Zone de subduction de Cascadia. Données dérivées de NaturalEarthData.com, 10 m de jeux de données. Projeté dans le NAD83 UTM 9N. Crédit :Wikimedia Commons
Une nouvelle recherche révèle que de grands tremblements de terre peuvent déclencher des glissements de terrain sous-marins à des milliers de kilomètres, des semaines ou des mois après le séisme.
Les chercheurs analysant les données des sismomètres de fond océanique au large de la côte Washington-Oregon ont lié une série de glissements de terrain sous-marins sur la zone de subduction de Cascadia, 80 à 161 kilomètres (50 à 100 miles) au large de la côte nord-ouest du Pacifique, à un séisme de magnitude 8,6 en 2012 dans l'océan Indien - plus de 13, 500 kilomètres (8, 390 milles) de distance. Ces glissements de terrain sous-marins se sont produits par intermittence pendant près de quatre mois après le séisme d'avril.
Des recherches antérieures ont montré que les tremblements de terre peuvent déclencher des tremblements de terre supplémentaires sur d'autres failles à travers le monde, mais la nouvelle étude montre que les tremblements de terre peuvent également déclencher des glissements de terrain sous-marins loin du séisme.
"L'hypothèse de base... est que ces glissements de terrain marins sont générés par les tremblements de terre locaux, " a déclaré Paul Johnson, océanographe à l'Université de Washington à Seattle et auteur principal de la nouvelle étude publiée dans le Journal of Geophysical Research:Solid Earth , un journal de l'American Geophysical Union. "Mais ce que dit notre journal, c'est 'Non, vous pouvez les générer à partir de tremblements de terre n'importe où sur le globe.'"
Les nouvelles découvertes pourraient compliquer les enregistrements de sédiments utilisés pour estimer le risque de tremblement de terre. Si des glissements de terrain sous-marins pouvaient être déclenchés par des tremblements de terre lointains, pas seulement ceux à proximité, les scientifiques peuvent avoir à déterminer si un tremblement de terre local ou lointain a généré les dépôts avant de les utiliser pour dater des événements locaux et estimer le risque sismique, selon les auteurs de l'étude.
Les glissements de terrain sous-marins observés dans l'étude sont plus petits et plus localisés que les glissements de terrain généralisés générés par un grand tremblement de terre directement sur la marge de Cascadia elle-même, mais ces glissements de terrain sous-marins générés par des séismes lointains peuvent encore être capables de générer des tsunamis locaux et d'endommager les câbles de communication sous-marins, selon les auteurs de l'étude.
La séquence des processus géologiques qui produisent le signal observé dans les sismomètres de fond océanique. D'abord, les secousses du tremblement de terre lointain (océan Indien) provoquent un glissement de terrain marin de sédiments sur la marge continentale escarpée. Ce flux descendant de sédiments entraîne l'eau de mer chaude de l'océan peu profond, produisant des anomalies de température lorsque les sédiments s'écoulent devant le sismomètre du fond de l'océan. Les anomalies de faible amplitude sont les ruptures de pente plus petites qui précèdent les grands pics de température des principaux courants de turbidité, similaire à ce qui est observé avec les glissements de terrain terrestres. Crédit :Université de Washington/accès libre
Un heureux accident
La découverte que les glissements de terrain de Cascadia ont été causés par un tremblement de terre lointain était un accident, dit Johnson.
Les scientifiques avaient placé des sismomètres de fond océanique au large de la côte Washington-Oregon pour détecter de minuscules tremblements de terre, et aussi pour mesurer la température et la pression des océans aux mêmes endroits. Lorsque Johnson a découvert les sismomètres lors d'une réunion scientifique, il a décidé d'analyser les données que les instruments avaient collectées pour voir s'il pouvait détecter des preuves de processus thermiques affectant les températures du fond marin, comme la formation d'hydrate de méthane.
Johnson et son équipe ont combiné les données de température du fond marin avec des données de pression et de sismomètre et des images vidéo d'instruments recouverts de sédiments de 2011 à 2015. De petites variations de température se sont produites pendant plusieurs mois, suivis par de grands pics de température sur une période de deux à 10 jours. Ils ont conclu que ces changements de température ne pouvaient être que des signes de multiples glissements de terrain sous-marins qui déversaient des sédiments dans l'eau. Ces glissements de terrain ont causé de la chaleur, les eaux peu profondes se densifient et descendent le long de la marge de Cascadia à la suite du séisme de magnitude 8,6 dans l'océan Indien le 11 avril. 2012, provoquant les pics de température.
La marge Cascadia s'étend sur plus de 1, 100 kilomètres (684 miles) au large de la côte nord-ouest du Pacifique du nord au sud, englobant la zone au-dessus de la zone de subduction sous-jacente, où une plaque tectonique glisse sous une autre.
Des pentes sous-marines abruptes de plusieurs centaines de pieds de haut bordent la marge. Les sédiments s'accumulent au sommet de ces pentes abruptes. Lorsque les ondes sismiques du tremblement de terre de l'océan Indien ont atteint ces pentes sous-marines abruptes, ils bousculaient les sédiments épais entassés au sommet des pentes. Cette secousse a provoqué la rupture de zones de sédiments et le glissement le long de la pente, créant une cascade de glissements de terrain tout le long de la pente. Les sédiments ne sont pas tombés d'un seul coup, de sorte que les glissements de terrain se sont produits jusqu'à quatre mois après le tremblement de terre, selon les auteurs.
Les pentes plus raides que la moyenne au large de la côte Washington-Oregon, comme celles du Canyon Quinault, qui descend 1, 420 mètres (4, 660 pieds) à des angles allant jusqu'à 40 degrés, rendent la zone particulièrement sensible aux glissements de terrain sous-marins. Les dépôts de sédiments épais amplifient également les ondes sismiques des tremblements de terre lointains. Les petites particules de sédiments se déplacent comme des ondulations en suspension dans le fluide, amplifier les ondes.
Diagramme schématique illustrant une rupture de talus sur une marge continentale causée par un séisme local ou distant, semblable à un glissement de terrain terrestre. Sur la partie supérieure de la marge continentale près du plateau continental peu profond, les secousses du tremblement de terre délogent les sédiments meubles, qui descend et entraîne l'eau de mer, devenant plus fluide et plus turbulente. Ce mouvement chaotique de fluide dans le flux de sédiments soutient le courant de turbidité, qui peut s'écouler sur des centaines de kilomètres une fois qu'elle atteint la plaine abyssale profonde. Crédit :NOAA/domaine public
"Donc, ces choses sont toutes amorcées, prêt à s'effondrer, s'il y a un tremblement de terre quelque part, " a déclaré Johnson.
Perturber l'enregistrement des sédiments
La nouvelle découverte pourrait avoir des implications pour les tsunamis dans la région et peut compliquer les estimations du risque de tremblement de terre, selon les auteurs de l'étude.
Les zones de subduction comme la marge de Cascadia sont à risque de tsunamis. Alors qu'une plaque tectonique glisse sous l'autre, ils s'enferment ensemble, emmagasiner de l'énergie. Quand les assiettes glissent enfin, ils libèrent cette énergie et provoquent un tremblement de terre. Non seulement ce mouvement soudain donne à l'eau au-dessus de la faille une énorme poussée vers le haut, il abaisse également la terre côtière à côté de lui à mesure que la plaque sus-jacente s'aplatit, rendant le rivage plus vulnérable aux vagues d'eau déplacée.
Les glissements de terrain sous-marins augmentent ce risque. Ils repoussent également l'eau de l'océan lorsqu'ils se produisent, qui pourrait déclencher un tsunami sur la côte locale, dit Johnson.
Les scientifiques utilisent également des enregistrements de sédiments sous-marins pour estimer le risque de tremblement de terre. En forant des carottes de sédiments au large et en calculant l'âge entre les dépôts de glissement de terrain, les scientifiques peuvent créer une chronologie des séismes passés utilisée pour prédire la fréquence à laquelle un tremblement de terre pourrait se produire dans la région à l'avenir et son intensité.
Un tremblement de terre au nord-ouest du Pacifique créerait des glissements de terrain sous-marins tout le long de la côte de la Colombie-Britannique à la Californie. Mais la nouvelle étude a révélé qu'un tremblement de terre lointain pourrait seulement entraîner des glissements de terrain jusqu'à 20 ou 30 kilomètres (12 à 19 miles) de large. Cela signifie que lorsque les scientifiques prélèvent des carottes de sédiments pour déterminer la fréquence des tremblements de terre locaux, ils peuvent ne pas être en mesure de dire si les couches de sédiments sont arrivées sur le fond marin à la suite d'un tremblement de terre distant ou local.
Johnson dit qu'un plus grand échantillonnage de carottes sur une plus large plage de marge serait nécessaire pour déterminer une lecture plus précise du dossier géologique et pour mettre à jour les estimations du risque de tremblement de terre.
