Les populations qui vivent sur le pourtour du Pacifique, aux Antilles ...

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L E S S U B D U C T I O N S , Z O N E S À R I S Q U E SSerge LallemandGéodynamicienOn sait aujourd’hui que la subduction est un processus terrestre qui entraîneen profondeur des plaques lithosphériques et compense l’expansion desfonds océaniques. La surface de notre planète reste ainsi constante. Il a falluattendre la fin des années 1960 pour que la moisson d’observations géophysiquesdu fond des océans témoigne de la naissance de la croûte océaniqueaux dorsales. À partir de là, tout est allé très vite. Les plaques océaniquescréées aux dorsales devaient forcément plonger quelque part ! Le lien fut faitavec la découverte trente ans plus tôt, par le Japonais Wadati, de séismes profondsà la périphérie des océans. La théorie de la « tectonique des plaques »était née, révolutionnant notre approche de la dynamique terrestre ! Au premiermodèle global de Xavier Le Pichon en 1968, décrivant le mouvement desplaques à la surface du globe, a succédé une frénésie salutaire d’explorationocéanographique. Américains, Soviétiques et Européens ont rapidement dessinéles grandes lignes des marges actives, ainsi nommées à cause de l’intenseactivité sismique qui les caractérise. Depuis une trentaine d’années,d’autres nations sont entrées dans la course, dont le Japon, qui disposeaujourd’hui des outils d’exploration les plus performants. La France aussi qui,la première, conçut un submersible pour descendre à plus de 6 000 mètres etdont les premières plongées eurent lieu dans la fosse de Porto Rico en 1984.Dans les années 1980, les questions que l’on se posait au sujet des zones desubduction portaient sur leurs structures profondes, la manière dont étaient générésles séismes et le rôle des fluides, ce qu’il advenait des sédiments engouffrésdans les grandes fosses et l’importance du recyclage de matière dans le manteaudû à la subduction, la profondeur atteinte par les plaques lithosphériques,ou encore la source du magma des volcans typiques de ces régions.Traquer les plaques enfouiesÀ l’échelle du globe, les ondes émises par les séismes lointains permettent decartographier des anomalies de vitesse dans le manteau – on parle de tomographiesismique – qui nous renseignent sur le devenir des plaques plongeantes.Ainsi, certaines atteignent la base du manteau, tandis que d’autres semblentstagner entre 400 et 600 kilomètres. S’agissant des subductions, voirprofond revient à remonter dans le temps, un peu à la manière des astronomesavec leurs télescopes sauf que ceux des géophysiciens sont tournés vers l’intérieurde la Terre et s’appellent des sismomètres. Les vingt dernières années ontainsi livré une moisson d’images permettant de reconstituer le ballet des plaques.Risque sismique majeurParallèlement et plus près de la surface, les scientifiques scrutent dans lemoindre détail les zones de subduction à l’origine des séismes les plus destructeurs.Celui de Sumatra, en décembre 2004, combiné à un gigantesquetsunami, a coûté la vie à plus de 220 000 personnes. Il faut savoir que plus de90 % de l’énergie sismique est dissipée le long des frontières de plaquesen subduction.6 7
llllllllllllllll2 - L E S A B Y S S E STERRE, PLANE TE MYSTERIEUSEU Cette image sous-marine de la fosse deSumatra prise lors de la campagne Sumatra-Aftershocks en 2005 montre bien à gauche(couleur verdâtre) le prisme de sédiments plisséssur le fond océanique par l'enfoncement de laplaque indienne sous l'Indonésie. On comprend,à voir ce paysage tourmenté, que nos montagnespuissent présenter des plis, des fractures.▲▲ ▲▲ ▲▲ll▲lll▲ ▲ll l▲ ▲l llIle Siberut▲l l l l▲l▲▲ ▲Rétro-chevauchement côtierGlissement▲ ▲ ▲ ▲▲▲BassinPiggyback▲▲lllll l▲ll lll▲lCanyon▲l l lll llll lllll lll ll lll ll l l lll ll ll l l▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲▲▲▲▲l lRétro-chevauchement principallll ll ll▲ll▲▲▲ ▲▲▲Glissement▲l llll lSurrection▲ ▲▲ ▲ ▲u Vue sous-marine du flanc ouest de l'île Siberut.Les traits rouges signalent les failles chevauchantesassociées à la subduction de la plaque indienne sousl'Indonésie. Les traits noirs avec barbules délimitentles zones de glissements de terrain dus au séisme deSumatra (2004).Il y a deux raisons à cela : le frottement de deux plaques « froides » et l’extensionde la surface de contact. Mettons de côté les séismes « profonds » ou« intermédiaires » d’un type bien particulier. Pour qu’il y ait séisme à l’interfaceentre les plaques, il doit y avoir frottement, et pour cela, la température des rochesne doit pas excéder 350 à 450 °C, parce que, au-delà, elles deviennent ductiles.Par ailleurs, la magnitude d’un séisme dépend de l’extension de la ruptureet de la quantité de glissement. Les zones de subduction offrent à la fois lacontinuité nécessaire à la propagation de la rupture – 1600 kilomètres depuisSumatra jusqu’en Birmanie le 26 décembre 2004 – et la bonne gamme de températuresgrâce aux plaques qui, en s’enfonçant, refroidissent l’interface et augmententainsi la surface de frottement. La communauté internationale et leséquipes françaises se sont mobilisées après ce séisme historique. Le mouvementcosismique (pendant le séisme) et postsismique (après le séisme) a pu êtredécrit précisément grâce aux stations GPS installées dans la région avant l’événement.La structure de la marge a été cartographiée jusqu’à des profondeursde 30, voire 40 kilomètres, alimentant ainsi des modèles de déformation confrontésensuite aux temps d’arrivée et aux amplitudes du tsunami. L’intégration detoutes les observations permet de reproduire la séquence d’événements à l’originede la catastrophe et donc de mieux se préparer à la suivante.Confrontés aux 67 000 kilomètres de zones de subduction, les chercheursconcentrent leurs investigations sur les marges actives présentant les plusgrands risques : le Japon, le Chili, etc. L’objet de leur attention est l’interfacede frottement entre les plaques : la « zone sismogène ». Cette interface complexeprésente des zones « d’aspérités » où le glissement est instable et générateurde séismes, d’autres zones stables glissant sans séisme, d’autres enfinqui peuvent passer d’un mode à un autre. On pense que les séismes se déclenchentà partir des aspérités et se propagent le long des zones de glissement stable.C’est pourquoi il est important d’établir une carte précise de leur distribution,comme c’est le cas par exemple au Japon. Les progrès de l’imageriegéophysique indiquent que les reliefs océaniques (failles, édifices volcaniques,plateaux) jouent un rôle essentiel dans le couplage et la localisation des séismesde subduction. Ils peuvent tout à la fois servir d’aspérités qui concentrent descontraintes pouvant déclencher un séisme, et de barrière à la propagation de larupture. Des missions de forages océaniques profonds en travers de la marge suddu Japon ont démarré à l’automne 2007, avec la participation des équipes françaises.L’objectif est d’atteindre, grâce aux capacités exceptionnelles du navirejaponais Chikyu, la zone sismogène à une profondeur de 6 kilomètres sous lefond de l’océan. Les informations attendues seront précieuses pour la compréhensiondes mécanismes de rupture dans les zones de subduction.Comme si cela ne suffisait pas, la population se concentre au-dessus de ceszones, le plus souvent côtières, à forte activité économique et touristique, où,au risque sismique, s’ajoute le risque volcanique. En effet, les plaques en6 8
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