Le risque de tsunami géant au Japon a peut-être augmenté lorsque l'angle d'une plaque descendante de la croûte océanique a diminué. En haut :la croûte océanique (à droite) glisse sous la croûte continentale à un angle raide, provoquant des failles (lignes rouges) dans les sédiments du fond marin entassés derrière. En bas :comme l'angle est peu profond, le stress est transféré aux sédiments empilés sur la croûte continentale, et des défauts s'y développent. Les points bleus indiquent les tremblements de terre qui en résultent. A gauche sur les deux images, le changement d'angle décale également la région où le magma alimentant les volcans est généré, poussant les éruptions plus à l'intérieur des terres. Crédit :Adapté d'Oryan et Buck, Géosciences de la nature 2020
Le 11 mars 2011, un séisme de magnitude 9 a frappé sous les fonds marins au large du Japon, le séisme le plus puissant à avoir frappé le pays à l'époque moderne, et le quatrième plus puissant au monde depuis le début de la tenue de dossiers moderne. Il a généré une série de vagues de tsunami qui ont atteint une hauteur extraordinaire de 125 à 130 pieds par endroits. Les vagues ont dévasté une grande partie du littoral peuplé du Japon, fait fondre trois réacteurs nucléaires, et tué près de 20, 000 personnes.
La cause évidente du tsunami :le séisme s'est produit dans une zone de subduction, où la plaque tectonique sous-jacente à l'océan Pacifique tentait de glisser sous la plaque continentale adjacente soutenant le Japon et d'autres masses continentales. Les plaques étaient en grande partie collées les unes contre les autres depuis des siècles, et la pression s'est accumulée. Finalement, quelque chose a donné. Des centaines de kilomètres carrés de fond marin se sont soudainement inclinés horizontalement à quelque 160 pieds, et poussé vers le haut jusqu'à 33 pieds. Les scientifiques appellent cela une méga-poussée. Comme une main agitée vigoureusement sous l'eau dans une baignoire, l'embardée s'est propagée à la surface de la mer et s'est traduite en vagues. Alors qu'ils approchaient des eaux côtières peu profondes, leur énergie concentrée, et ils ont grandi en hauteur. Le reste appartient à l'histoire.
Mais les scientifiques ont vite compris que quelque chose n'allait pas. Les tailles des tsunamis ont tendance à refléter les magnitudes des tremblements de terre à une échelle prévisible; Celui-ci a produit des vagues trois ou quatre fois plus grosses que prévu. Quelques mois plus tard, Les scientifiques japonais en ont identifié un autre, faille très inhabituelle à quelque 30 milles plus près du rivage qui semblait s'être déplacée en tandem avec la méga-poussée. Cette faute, ils raisonnaient, aurait pu amplifier le tsunami. Mais exactement comment il s'est développé là-bas, ils ne pouvaient pas dire. Maintenant, une nouvelle étude dans la revue Géosciences de la nature donne une réponse, et un aperçu possible d'autres zones à risque de tsunamis démesurés.
Les auteurs de l'étude, basé à l'observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'université Columbia, ont examiné une grande variété de données recueillies par d'autres chercheurs avant et après le séisme. Cela comprenait des cartes topographiques des fonds marins, sédiments de forages sous-marins, et des enregistrements de chocs sismiques en dehors de la méga-poussée.
La faille inhabituelle en question est une faille dite d'extension, une faille dans laquelle la croûte terrestre est déchirée au lieu d'être rapprochée. Suite à la méga-poussée, la zone autour de la faille d'extension s'est déplacée d'environ 200 pieds vers la mer, et on y voyait une série d'escarpements de 10 à 15 pieds de haut, indiquant un coup, pause puissante. La zone autour de la faille d'extension était également plus chaude que le fond marin environnant, indiquant la friction d'un mouvement très récent; cela suggérait que la faille d'extension avait été secouée lorsque la méga-poussée a frappé. Cela aurait à son tour ajouté à la puissance du tsunami.
Les failles d'extension sont en effet courantes autour des zones de subduction, mais uniquement dans les plaques océaniques, pas les continentaux dominants, où celui-ci a été trouvé. Comment en est-il arrivé là ? Et, de telles caractéristiques dangereuses pourraient-elles se cacher dans d'autres parties du monde ?
Les auteurs du nouvel article pensent que la réponse est l'angle sous lequel la plaque océanique plonge sous le continent; ils disent qu'il s'est progressivement amenuisé au cours de millions d'années. "La plupart des gens diraient que c'est la méga poussée qui a causé le tsunami, mais nous et d'autres disons qu'il y a peut-être eu autre chose à l'œuvre en plus de cela, " a déclaré Bar Oryan, étudiant au doctorat de Lamont, l'auteur principal du journal. "Ce qui est nouveau ici, c'est que nous expliquons le mécanisme de développement de la faille."
Les chercheurs disent qu'il y a longtemps, la plaque océanique descendait à un angle plus raide, et pourrait tomber assez facilement, sans perturber le fond marin sur la plaque continentale dominante. Toute faille d'extension était probablement confinée à la plaque océanique derrière la tranchée, la zone où les deux plaques se rencontrent. Puis, il y a peut-être 4 ou 5 millions d'années, il semble que l'angle de subduction ait commencé à diminuer. Par conséquent, la plaque océanique a commencé à exercer une pression sur les sédiments au sommet de la plaque continentale. Cela a poussé les sédiments dans un énorme, bosse subtile entre la tranchée et le rivage du Japon. Une fois que la bosse est devenue assez grosse et compressée, il devait se casser, et c'est probablement ce qui s'est passé lorsque le tremblement de terre de méga-poussée a secoué les choses. Les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour montrer comment des changements à long terme dans le pendage de la plaque pouvaient produire des changements majeurs dans la déformation à court terme lors d'un tremblement de terre.
Il existe plusieurs sources de preuves. Pour un, les matériaux prélevés dans les forages avant le séisme montrent que les sédiments ont été pressés vers le haut à mi-chemin entre le sol et la tranchée, tandis que ceux qui étaient plus proches à la fois de la terre et de la tranchée s'étaient affaissés, comme ce qui pourrait arriver si l'on posait un morceau de papier à plat sur une table et que l'on poussait lentement dessus depuis les côtés opposés. Aussi, les enregistrements des répliques au cours des six mois qui ont suivi le grand séisme ont montré des dizaines de séismes de type faille d'extension recouvrant le fond marin au-dessus de la plaque continentale. Ceci suggère que la grande faille d'extension n'est que la plus évidente; la souche était libérée partout en plus petit, tremblements de terre similaires dans les zones environnantes, alors que la bosse se détendait.
Par ailleurs, sur terre, Le Japon abrite de nombreux volcans disposés en un arc nord-sud soigné. Ceux-ci sont alimentés par du magma généré à 50 ou 60 miles de profondeur, à l'interface entre la dalle sous-jacente et la plaque continentale. Au cours des mêmes 4 à 5 millions d'années, cet arc a migré vers l'ouest, loin de la tranchée. Étant donné que la génération de magma a tendance à avoir lieu à une profondeur assez constante, cela ajoute à la preuve que l'angle de subduction s'est progressivement réduit, repoussant la zone génératrice de magma plus à l'intérieur des terres.
Le géophysicien et coauteur de Lamont, Roger Buck, a déclaré que l'étude et les précédentes sur lesquelles elle s'appuie ont des implications mondiales. "Si nous pouvons aller voir si l'angle de subduction monte ou descend, et voir si les sédiments subissent ce même genre de déformation, nous pourrions être mieux en mesure de dire où ce genre de risque existe, ", a-t-il déclaré. Les candidats à une telle enquête incluraient des zones au large du Nicaragua, Alaska, Java et d'autres dans les zones sismiques de la ceinture de feu du Pacifique. "Ce sont des domaines qui comptent pour des millions de personnes, " il a dit.
