La saison au cours de laquelle un tremblement de terre se produit pourrait affecter l'étendue de la rupture du sol et de la destruction que l'événement apporte, selon un nouveau regard sur deux tremblements de terre historiques qui se sont produits il y a environ 100 ans près d'Almaty, Kazakhstan.

Dans un article publié en Lettres de recherche sismologique , les chercheurs concluent que le séisme de Verny de magnitude 7,3 en juin 1887 et le séisme de Kemin de magnitude 7,8 de janvier 1911 ont probablement produit des secousses similaires. Cependant, le tremblement de terre de 1911 a causé beaucoup plus de défaillances au sol, probablement en raison d'une couche de sol gelée peu profonde qui était présente pendant les mois d'hiver.

La couche gelée peut avoir inhibé le drainage de l'excès de pression interstitielle à travers la surface pendant le tremblement de terre, provoquant une liquéfaction en profondeur. En effet, la couche gelée s'étendant à environ un mètre sous la surface "était une couche de scellant qui ne permettait pas à la pression interstitielle de se diffuser, " a expliqué Stefano Parolai, co-auteur de l'article à l'Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale en Italie.

Les résultats suggèrent que les sismologues devraient intégrer les différences saisonnières potentielles dans les caractéristiques du sol "lorsqu'ils effectuent des évaluations probabilistes de liquéfaction ou de défaillance du sol, " a ajouté le co-auteur Denis Sandron, également à l'Istituto Nazionale.

L'effet du sol gelé sur la déformation du sol est déjà calculé pour certains types d'infrastructures comme les oléoducs en Alaska, mais Parolai a déclaré que l'étude du Kazakhstan montre l'importance de prendre en compte ces effets dans les zones urbaines également, surtout quand cela peut devenir un effet saisonnier.

Le tremblement de terre de Verny (Verny est l'ancien nom d'Almaty) a détruit la quasi-totalité des bâtiments en pisé de la ville et tué 300 personnes en 1887. Le tremblement de terre de Kemin, qui a eu lieu à environ 40 kilomètres de Verny, causé une quantité surprenante de défaillance et de destruction généralisées du sol et 390 décès.

Parolai et ses collègues ont examiné les enregistrements historiques des deux tremblements de terre dans le cadre d'un projet plus vaste étudiant les effets de site et le risque sismique en Asie centrale dirigé par le Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences. Les deux tremblements de terre d'Almaty, y compris leurs effets secondaires tels que les glissements de terrain, « étaient très bien documentés par les expéditions du ministère des Mines de Russie et de la Société minière russe à l'époque, " a déclaré Parolai.

Les différences de rupture du sol entre les deux tremblements de terre ont laissé les chercheurs perplexes. Le fait que les deux tremblements de terre aient eu lieu à des moments différents de l'année a incité Sandron et ses collègues à se demander si le sol gelé pouvait avoir été un facteur de rupture du sol, comme les chercheurs précédents l'avaient noté pour le séisme du Grand Alaska de magnitude 9,2 en 1964.

Pour explorer cette idée, l'équipe de recherche a créé des simulations informatiques des tremblements de terre en utilisant différents modèles du profil du sol qui affecteraient la vitesse des ondes sismiques les traversant, ainsi que des données de température (plus de 100 ans d'enregistrements de température existent pour Almaty) pour déterminer s'il serait probable qu'il y ait une couche de sol gelée à faible profondeur en janvier.

L'un des autres défis, a déclaré le co-auteur Rami Alshembari, anciennement du Centre international de physique théorique en Italie et actuellement à l'Université d'Exeter au Royaume-Uni, était de trouver un moyen d'inclure des enregistrements de données de mouvements forts appropriés dans les simulations, puisque "bien sûr il n'y avait pas d'enregistrements numériques de ces deux tremblements de terre. Nous avons dû choisir les études les plus raisonnables et robustes pour l'entrée de mouvement fort, " s'arrêtant enfin sur les données tirées du séisme de magnitude 7,6 Chi-Chi à Taïwan en 1999, convenablement modifié, comme étant le plus similaire aux tremblements de terre d'Almaty.

Les modèles qui comprenaient une couche gelée d'un mètre de profondeur comme joint contre le drainage de la pression interstitielle étaient les mieux adaptés à la défaillance du sol observée lors du tremblement de terre de Kemin, ils ont conclu. Bien que les chercheurs aient soupçonné qu'une couche gelée pourrait être le coupable, Parolai a déclaré avoir été surpris par la force de l'effet.

Les résultats suggèrent que d'autres sismologues devraient tenir compte de la saisonnalité dans leurs études d'effet de site, il a noté. "Même dans des matériaux où nous ne nous attendrions pas à cet effet, en raison des conditions locales et des températures, cela pourrait arriver."

"Sans cette bonne documentation, nous n'aurions probablement pas remarqué cet effet, " a déclaré Parolai. "Cela nous dit que de bonnes données prises dans le passé peuvent être très précieuses dans 100 ans."