Tsunami : les Français ont trouvé la faille !

Afin de mettre en place une alerte efficace, à travers le Système mondial de télécommunications (SMT) de l'OMM qui servira de réseau d'échange d'informations, il faut comprendre finement le séisme qui s'est produit il y a un an.

« Il est nécessaire d'avoir une bonne connaissance géologique du site et des phénomènes, comme par exemple l'endroit exact de la zone de rupture, de manière à réaliser un modèle pour la prévention » explique à Tech&Co pour Futura-Sciences, Pierre Cochonat, responsable à l'IfremerIfremer du thème « Exploration, connaissance et exploitation des fonds océaniques et de leur biodiversité ».

Sumatra Aftershocks

C'est dans ce contexte scientifique que « Sumatra Aftershocks », campagne française soutenue par le Ministère de la Recherche, a été menée dans la zone du tremblement de terretremblement de terre qui a provoqué la vague géante du 26 décembre 2004. L'opération, au sein du projet SAGER (Sumatra-Andaman Great Earthquake Resear), a été organisée par le Département Géosciences Marines d'Ifremer aidé de l'Institut polaire français Paul Emile Victor (IPEV, qui a mis à disposition le navire océanographique Le Marion Dufresne). Cette campagne, du 15 juillet au 9 août 2005, a fait l'objet d'une collaboration internationale, avec de nombreux organismes dont en France l'Institut de PhysiquePhysique du Globe. Du reste, la communauté scientifique française s'est organisée sous le pilotage de MétéoMétéo France pour accueillir à la Réunion le centre national de contrôle d'un futur système d'alerte, mis en place sous l'égide de l'UNESCO.

Le navire Marion Dufresne de l'Institut Polaire Paul Emile (crédits : IPEV / F. Delbart)

But de l'opération: comprendre comment le tsunami a été engendré, en enregistrant les répliques sismiques, appelées « aftershocks », qui ont suivi le tremblement de terre et identifier les faillesfailles incriminées dans le but de faire une meilleure prévision. Le nombre et l'amplitude des répliques se réduisant avec le temps, il était impératif de programmer cette opération tout de suite.

Les scientifiques qui ont participé à cette campagne ont pu mettre en œuvre

une vingtaine de stations sismiques, mouillées au fond de la mer pendant une dizaine de jours. La fosse de Sumatra a ainsi été cartographiée en détail. De petits glissements de terrain de quelques kilomètres cubes avaient bien été identifiés en janvier 2005 par le navire HMS Scott du Service Hydrographique de la Marine Britannique : sur place au moment du séisme, il avait pu se livrer à une cartographie quasiment en direct. Mais c'était insuffisant pour parvenir à expliquer l'ampleur du tsunami.

Image : cartographie de la zone d'étude située au nord-ouest de l'île de Sumatra. Les triangles noirs correspondent à la localisation des vingt sismomètressismomètres « fond de mer » qui ont enregistré environ 2000 répliques pendant la dizaine de jours de mouillage des engins. Pendant la période d'enregistrement, la zone de mouillage des sismomètres a été cartographiée à l'aide du sondeur multi-faisceaux du Marion Dufresne. Crédits : IFREMER.

Les équipes ont donc enregistré environ 2 000 séismes de magnitudesmagnitudes très variables, répliques (sortes de tremblement de terre en miniature) qui présentent les mêmes caractéristiques que le phénomène initial. Les premiers résultats indiquent clairement le positionnement de la zone de rupture, qui était controversé : « il existe une faille décrochante active à l'ouest de Sumatra : la West Andaman Fault (WAF) » explique à Tech&Co pour Futura-Sciences, Satish C. Singh, du Laboratoire de géosciences marine à l'Institut de physique du globe de Paris. Cette faille (dans laquelle le mouvementmouvement entre les blocs de part et d'autre de la faille est horizontal) serait une frontière réactivée entre deux plaques lithosphériquesplaques lithosphériques, et pourrait avoir propagé la rupture vers le nord, provoquant le tremblement de terre qui a suivi le 26 décembre. La faille WAF aurait environ 30 millions d'années, et serait active depuis trois dernières décennies.

Par ailleurs la mesure des pressionspressions interstitielles a montré que près de la faille les sédimentssédiments sont proches de la liquéfactionliquéfaction, ce qui suggère qu'ils ont été violemment secoués par le tremblement de terre du 26 décembre et que le glissement de terrain voisin a été déclenché par ce phénomène de liquéfaction.

Ces résultats sont essentiels pour la mise en place de modèles permettant l'évaluation des risques sismiquesrisques sismiques ainsi que des tsunamis.

Sumatra Deep Seismic

Un seconde campagne va être lancée en avril, une nouvelle est programmée à l'été 2006. Car de nombreuses questions se posent encore. Pourquoi se produit un tel séisme ? Comment ? En particulier, comment les structures de surface peuvent se prolonger en profondeur dans la zone sismogène ? Comment la déformation varie-t-elle latéralement le long de la zone de rupture ? Comment utiliser les connaissances sur l'océan indien pour mieux comprendre les événement qui se produisent plus au nord, dans la région himalayenne et plus au sud, en Indonésie, où de forts tremblements de terre sont également susceptibles de se produire ?

L'équipement utilisé durant l'expédition

Le sondeur multifaisceaux du navire Marion Dufresne a servi à cartographier une zone de 28 000 km² (l'équivalent de la Bretagne !)- où étaient mouillées les stations sismiques.

Sondeur multi-faisceaux Thomson Seafalcon 11 du Marion Dufresne : il émet simultanément dans cinq plans perpendiculaires à la route du navire avec cinq fréquences différentes. Cette spécificité du système permet d'obtenir une résolution meilleure que celle des sondeurs multi-faisceaux du même type qui n'émettent que dans le plan vertical et d'exploiter le système à des vitesses de l'ordre de 14 nœuds. (crédits : IPEV)

Le carottier du Marion Dufresne a été utilisé pour échantillonner les sédiments déplacés lors des grands séismes historiques. Simultanément, la température a été enregistrée à différentes profondeurs, afin de mesurer le flux de chaleurchaleur et de connaître de façon indirecte quelles sont les failles activesfailles actives où un dégagement de chaleur se produit par frictionfriction.

Les sismomètres : vingt sismomètres « fond de mer », appelés OBS (Ocean Bottom Seismometer) et MicrOBS de l'Ifremer et de l'Université de Brest ont été déployés pour enregistrer les répliques du séisme.

Image : un des deux types de sismomètres utilisés lors de la campagne : les OBS de l'Ifremer. Les cylindres rouges correspondent à la flottabilitéflottabilité, les capteurscapteurs (géophones et hydrophones) sont reliés à l'électronique embarquée dans le caisson métallique. Crédits : Ifremer / F. Klingelhoefer et J. Crozo.

Un piézomètrepiézomètre, système de mesure des pressions différentielles dans le sédiment, développé par l'Ifremer, a permis de quantifier les modifications des sédiments lors du tremblement de terre, et d'étudier le comportement hydromécanique et la déformation de la couverture sédimentaire.