'il y a eu beaucoup d'activités sismiques récentes dans une zone de failles, celles-ci peuvent être soumises à plus de stress très rapidement - c'est ce qui s'est passé au Japon. Une onde sismique supplémentaire peut les pousser au-dessus de la surface et les faire glisser, provoquant un séisme secondaire.
Dans ce cas, la vague sismique du séisme dans l’océan Indien a touché le rocher déjà soumis aux pressions du Japon, qui avait subi le séisme de Tohoku d’une magnitude de 9, 0 seulement un an auparavant.
Dans le cadre de cette étude, l'équipe de Delorey a examiné deux petits tremblements de terre survenus près de la côte est du Japon 30 et 50 heures après le séisme dans l'océan Indien. Les temblors eux-mêmes étaient relativement doux, de magnitude 5, 5 et 5, 7, respectivement - les gens à terre ne les auraient pas remarqués.
Les tremblements de terre ont eu lieu l'un après l'autre, décrivant un chemin menant directement à l'épicentre du séisme dans l'océan Indien. Mais les chances étaient contre cette tendance, avec seulement une chance sur 358 qu'elles se produisent par hasard, selon l'étude.
L’équipe a également constaté que l’activité sismique dans cette zone montrait généralement une forte augmentation juste après le séisme dans l’océan Indien, qui s’estompait après plusieurs jours. Delorey note qu'il a étudié la zone proche du Japon parce que la surveillance sismique y est exceptionnellement bonne, mais si son hypothèse est correcte, la même chose se produirait ailleurs dans le monde.
L'étude de Delorey n'est pas la première fois que quiconque a théorisé de grands séismes causant des tremblements de terre plus petits, mais cela n'a jamais été mesuré directement.
Cela ne signifie pas qu'un tremblement de terre à Sumatra ou ailleurs entraînera nécessairement des problèmes pour les résidents de Californie, par exemple, pas plus qu'un séisme lointain en provoquera toujours de plus petits ailleurs. Les modifications apportées aux défauts ne sont pas non plus permanentes. Les défauts peuvent retrouver leur force et leur résistance au glissement après des semaines ou des mois. Cela ne rend même pas une zone plus sujette aux tremblements, explique Delorey. "Cela dépend des propriétés du matériau."
Le véritable avantage de savoir que cela se produit est d'apprendre à connaître la structure des défauts. Les grandes ondes sismiques peuvent agir comme des radars: en étudiant ce qui leur arrive avant et après qu’elles aient déclenché des séismes ailleurs, il est possible de voir plus clairement la structure d’un système de failles. "Si nous voyons des tremblements de terre déclenchés, nous pouvons en apprendre davantage sur les facteurs de stress dus à cette faille", déclare Delorey. "Nous ne maîtrisons vraiment pas bien les changements temporels liés aux aléas sismiques. Ces études peuvent nous rapprocher un peu plus."
