C'est confirmé : l'érosion peut provoquer des séismes

De nombreuses études ont montré que les tremblements de terre peuvent avoir un impact sur l'érosion et les paysages, mais ce nouveau résultat est la première preuve directe du processus inverse, à savoir l'influence continue de l'érosion sur la sismicité, et par conséquent sur la tectonique. Publication dans la revue Scientific Reports (2 juillet 2020).

Le typhon Morakot sur l'île de Taïwan, le 7 août 2009 - NASA/Wikimedia Commons
  1. De l'hypothèse à la vérification
  2. Explication
  3. Première démonstration à une échelle de temps court
  4. Référence

De l'hypothèse à la vérification

Mieux comprendre le déclenchement des tremblements de terre par la tectonique et par des processus externes est crucial pour une évaluation plus réaliste des risques sismiques. C'est particulièrement vrai dans les régions densément peuplées, telle la côte ouest de Taïwan. Fin 2014, une première étude parue dans la revue Nature Communications émettait l'hypothèse que le typhon Morakot qui a frappé l'île en août 2009 pouvait avoir généré une érosion suffisante pour modifier sa sismicité.

Dans un article paru le 2 juillet 2020 dans la revue Scientific Reports, une collaboration internationale emmenée par le même premier auteur (Philippe Steer, maître de conférences à l'Université de Rennes 1, membre de l'UMR Géosciences Rennes/OSUR et coordinateur du projet ERC FEASIBLe,) montre qu'un seul événement d'érosion intense peut modifier de façon transitoire la sismicité d'une chaîne de montagne active.

Les chercheurs ont concentré leur étude sur la sismicité de Taïwan, l'une des régions les plus actives de la Terre sur le plan tectonique. Pour vérifier l'hypothèse formulée en 2014, ils ont étudié les relevés sismiques avant et après le typhon Morakot. Celui-ci a apporté 3m de pluie en 3 jours, provoquant de nombreux glissements de terrain et un des plus forts épisodes d’érosion jamais enregistrés : les scientifiques estiment le volume de roche érodée à près de 1.2 km3, soit 17 cm d’érosion sur une surface équivalente à celle d’un département français !

Ils ont ensuite mis en évidence, par une analyse statistique minutieuse, une augmentation du nombre de séismes de faible magnitude et de faible profondeur pendant les deux ans et demi suivant le typhon Morakot. Ils ont aussi montré que ce changement se produit seulement dans la zone présentant une importante perte de masse due aux glissements de terrain.
 

 

Explication

Les chercheurs expliquent ce changement de sismicité par une augmentation des contraintes exercées sur la croûte terrestre à faible profondeur (moins de 15 km) et liées à l'érosion de surface. En effet, la perte de charge induite par le poids des roches déplacées par les nombreux glissements de terrain, puis transportées progressivement par les rivières, peut être importante. L’élimination progressive de cette masse modifie l'état des contraintes dans la partie peu profonde de la croûte et favorise la sismicité sur les failles chevauchantes, qui sont caractéristiques des chaînes de montagnes comme celle de Taïwan.

Cet enchaînement de processus fournit un lien physique pour expliquer comment l'érosion provoquée par le typhon Morakot a entraîné un plus grand nombre de séismes de faible magnitude et de faible profondeur à Taïwan.

Première démonstration à une échelle de temps court

Si de nombreuses études ont montré que les tremblements de terre peuvent avoir un impact sur l'érosion et les paysages, ce nouveau résultat est la première preuve directe du processus inverse, à savoir l'influence continue de l'érosion sur la sismicité, et par conséquent sur la tectonique.

Pour la première fois, les interactions entre la tectonique et les processus de surface sont mises en évidence à l'échelle temporelle courte des processus élémentaires de surface et de tectonique, c'est-à-dire celle des tremblements de terre, des typhons et des inondations.

Référence

Earthquake statistics changed by typhoon-driven erosion
Philippe Steer, Louise Jeandet, Nadaya Cubas, Odin Marc, Patrick Meunier, Martine Simoes, Rodolphe Cattin, J. Bruce H. Shyu, Maxime Mouyen, Wen-Tzong Liang, Thomas Theunissen, Shou-Hao Chiang and Niels Hovius

Scientific Reports volume 10, Article number: 10899 (2020) | doi: 10.1038/s41598-020-67865-y

Cette collaboration intègre des équipes françaises, allemandes, taïwanaises, suédoises et norvégiennes.