Des chercheurs découvrent deux épicentres lors du tremblement de terre de Noto du 1er janvier

Les sept premiers mois de 2024 ont été si riches en événements qu’il est facile d’oublier que l’année a commencé avec un tremblement de terre de magnitude 7,5 centré sous la péninsule de Noto au Japon le jour du Nouvel An. Le tremblement de terre a tué plus de 280 personnes et endommagé plus de 83 000 maisons.

Les géologues ont découvert que le tremblement de terre a commencé presque simultanément à deux endroits différents de la faille, permettant à la rupture sismique d’encercler et de percer une zone résistante de la faille appelée barrière. Ce mécanisme rare de « double initiation » a appliqué une pression intense des deux côtés de la barrière, entraînant une puissante libération d’énergie et des secousses importantes dans toute la péninsule de Noto.

Le séisme de Noto a été précédé par d’intenses essaims sismiques, qui sont des séquences de nombreux petits tremblements de terre pouvant parfois conduire à un événement catastrophique de plus grande ampleur. En utilisant des technologies sismiques et géodésiques avancées, l’équipe de recherche a analysé méticuleusement les mouvements à l’intérieur de la Terre pendant cet essaim qui a conduit au séisme.

L’étude, publiée dans la revue Scienceoffre un aperçu du rôle des barrières de faille, également appelées aspérités, dans la genèse des tremblements de terre, et contribuera à améliorer les évaluations des risques sismiques et les prévisions des futurs tremblements de terre.

Les tremblements de terre se produisent lorsque des fractures dans la croûte terrestre, appelées failles, permettent aux blocs de roches de chaque côté de la faille de se déplacer les uns à côté des autres. Ce mouvement est localisé et non continu le long de la ligne de faille, car celle-ci n’est ni régulière ni lisse, ce qui dissipe l’énergie et finit par arrêter le mouvement.

Une barrière est une zone rugueuse qui bloque les deux côtés d’une faille. Les barrières absorbent l’énergie du mouvement de la faille, la ralentissant ou l’arrêtant complètement. Mais la barrière ne peut absorber qu’une quantité limitée d’énergie et, dans les bonnes conditions, l’énergie accumulée provoque sa rupture violente, entraînant de fortes secousses. Une série de petits tremblements de terre ne suffira peut-être pas à briser une barrière, mais si un mouvement ultérieur beaucoup plus fort se produit sur la faille, la rupture de la barrière libérera toute cette énergie emmagasinée.

Sous la direction de Lingsen Meng, professeur associé de sciences de la terre, des planètes et de l’espace à l’UCLA, de Liuwei Xu, étudiant diplômé de l’UCLA et de Chen Ji, professeur de géophysique à l’UC Santa Barbara, une équipe internationale de chercheurs des États-Unis, de France, de Chine et du Japon a analysé des données géospatiales et des enregistrements d’ondes sismiques pour comprendre les relations entre l’essaim de petites secousses et le tremblement de terre plus important qui les a suivies. Ils ont identifié une barrière jusqu’alors inconnue dans la région de l’essaim.

À leur grande surprise, le séisme du Nouvel An a commencé presque simultanément à deux endroits différents de la faille. L’énergie de chaque endroit s’est déplacée vers la barrière, provoquant une rupture violente et des secousses extrêmement fortes.

« Le tremblement de terre a commencé à deux endroits et s’est propagé en cercles », a expliqué Meng. « Le premier a déclenché des ondes qui se sont propagées rapidement et ont déclenché un épicentre différent. Puis les deux parties se sont propagées ensemble vers l’extérieur et se sont rencontrées au milieu, là où se trouvait la barrière, et l’ont brisée. »

La mécanique ressemble au fait de plier un crayon aux deux extrémités jusqu’à ce qu’il se brise au milieu.

Cette découverte est surprenante car, bien que le processus d’initiation double, comme on le connaît, ait été observé dans des simulations, il est beaucoup plus difficile à observer dans la nature. Les mécanismes d’initiation double nécessitent des conditions parfaitement adaptées, qui peuvent être définies en laboratoire mais sont moins prévisibles dans le monde réel.

« Nous avons pu l’observer parce que le Japon dispose de très bonnes stations de surveillance sismique et que nous avons également utilisé des données GPS et radar satellite. Nous avons récupéré toutes les données que nous avons pu trouver ! C’est seulement grâce à toutes ces données réunies que nous avons obtenu une très bonne résolution sur cette faille et que nous avons pu entrer dans ces détails précis », a déclaré Meng.

La grande majorité des tremblements de terre ne disposent pas d’un tel niveau de données collectées, il est donc possible que les tremblements de terre avec des mécanismes d’initiation double soient plus courants que ne le pensent les géologues.

« Il se pourrait que grâce à une meilleure imagerie et à une meilleure résolution, nous en identifions davantage comme celui-ci à l’avenir », a déclaré Meng.

Les tremblements de terre à deux épicentres présentent un risque plus élevé de secousses plus fortes en raison des mouvements plus intenses. Le groupe de Meng prévoit d’étudier des scénarios futurs pour en savoir plus sur les conditions et les probabilités de ces tremblements de terre.

« Nos résultats soulignent la nature complexe du déclenchement des tremblements de terre et les conditions critiques qui peuvent conduire à des événements sismiques de grande ampleur », a déclaré Meng. « Comprendre ces processus est essentiel pour améliorer notre capacité à prédire et à atténuer les impacts des futurs tremblements de terre. »