La clé du tremblement de terre et du tsunami qui ont eu lieu dans le nord-est du Japon en 2011 n’est peut-être pas seulement leur ampleur, mais aussi « où » et « comment » la rupture s’est produite.
Une campagne scientifique dans la fosse du Japon a permis d’obtenir des carottes et des enregistrements à la plus grande profondeur jamais atteinte à la limite de la plaque (7 906 mètres). Les résultats montrent qu’au centre du comportement extrême du séisme se trouvait une fine couche d’argile extrêmement faible qui a facilité la rupture, atteignant la partie la moins profonde de la faille et poussant le fond marin avec une efficacité dévastatrice.
L’étude, publiée dans la revue Science, a été réalisée sur le navire de forage Chikyu en 2024, dans le cadre de la 405e expédition du Programme international de forage océanique (JAMSTEC).
Selon les recherches, les mégafailles « préfèrent » se développer au sommet ou au bas d’une couche d’argile pélagique, c’est-à-dire dans la région où les propriétés physiques entre les sédiments et les roches changent soudainement. Ce positionnement crée une surface de fracture étroite et à faible frottement ; Cela crée un « plan de rupture » qui peut intensifier le glissement dans la partie la moins profonde du contact entre les plaques.
Le résultat est connu, mais il a été difficile à expliquer pendant de nombreuses années. Le tremblement de terre de Tōhoku (Mw 9,1) a été l’un des plus grands tremblements de terre mesurés instrumentalement. Cependant, ce qui a surpris de nombreux modèles, c’est l’ampleur du déplacement observé à proximité de la fosse ; Il y a eu un glissement de pointe estimé entre 50 et 70 mètres dans la partie la moins profonde de la faille. C’est cet effet de « poussée » qui a soulevé le fond marin en quelques secondes, multipliant ainsi le potentiel de génération de tsunami de l’événement. Ce mécanisme a conduit à des vagues géantes, à une crise humanitaire majeure et à l’accident de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi.
7 MILLE 906 MÈTRES DE PROFONDEUR
La recherche présente également une dimension technique importante en termes de géosciences. Le 21 septembre 2024, le projet a battu le record mondial du « forage scientifique océanique le plus profond » en atteignant une longueur de tuyau de 7 906 mètres lors des opérations de forage et d’enregistrement et a été enregistré par Guinness. Cette réalisation permet un échantillonnage et une mesure plus directs de la région qui déterminent si une rupture majeure restera profonde ou « montera » jusqu’au bord de l’océan, comme ce fut le cas en 2011.
Les chercheurs décrivent la couche d’argile en question comme un matériau « extraordinairement faible ». Cette couche est constituée de sédiments extrêmement fins accumulés pendant des millions d’années dans le Pacifique puis entraînés sous le Japon au fur et à mesure de l’avancée de la plaque océanique.
L’argile est « prise en sandwich » entre les couches les plus résistantes, augmentant ainsi le contraste mécanique. Selon Ron Hackney de l’ANU, lorsque la tension accumulée au fil des siècles a été relâchée, cette structure a permis à la rupture de se propager dans la partie la moins profonde de la faille avec peu de résistance ; Ainsi, la déformation du fond marin et l’ampleur du tsunami ont augmenté.
Les résultats soutiennent une vision croissante de la sismologie des zones de subduction : toutes les marges tectoniques ne sont pas identiques. La présence ou l’absence de matériaux particulièrement fragiles dans les zones proches de la tranchée peut faire la différence entre un grand séisme « classique » et un autre pouvant produire une élévation extrême du fond marin.
L’étude aborde cette question dans le cadre d’un diagnostic comparatif. Les évaluations des risques côtiers pourraient être plus précises si des sédiments similaires étaient détectés dans d’autres zones de subduction, comme autour de Sumatra. Les auteurs soulignent toutefois que de nouveaux forages sont nécessaires pour le confirmer.
La recherche est accompagnée d’un documentaire sur les travaux sur le navire Chikyu et les difficultés d’opérer dans l’une des fosses les plus profondes de la planète. La question de fond est stratégique pour un pays confronté au risque sismique : le Japon ne peut pas prévenir les tremblements de terre, mais il peut mieux déterminer quelles failles ont la capacité de « rompre jusqu’au bord » et de produire des tsunamis disproportionnés. Ce forage révèle que parfois la différence décisive peut être cachée dans quelques mètres d’argile, une structure qui agit comme la charnière géologique d’une catastrophe.
