En attente de la rupture complète

En avril 2015, le Népal et plus particulièrement la région de la capitale Katmandou ont été violemment secoués. Un séisme de magnitude 7,8 a détruit des villages entiers, des voies de communication et des monuments culturels, tuant au total 9000 personnes.

Mais le pays pourrait être menacé par des séismes bien plus puissants, d'une magnitude de 8 ou plus. C'est ce que conclut un groupe de géologues de l'ETH Zurich à l'aide d'un nouveau modèle décrivant la zone de collision entre les plaques indienne et eurasienne dans la région de l'Himalaya. Gr?ce à leur modèle, les chercheurs de l'ETH menés par le doctorant Luca Dal Zilio du groupe du professeur Taras Gerya à l'Institut de géophysique ont pu simuler pour la première fois avec une haute résolution les cycles sismiques sur une coupe transversale de la zone de rupture.

Les fissures partielles accumulent davantage de tensions

"Lors du séisme de 2015, seule une partie du système de failles qui délimite les deux plaques continentales s'est rompue. La partie la plus avancée de la zone de rupture, proche de la surface, où la plaque indienne plonge sous la plaque eurasienne, ne s'est pas rompue et est toujours sous tension", explique Luca Dal Zilio, premier auteur d'une étude qui vient d'être publiée dans la revue spécialisée page externeNature Communications a été publiée.

Normalement, un séisme important dans les environs immédiats du foyer du tremblement de terre libère presque toutes les tensions qui se sont accumulées suite au déplacement des plaques. "Notre modèle montre que le séisme de Gorkha a certes réduit les tensions dans une partie de la zone de faille, mais qu'en revanche, les tensions ont même augmenté dans sa partie frontale, près du pied de l'Himalaya. Ce qui est apparemment paradoxal, c'est que les séismes "moyens" comme celui de Gorkha ne créent que les conditions d'un méga-séisme", explique Dal Zilio.

Des séismes de la magnitude du séisme de Gorkha ne peuvent détendre le système de rupture que dans les parties les plus profondes, sur des longueurs de 100 à 200 kilomètres. En contrepartie, de nouvelles tensions, encore plus importantes, s'accumulent dans les zones proches de la surface de la faille.

Selon les simulations de Dal Zilio et de ses collègues, deux à trois autres séismes de Gorkha sont nécessaires pour créer une tension suffisante pour un séisme de magnitude 8,1 ou plus. Lors d'un tel séisme, la zone de rupture se rompt sur une longueur d'au moins 200 kilomètres et sur toute la zone de profondeur jusqu'à la surface de la terre. Cela entra?ne finalement une détente complète sur ce segment du système de failles d'une longueur totale d'environ 2000 kilomètres.

Les données historiques prouvent que de tels méga-événements ont également eu lieu. En 1950, par exemple, le séisme dit d'Assam s'est produit avec une magnitude de 8,6, la zone de rupture s'est rompue sur plusieurs centaines de kilomètres de long et sur toute la zone de profondeur. En 1505, un gigantesque tremblement de terre a provoqué une rupture de la zone de rupture sur une longueur de 800 kilomètres.

Les cycles sismiques se superposent

"Avec ce nouveau modèle, nous nous rendons compte qu'il n'y a pas qu'une seule forme de séisme puissant dans l'Himalaya mais au moins deux, dont les cycles se superposent partiellement", explique Edi Kissling, professeur de sismologie et de géodynamique. Les super-séismes pourraient se produire avec une périodicité de 400 à 600 ans, tandis que les séismes "moyens" de type Gorkha pourraient avoir une fréquence de retour allant jusqu'à quelques centaines d'années. Comme les cycles se superposent, les chercheurs s'attendent à des séismes puissants et dangereux à intervalles irréguliers.

Les chercheurs ne peuvent toutefois pas prédire quand un autre séisme extrêmement important se produira. "Personne ne peut prédire les tremblements de terre, pas même le nouveau modèle. Mais nous pouvons mieux comprendre le risque sismique dans une région et prendre des mesures préventives en conséquence", explique le professeur de l'ETH.

Le modèle est bidimensionnel et à haute résolution. Il intègre en partie des résultats de recherche publiés après le séisme de Gorkha. Les simulations ont été calculées sur l'ordinateur central Euler de l'ETH Zurich. "Un modèle tridimensionnel serait certes plus précis et permettrait de tirer des conclusions pour les régions périphériques occidentales et orientales de l'Himalaya. Mais si l'on veut représenter l'ensemble des 2000 kilomètres de la zone de rupture, cela nécessite d'énormes capacités de calcul que même les supercalculateurs du CSCS n'offrent pas", explique Dal Zilio.

Des forces puissantes à l'?uvre

Là où se trouve le Népal, deux continents se rencontrent : l'Inde et l'Eurasie. La plaque indienne s'enfonce alors dans le manteau terrestre sous la plaque eurasienne. En raison de l'effet d'aspiration exercé par la plaque indienne plongeant dans le manteau, le sous-continent indien se déplace vers le nord à un rythme pouvant atteindre 4 centimètres par an.

En conséquence, les plaques se frottent les unes contre les autres le long du système de failles long de 2000 kilomètres, ce qui crée de grandes tensions. Lors d'un tremblement de terre, ces tensions se déchargent brusquement et les plaques sont alors brusquement déplacées les unes par rapport aux autres. C'est pourquoi des tremblements de terre très violents se produisent régulièrement au Népal et au pied sud de l'Himalaya.