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Le grand séisme de Sumatra aurait affecté le manteau de la plaque indienne
Le séisme de Sumatra (magnitude 9.3), qui ébranla l'Indonésie le 26 décembre 2004 et provoqua un raz-de-marée sur le pourtour des côtes du sud-est asiatique, faisant plus de 250.000 victimes, fut le troisième séisme majeur des 50 dernières années. La surface rompue au contact des deux plaques en subduction fut gigantesque : 150 x 1.300 km. Pour les scientifiques du programme SAGER (Great Andaman Sumatra Earthquake Research), dirigé par des chercheurs de l'Institut de physique du globe de Paris (INSU-CNRS, Paris Diderot, UPMC), la puissance exceptionnelle de ce séisme résulte du fait que l'interface qui s'est brisée entre les deux plaques se trouve localement, et transitoirement, dans le manteau de la plaque plongeante. Cette découverte, qui va à l'encontre des schémas admis, est basée sur l'obtention d'images sismiques sans précédent de la plaque en subduction. Cette étude est publiée dans la revue Nature Geoscience d'octobre 2008.
Communiqué de presse INSU-IPGP
Carte structurale de la zone d'étude. Les terres émergées sont en gris. D'après Singh et al. © Nature
Les grands séismes de ce type surviennent lorsque le glissement d'une plaque plongeante en subduction, localement bloquée pendant plusieurs siècles par la plaque qui la surmonte, est soudainement libéré. Des mouvements verticaux du sol de plusieurs dizaines de mètres sur des milliers de kilomètres carrés peuvent alors se produire et causer un chaos des zones côtières environnantes. Ces séismes surviennent en mer et ne peuvent donc pas être étudiés avec les méthodes utilisées à terre, comme dans la région Himalayenne par exemple.
Après le grand séisme de Sumatra, le programme international SAGER (voir ici), financé par l'ANR, le Ministère des affaires étrangères, en partenariat avec la compagnie Schlumberger, les agences de recherche indonésiennes (LIPI et BPPT) et l'INSU, a permis la réalisation de quatre campagnes océanographiques à bord des navires Marion Dufresne (IPEV), Geco Searcher (Schlumberger), Baruna Jaya VIII (LIPI). La compagnie Schlumberger a mis à la disposition des scientifiques du programme, durant deux semaines entre Bali et Singapour (du 13 au 27 juillet 2004), d'importants moyens de sismique réflexion profonde et une équipe technique spécialisée dans l'acquisition de ce type de données.
Profil de sismique réflexion recoupant la zone de subduction et le secteur affecté par le séisme de Sumatra, 26 décembre 2004. D'après Singh et al. © Nature
Les images sismiques de haute résolution, ainsi obtenues jusqu'à 40 km de profondeur, montrent que la croûte océanique en subduction et le MOHO (limite entre croûte et manteau) sont sectionnés par plusieurs failles chevauchantes plongeant vers le nord-est, qui paraissent enracinées dans le manteau océanique, ce qui implique l'existence d'un grand chevauchement dans le manteau.
Près du front de subduction, ces failles profondément enracinées se prolongent vers la surface jusque dans les sédiments qui tapissent le fond de l'océan et sont associées à des plis et à des escarpements du fond marin. Ceci indique que ces failles sont actives et atteignent la surface du plancher océanique. L'occurrence de répliques séismiques superficielles, associées à des chevauchements de fort pendage près du front de la subduction, corroborent ces observations.
Interprétation de la structure profonde de la zone de subduction affectée par le séisme de Sumatra, 26 décembre 2004. D'après Singh et al. © Nature
Pris dans leur ensemble, ces résultats indiquent qu'un couplage fort, apte à briser les roches du manteau, intervient dans l'initiation d'un tel événement dont la puissance peut être génératrice de tsunami exceptionnels.
Il se peut que la catastrophe de Sumatra de 2004 soit considérée à l'avenir comme l'exemple d'une nouvelle catégorie de séismes. Des « méga-séismes du manteau » (9<10), rares mais exceptionnels par leur taille, dus à des chevauchements fracturant le manteau dans des contextes géodynamiques particuliers tels que les zones de subduction ou les grandes chaînes de collision comme l'Himalaya. Les forces impliquées sont alors bien plus importantes que celles qui affectent les failles de la croûte.
Dans les massifs ophiolitiques (ensembles de roches d'origine océanique), qui sont les témoins émergés d'anciennes zones de subduction, des écailles de manteau sont fréquemment collées à la croûte océanique sus-jacente. Ceci donne à penser que de tels séismes géants, bien que rares, jouent peut-être un rôle clé dans l'obduction des ophiolites (le fait qu'elles soient portées et intégrées au continent) le long des limites de plaques convergentes.
Source : Singh, S.C., Carton, H., Tapponier, P., Hananto, N., Chauhan, A.P.S., Hartoyo, D., Bayly, M., Moeljopranoto, S., Bunting, T., Christie, P., Lubis, H., Martin, J. Seismic evidence for broken oceanic crust in the 2004 Sumatra earthquake epicentral region, Nature Geoscience, 26 October 2008, doi :10.1038/ngeo336
Pour obtenir d'autres renseignements
Satish Singh, IPGP Paul Tapponnier, IPGP
