PDF file - Laboratoire de Géologie de l'Ecole normale supérieure - Ens

Introduction
Au départ, ma problématique était d'ordre purement tectonique. Il s'agit de quantifier le
déplacement de grandes unités (plaques ou blocs), de déterminer leur niveau de rigidité et de
caractériser la vitesse sur leurs frontières: les failles. Pour quantifier convenablement le mouvement
d'un bloc il suffit de répartir quelques points de mesure avec une bonne couverture géométrique. Le
tout est d'être certain que les points de mesure sont représentatifs du mouvement du bloc rigide,
c'est à dire qu'ils sont éloignés des zones en déformation: en général les bordures des plaques. Il est
alors relativement facile de déterminer la vitesse angulaire de rotation des blocs échantillonnés, et
d'en déduire le mouvement relatif sur la faille qui les sépare. Lorsque l'on procède ainsi, la vitesse
mesurée est la vitesse instantanée des plaques, puisque mesurée à partir de la différence de position
sur un intervalle de temps très court. Mais si l'on accepte l'hypothèse que la vitesse d'une plaque est
constante sur une durée assez longue (au moins 100,000 ans), alors cette vitesse instantanée est
aussi la vitesse à long terme des plaques, et donc de la faille qui les sépare. La vitesse des failles
déterminée par GPS doit donc être comparable à la vitesse estimée sur des durées longues, que l'on
qualifiera de "géologiques". Par contre, il n'y a aucune raison que celle-ci corresponde à la vitesse
de la faille estimée sur des périodes plus courtes (de l'ordre ou inférieure à 10,000 ans) par les
méthodes de datations de décalages de quelques dizaines de mètres (réseau hydrographique ou
objets topographiques type volcans ou terrasses) ou encore par des tranchées destinées à mesurer le
décalage cumulé de quelques séismes historiques ou archéologiques. En effet, absolument rien
n'interdit qu'une faille accumule un déficit de glissement (trop peu de séismes, trop rares ou trop
petits) pendant un certain temps, puis qu'elle rattrape ce retard lors d'une succession de séismes
(plus gros ou plus fréquent) "anormaux". C'est seulement sur la moyenne d'un grand nombre de
cycles sismiques que la vitesse de la faille devient comparable à la vitesse relative des blocs
tectoniques. Une difficulté vient du fait que le nombre de cycles nécessaire à stabiliser la moyenne
est inconnu, et peut être très élevé. Il est parfaitement envisageable que la vitesse d'une faille
fluctue à très long terme avec des périodes plus lentes ou plus rapides que la moyenne et des
périodes d'accélération ou de décélération de plusieurs milliers d'années, voire plus. C'est sans
doute la rhéologie de la croûte terrestre qui contrôle ces paramètres, mais on peut sans risque
évoquer l'absence ou la présence de fluides, l'existence et la taille d'une zone de gouge, et partant:
l'âge lui même de la faille.
En tout état de cause, si l'on veut mesurer la vitesse actuelle d'une faille (afin d'estimer l'aléa
sismique qu'elle présente aujourd'hui par exemple), il est donc nécessaire de la mesurer directement
dans la zone de déformation. Cela ne suffira pas bien sur, puisqu'il faudra toujours savoir à quel
moment de son cycle sismique on se trouve, mais c'est par là qu'il faut commencer. Je me suis donc
trouvé amené à installer et mesurer des réseaux de plus en plus denses au voisinage des failles
(souvent sous formes de profils) de manières à quantifier profondeur de blocage et vitesse à grande
échelle. Pour cela, on fait le plus souvent l'hypothèse que la déformation répartie autour de la faille
obéit à une loi géométrique simple (en général une forme d'arctangente qui provient des propriétés
élastiques que l'on attribue à la croûte) et surtout qu'elle est constante dans le temps, du moins si
l'on est assez éloigné d'un séisme passé ou futur. Cette hypothèse est en général vérifiée au premier
ordre, mais de plus en plus souvent mise en défaut depuis que les mesures sont vraiment précises et
réalisées sur des périodes de temps qui s'allongent. Là où une droite passait assez bien entre
quelques points séparés par quelques années, il devient plus évident qu'une certaine courbure est
parfois présente dans des séries dépassant la décennie et tenues par un grand nombre de mesures. A
l'extrême, il se pourrait bien que la déformation en bordure de faille ne soit jamais constante dans le
temps, mais toujours décroissante entre deux séismes. C'est une difficulté pour la modélisation
élastique mais c'est peut être un futur outil pour la prévision sismique: Il suffirait alors de mesurer
la déformation en continu avec une très grande précision pour savoir à quel moment du cycle
sismique on se trouve. Ce raisonnement conduit à installer des réseaux GPS permanents plutôt qu'à
réaliser des campagnes de mesures à intervalles réguliers. Ce faisant, on se rend compte que le
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