La Terre a bougé ici : les scientifiques découvrent des preuves directes de l'impact d'un méga-séisme sous la mer.

Cette falaise verticale est constituée de boue molle déposée au fond de la fosse du Japon et a été surélevée d'environ 60 mètres par le méga-séisme de 2011. C'était la première fois que le talus de faille d'un séisme de type fossé était observé et enregistré visuellement. Crédit: Université de Niigata

Le 4 septembre 2022, Hayato Ueda, géologue de l'Université de Niigata, s'est lancé dans un voyage sous-marin aux côtés du pilote Chris May au cœur de la fosse du Japon, épicentre du séisme et du tsunami catastrophiques de 2011 à Tohoku-oki. Descendant jusqu'au fond de la fosse à une profondeur de 7 500 mètres, ils ont rencontré une falaise presque verticale de 26 mètres de haut sur le côté est d'une crête de 60 mètres de haut.

Des relevés bathymétriques précédents depuis la surface de la mer ont révélé que la crête n'existait pas auparavant et est apparue juste après le méga-séisme accompagné d'une faille sur son flanc est. Lui et ses collègues scientifiques sur le pont ont donc conclu que la falaise était une expression de surface d'un mouvement cosismique de la faille. La falaise était constituée de boue molle non consolidée. Le talus inférieur à la falaise était occupé par un abondant débris de blocs de boue molle identiques, qui provenaient manifestement de la falaise. Les surfaces de fracture nettes observées et les arêtes très angulaires, à la fois sur la falaise et les blocs de débris, impliquent une augmentation très rapide de contrainte qui a fracturé les boues molles avant qu'elles ne s'écoulent plastiquement, et soutiennent ainsi une origine cosismique de la falaise.

Le véhicule a traversé la crête en mesurant précisément la topographie à l'aide d'un transpondeur acoustique et d'un manomètre. La hauteur et le volume surélevé de la crête suggèrent tous deux un glissement cosismique de la faille atteignant 80 à 120 mètres (la valeur dépend de l'angle de plongée supposé de la faille sous-jacente) dans la fosse du Japon.

Ce véhicule a la capacité de plonger à une profondeur de 11 000 mètres, le fond océanique le plus profond du monde, et est donc appelé un "submersible à profondeur totale". Il a permis aux chercheurs de s'approcher du fond de la fosse du Japon dans la zone de l'épicentre pour la première fois plus de 10 ans après le méga-séisme. Sans observation in situ à l'aide de ce submersible, le talus de faille dans l'ultra-profonde mer n'aurait pas été découvert. Crédit: Université de Niigata

Cette estimation est supérieure au glissement de faille précédemment estimé (~65 mètres) sous la pente à l'ouest de l'axe de la fosse. Ils ont attribué le glissement excessif de la faille dans la fosse à une amélioration locale due à la surface supérieure inégale de la plaque du Pacifique subductrice, qui a modifié la géométrie et la stabilité de la faille.

Le méga-séisme de 2011 a résulté de la rupture et du glissement de la faille de la frontière des plaques entre le nord-est de l'île de Honshu au Japon (plaque d'Okhotsk) et la plaque du Pacifique subductrice. Après le séisme, de nombreuses études géodésiques et géophysiques ont proposé que ce mouvement cosismique de la faille se soit probablement propagé jusqu'à la fosse. Parce que le changement topographique par le mouvement de la faille en surface est l'une des principales causes des tsunamis, il est important de savoir précisément ce qui s'est passé dans la fosse océanique profonde lorsque le séisme de type fossé, tel que l'événement de 2011, s'est produit. Cependant, en raison des grandes profondeurs, aucun véhicule submersible (qu'il soit habité ou télécommandé) n'avait pu accéder au fond de la fosse du Japon.

Cette étude a été la première fois qu'un événement de mégaséisme de type fossé a été observé, enregistré visuellement et mesuré précisément le changement topographique (y compris la falaise de faille) dans la fosse. Elle a vérifié que le glissement de la faille s'est sûrement propagé jusqu'à la surface lors de l'événement de 2011, et a déduit que la quantité de glissement était d'au moins 100 mètres localement. Ces résultats devraient contribuer à notre compréhension de la genèse et des dangers des tsunamis déclenchés par des séismes de type fossé.