Des scientifiques ont découvert un schéma caché derrière des essaims de séismes dévastateurs

Le contexte géologique complexe de l’archipel nippon

Le Japon constitue l’une des zones les plus actives sur le plan sismique à l’échelle planétaire. Cette nation insulaire se situe exactement au point de rencontre de quatre plaques tectoniques majeures : la plaque eurasienne, la plaque d’Okhotsk, la plaque du Pacifique et la plaque de la mer des Philippines. Cette situation géographique particulière expose le territoire à une instabilité géologique d’une rare intensité.

En raison de cet emplacement périlleux, le pays enregistre un nombre de tremblements de terre supérieur à toute autre nation sur Terre, selon les données publiées par le U.S. Geological Survey. Cette géographie, située le long de la tristement célèbre Ceinture de feu, implique que le Japon, et plus spécifiquement sa côte orientale, abrite un vaste réseau sous-marin. Il s’agit d’un véritable labyrinthe composé de fosses profondes et de creux moins profonds, une topographie qui rend la prévision de l’avenir sismique de la région extrêmement difficile.

Saisir les raisons précises pour lesquelles certaines failles se bloquent tandis que d’autres se rompent représente un enjeu scientifique de premier plan. Cette compréhension fine des mécanismes géologiques pourrait aider les chercheurs à mieux identifier les zones les plus dangereuses au sein de ces systèmes de failles. L’analyse détaillée de ces dynamiques demeure la clé pour anticiper les mouvements futurs de l’écorce terrestre.

La fosse de Nankai et ses chevauchements historiques

Une nouvelle étude publiée dans la revue scientifique Geophysical Research Letters apporte un éclairage inédit sur ces phénomènes destructeurs. Les géophysiciens Matt Ikari et Alexander Roesner, tous deux issus du MARUM Center for Marine Environmental Sciences et de la Faculty of Geosciences, ont procédé à une réanalyse minutieuse de la structure géologique connue sous le nom de mégasplay de la fosse de Nankai.

Cette formation géologique complexe est une faille qui se ramifie vers le haut à partir d’un chevauchement de subduction. Elle se situe très précisément à l’endroit où la plaque de la mer des Philippines glisse sous la plaque eurasienne. Les chercheurs précisent que cette faille n’est pas responsable du séisme de Tōhoku survenu en 2011. Ce dernier événement a en effet été provoqué par la subduction de la plaque du Pacifique sous la plaque d’Okhotsk, une microplaque souvent considérée comme faisant partie de la plaque nord-américaine.

En revanche, les données géologiques montrent que la fosse de Nankai est bien à l’origine de nombreux chevauchements historiques aux conséquences majeures. Ces événements sismiques d’une grande ampleur présentent une caractéristique cyclique remarquable : ils se produisent généralement par paires. Les archives géologiques indiquent que ces couples de séismes reviennent le plus souvent selon une périodicité comprise entre 90 et 150 ans.

Des destructions en série aux forages contemporains

Le duo destructeur le plus récent lié à cette faille remonte au milieu du vingtième siècle avec les séismes de Tonankai en 1944 et de Nankaido en 1946. Ces deux événements consécutifs ont respectivement enregistré des magnitudes très élevées de 8.1 et de 8.3 sur l’échelle de Richter. Quelque 80 ans plus tard, la faille se trouve actuellement en dehors de sa fenêtre sismique, une donnée temporelle n’empêchant pas les scientifiques de maintenir un fort intérêt pour son comportement.

Afin d’approfondir ces observations, Matt Ikari et Alexander Roesner s’emploient à analyser minutieusement des échantillons de carottes géologiques. Ces précieux prélèvements ont été recueillis dans le cadre de l’expérience scientifique nommée Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment. L’intention première de ce vaste projet est d’étudier directement cette région tsunamigène spécifique qui harcèle le Japon depuis plusieurs siècles.

« La faille mégasplay de la fosse de Nankai abrite divers modes de glissement de faille, allant des événements de glissement lent aux tremblements de terre de megathrust, et est responsable de phénomènes connexes tels que les tsunamis et les glissements de terrain sous-marins », ont écrit les auteurs dans une étude publiée dans la revue Earth, Planets and Space, en 2022. Ils ont poursuivi leur explication en indiquant : « Tous les types d’événements de glissement nécessitent une sorte de processus d’affaiblissement par friction afin de se nucléer et de se propager. »

Les expériences de friction menées en 2026

L’avancée de la recherche ne s’est pas figée en 2022. Au cours de cette année 2026, Matt Ikari et Alexander Roesner ont achevé de nouvelles séries d’expériences portant spécifiquement sur les phénomènes de friction. Pour mener à bien ces protocoles, les chercheurs ont utilisé les véritables carottes de roche extraites des profondeurs afin de mieux comprendre la mécanique intrinsèque de cette région sismique.

Le processus expérimental a consisté à soumettre ces roches à un traînage intensif à différentes vitesses et pressions. Cette méthode d’usure contrôlée a pour but de reproduire le plus fidèlement possible l’environnement géophysique extrême de la zone étudiée. Ces simulations en laboratoire permettent d’observer l’évolution matérielle de la roche sous de très fortes contraintes physiques.

À l’issue de ces manipulations rigoureuses, les géophysiciens ont fait un constat déterminant pour l’évolution de la discipline. Ils ont découvert que les calculs mathématiques qui sous-tendent la modélisation informatique de la fosse de Nankai nécessitaient une amélioration particulièrement sérieuse. Cette remise en question des paramètres existants s’impose comme une étape cruciale vers des modélisations futures plus exactes.

Ajustements mathématiques et prévisions futures

« Le mouvement des zones de faille dans la terre peut être décrit avec un ensemble d’équations mathématiques, qui peuvent inclure 1 ou 2 variables appelées ‘variables d’état' », ont consigné les auteurs de la recherche. « Nous observons que 2 variables d’état sont nécessaires pour s’adapter aux mesures de friction sous basse pression, lorsque le glissement peut potentiellement générer un tremblement de terre. Une seule variable d’état est nécessaire à une contrainte plus élevée, lorsque le glissement est stable. »

L’introduction de cette seconde variable dans les calculs détaille un processus réel d’une importance capitale. Elle implique que la roche concernée doit présenter une porosité suffisante pour permettre des déformations géologiques le long d’un plan de glissement simple. L’intégration de ces détails s’avère absolument cruciale pour comprendre avec justesse la manière dont cette faille mégasplay se comporte à de faibles profondeurs.

Les retombées attendues de ce réajustement théorique visent des applications très concrètes sur le terrain. Les chercheurs espèrent fermement que les travaux futurs permettront d’aider les scientifiques à identifier les zones de danger le long de la faille. L’objectif ultime demeure l’amélioration des méthodes de prédiction afin d’estimer de manière optimale le moment où les prochains tremblements de terre générés par la fosse de Nankai frapperont inévitablement la région.

Selon la source : popularmechanics.com