Pourquoi la terre se liquéfie lors de certains séismes

Le paysage après un séisme change parfois d'apparence. La terre se déchire et donne naissance à des failles et autres crevasses, mais des phénomènes plus étranges apparaissent également dans certaines de ses occasions : le sol se liquéfie. Ainsi, une route carrossable se transforme en sables mouvants et piège les véhicules qui y passent, par exemple. Un processus déjà maintes fois observé mais pourtant mal compris, malgré les dégâts qu'il peut causer. Lorsqu'un tel phénomène se déroule juste sous un immeuble, il risque de s'affaisser et de s'effondrer.

Les scientifiques cherchent à comprendre et prédire les zones les plus susceptibles de devenir de la bouillie en cas de séisme. Une nécessité pour éviter de construire des barrages ou des tuyaux de gazgaz au milieu de territoires fragiles. Des modèles expérimentaux ont été conçus afin de reproduire en laboratoire les tenants et les aboutissants d'une telle liquéfactionliquéfaction.

Amy Rechenmacher, géologuegéologue à l'université de Californie du Sud (USC), à Los Angeles, les pense incorrects, car trop éloignés de la réalité. Les suppositions théoriques suggèrent que les terrains sédimentaires gorgés d'eau sont constitués de grains agglomérésagglomérés les uns contre les autres, formant une ossature solidesolide, et qu'en cas de tremblement de terre, toute la structure se désolidarise. L'énergieénergie dégagée comprime les grains, et des poches se forment où viennent s'agglomérer les moléculesmolécules d'eau qui, sous la pressionpression, forcent sur les sédiments. Ceux-ci s'écartent les uns des autres et, avec les vibrations de la terre, deviennent plus mobilesmobiles que jamais : le sol s'affaisse et l'eau remonte à la surface.

Ceci était autrefois une route plane, avant que le processus de liquéfaction du sol ne vienne la déformer. © Tim, Wikipédia, cc by sa 2.0

Modèle de liquéfaction du sol à revoir

Là où le bât blesse la géologue californienne, c'est que les modèles expérimentaux utilisés considèrent qu'il n'y a qu'un mouvementmouvement négligeable de l'eau durant les secousses, car la pression s'accumule dix fois plus rapidement dans les poches de liquideliquide que l'eau ne peut s'écouler pour la soulager. Ainsi, les tests expérimentaux sont effectués sur des supports granuleux gorgés d'eau entourés d'un revêtement étanche. Une erreur selon Amy Rechenmacher et ses collègues, qui ont conçu leur propre terrain de jeu, plus proche de la réalité selon eux.

Décrit dans la revue Proceedings of the Royal Society A, il apporte de nouveaux éléments d'information sur les processus de liquéfaction du sol. Il démontre que lorsque la pression de l'eau augmente dans le sable, le liquide peut se vidanger aussi vite que la pression ne s'accumule. Ce mouvement génère une onde de pression qui se diffuse à travers le sédiment, à l'origine d'une liquéfaction du sol plus loin, même dans des zones inattendues. Ce processus serait donc la résultante du réarrangement des grains, de la mobilité des fluides et de changements de perméabilité.

Forts de cette mise en évidence, les scientifiques espèrent pouvoir obtenir des données encore plus précises pour mieux prévenir les incidents de ce type lors des tremblements de terre à venir, pour éviter des dégradations trop importantes et approfondir les connaissances sur ce vaste domaine encore mal compris.