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La zone de subduction de Cascadia, l’un des principaux phénomènes naturels à risque, se précise

Au large des côtes du sud de la Colombie-Britannique, de l’État de Washington, de l’Oregon et du nord de la Californie se trouve une bande de 600 miles de long où le fond de l’océan Pacifique plonge lentement vers l’est sous l’Amérique du Nord. Cette zone, appelée zone de subduction de Cascadia, abrite une mégafaille, un endroit où les plaques tectoniques se déplacent l’une contre l’autre d’une manière extrêmement dangereuse.

Les plaques peuvent se bloquer périodiquement et accumuler des tensions sur de vastes zones, avant d’être libérées lorsqu’elles s’affrontent finalement. Résultat : les plus grands tremblements de terre du monde, qui secouent à la fois les fonds marins et la terre, et génèrent des tsunamis d’une hauteur de 100 pieds ou plus.

Une telle faille au large du Japon a provoqué la catastrophe nucléaire de Fukushima en 2011. Des zones similaires existent au large de l’Alaska, du Chili et de la Nouvelle-Zélande, entre autres. À Cascadia, on estime que les grands tremblements de terre se produisent environ tous les 500 ans, à quelques centaines près. Le dernier s’est produit en 1700.

Les scientifiques s’efforcent depuis longtemps de comprendre les structures et les mécanismes souterrains de la zone de subduction de Cascadia, afin de délimiter les endroits les plus sensibles aux tremblements de terre, leur ampleur et les signes avant-coureurs qu’ils pourraient produire. Les scientifiques tentent plutôt de prévoir les probabilités de plusieurs scénarios, dans l’espoir d’aider les autorités à concevoir des codes de construction et des systèmes d’alerte pour minimiser les dégâts en cas de séisme.

Une nouvelle étude promet de faire progresser considérablement cet objectif. Un navire de recherche remorquant un ensemble d’instruments géophysiques de pointe le long de la quasi-totalité de la zone a produit la première étude complète des nombreuses structures complexes qui se trouvent sous le plancher océanique. Il s’agit notamment de la géométrie de la plaque océanique descendante et des sédiments sus-jacents, ainsi que de la composition de la plaque nord-américaine chevauchante. L’étude a été publiée dans la revue Science Advances.

« Les modèles actuellement utilisés par les organismes publics reposent sur un ensemble limité de données anciennes et de faible qualité datant des années 1980 », explique Suzanne Carbotte, géophysicienne marine à l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’université de Columbia, qui a dirigé les recherches. « La géométrie de la méga-croûte est beaucoup plus complexe qu’on ne le pensait auparavant. L’étude fournit un nouveau cadre pour l’évaluation des risques de tremblement de terre et de tsunami ».

Carte du sous-sol de la zone de subduction de Cascadia, montrant la profondeur de la faille entre la plaque Juan de Fuca, qui se déplace vers l’est, et la plaque nord-américaine. Le jaune/orange indique les faibles profondeurs ; le vert, les profondeurs plus importantes ; le bleu/violet, les profondeurs les plus importantes. Les lignes noires diagonales indiquent approximativement les divisions entre les différents segments de la zone. La ligne rouge ondulée à droite indique la limite vers la mer des roches continentales rigides qui sont apparemment à l’origine de la division de la zone en ces segments. Crédit : modifié à partir de Carbotte et al, Science Advances, 2024

Les données ont été recueillies au cours d’une croisière de 41 jours effectuée en 2021 par le navire de recherche de Lamont, le Marcus G. Langseth. Les chercheurs à bord du navire ont pénétré le plancher océanique à l’aide de puissantes impulsions sonores et ont lu les échos, qui ont ensuite été convertis en images, un peu à la manière dont les médecins créent des scanners intérieurs du corps humain.

L’une des principales conclusions est que la zone de faille mégathrust n’est pas une structure continue, mais qu’elle est divisée en au moins quatre segments, chacun d’entre eux étant potentiellement isolé des mouvements des autres. Les scientifiques ont longtemps débattu de la question de savoir si les événements passés, y compris le tremblement de terre de 1700, avaient rompu toute la zone ou seulement une partie – une question essentielle, car plus la rupture est longue, plus le tremblement de terre est important.

Les données montrent que les segments sont divisés par des caractéristiques enfouies, notamment de grandes failles, où les côtés opposés glissent l’un contre l’autre perpendiculairement au rivage. Cela pourrait permettre d’éviter que les mouvements d’un segment ne se répercutent sur le segment suivant.

« Nous ne pouvons pas dire qu’il est certain que seuls les segments individuels se rompront, ou que l’ensemble se rompra en même temps », a déclaré Harold Tobin, géophysicien à l’université de Washington et co-auteur de l’étude. « Mais cela met à jour la preuve qu’il y a des ruptures segmentées ».

Les images suggèrent également les causes de la segmentation : le bord rigide de la plaque continentale nord-américaine chevauchante est composé de plusieurs types de roches différentes, formées à des moments différents au cours de plusieurs dizaines de millions d’années, certaines étant plus denses que d’autres. Cette diversité des roches continentales fait que la plaque océanique entrante, plus souple, se plie et se tord pour s’adapter aux différences de pression sus-jacente. À certains endroits, les segments descendent à des angles relativement raides, à d’autres à des angles peu profonds.

Les chercheurs se sont concentrés sur un segment en particulier, qui s’étend du sud de l’île de Vancouver à l’État de Washington et se termine plus ou moins à la frontière de l’Oregon.

La topographie souterraine des autres segments est relativement accidentée, avec des caractéristiques océaniques telles que des failles et des monts sous-marins subductés qui frottent contre la plaque supérieure – des caractéristiques qui pourraient éroder la plaque supérieure et limiter la distance de propagation d’un tremblement de terre dans le segment, limitant ainsi l’ampleur du tremblement de terre. En revanche, le segment Vancouver-Washington est plutôt lisse. Cela signifie qu’il est plus susceptible de se rompre sur toute sa longueur en une seule fois, ce qui en fait potentiellement le tronçon le plus dangereux.

Dans ce segment également, le plancher océanique subducte sous la croûte continentale à un angle faible par rapport aux autres segments. Dans les autres segments, la majeure partie de l’interface entre les plaques, sujette aux tremblements de terre, se trouve au large, mais ici, l’étude a montré que l’angle de subduction peu profond signifie qu’il s’étend probablement directement sous la péninsule olympique de Washington. Cela pourrait amplifier toute secousse sur la terre ferme.

« Cela nécessite beaucoup plus d’études, mais pour des endroits comme Tacoma et Seattle, cela pourrait faire la différence entre une situation alarmante et une situation catastrophique », a déclaré M. Tobin.

Un consortium d’agences fédérales et étatiques et d’établissements universitaires a déjà commencé à étudier les données depuis qu’elles sont disponibles afin d’en tirer les conséquences.

En ce qui concerne le risque de tsunami, il s’agit encore d’un travail en cours », a déclaré Kelin Wang, chercheur au Service géologique du Canada, qui n’a pas participé à l’étude.

Le groupe de Wang utilise les données pour modéliser les caractéristiques du fond marin au large de l’île de Vancouver qui pourraient générer des tsunamis. (En général, un tsunami se produit lorsque le plancher océanique profond se déplace vers le haut ou vers le bas lors d’un tremblement de terre, envoyant une vague à la surface qui concentre son énergie et gagne en hauteur lorsqu’elle atteint les eaux côtières moins profondes). M. Wang a indiqué que ses résultats seront transmis à un autre groupe chargé de modéliser les tsunamis eux-mêmes, puis à un autre groupe chargé d’analyser les risques sur terre.

Des évaluations pratiques susceptibles d’affecter les codes de construction ou d’autres aspects de la préparation pourraient être publiées dès l’année prochaine, affirment les chercheurs. « Il y a beaucoup plus de complexité ici que ce que l’on pensait auparavant », a déclaré M. Carbotte.

Adaptation Terre Projects

Source : https://phys.org/

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