Un puissant séisme de magnitude 9,0 qui a frappé le Japon le 11 mars 2011, a provoqué des mouvements durables dans le sol du pays. Environ 15 minutes après la secousse principale, à 14h46 heure locale, l’ensemble du territoire japonais s’est déplacé vers l’est, comme l’indiquent les données collectées par les stations GPS.
Ce changement, bien que subtil, variant entre 5 et 6 millimètres, s’est avéré permanent. A cette époque, le phénomène passait largement inaperçu ou était interprété comme un échec dans les archives. Cependant, le géophysicien Sunyoung Park, de l’Université de Chicago, était convaincu que les signaux capturés, qui indiquaient ce déplacement, révélaient un événement réel.
Une étude récente a confirmé que ce mouvement de sol représente un phénomène sismique « extraordinaire » et sans précédent dans la documentation scientifique jusqu’alors.
“La particularité de ce déplacement est que l’ensemble du Japon s’est déplacé pratiquement uniformément et en même temps”, a expliqué Park, responsable de l’enquête.
Le géophysicien a également souligné que le mouvement, qui a atteint les principales îles du Japon, de Hokkaido à Kyushu, sur une zone d’environ 3 000 kilomètres, ne s’est pas produit en même temps que le séisme initial, se manifestant avant les répliques les plus importantes.
Après des années consacrées à l’analyse des données GPS et des enregistrements sismiques, Park et son équipe ont conclu que les ondes provoquées par le tremblement se sont diffusées jusqu’au noyau terrestre puis sont revenues à la surface, déplaçant quatre plaques tectoniques importantes.
Les sismologues savaient déjà que les ondes générées par les grands tremblements de terre sont capables de traverser l’intérieur de la planète et de se refléter dans le noyau externe, une couche de métal liquide. Cependant, la croyance dominante était que cette énergie se dissipait avant d’atteindre à nouveau la croûte terrestre.
“La nouveauté réside dans ce type d’onde qui peut pénétrer profondément et déclencher un événement sismique ; de plus, cet épisode est unique en raison de son énorme extension”, a expliqué Park.
On sait que les tremblements de terre provoquent des mouvements intenses dans le sol, générant des fissures et déplaçant de vastes zones de plusieurs centimètres. Cependant, ces mouvements ont tendance à être plus limités géographiquement que l’événement à l’échelle nationale identifié par les recherches de Park et ses collègues.
Goran Ekström, géophysicien à l’Université de Columbia, a souligné que lors du tremblement de terre de 2011, les deux plaques tectoniques qui se frottaient l’une contre l’autre sous le Japon se sont déplacées d’environ 10 mètres.
“Ce mouvement accéléré a été à l’origine du tremblement de terre et du tsunami, en plus de pousser l’île de Honshu, la plus grande du Japon, d’environ 20 centimètres vers l’est”, a commenté Ekstrom, qui n’a pas participé à l’étude.
Le déplacement révélé par Park et son équipe, malgré sa plus petite échelle, se distingue par sa présence sur une zone extrêmement vaste, représentant la plus vaste jamais documentée. Ce phénomène a libéré une énergie comparable à celle d’un séisme de magnitude 7,5, comme le révèle un communiqué officiel.
Comprendre le nouveau risque sismique identifié au Japon
Le tremblement de terre de mars 2011, dont l’épicentre se trouvait à 372 kilomètres au nord-est de Tokyo, est considéré comme le plus grave de l’histoire du Japon, entraînant un tsunami colossal, une crise nucléaire et la perte d’environ 20 000 vies. Le géophysicien Park a souligné la nécessité pour les autorités d’être conscientes de cette source nouvelle et inconnue de risque sismique.
Contrairement aux répliques, qui sont des répliques difficiles à prévoir, le voyage aller-retour des vagues jusqu’au noyau terrestre, sur une distance d’environ 5 800 kilomètres, prend environ 15 minutes. Cet intervalle de temps offre une fenêtre cruciale pour la détection et, potentiellement, la préparation, distinguant ce phénomène des autres événements sismiques.
Pour cette raison, le phénomène est configuré comme un événement sismique avec un potentiel de prévision et de planification pour atténuer ses effets. Cependant, en raison de la vaste zone de distribution d’énergie, la secousse a été perçue avec moins d’intensité et a causé moins de dégâts qu’un séisme conventionnel de magnitude 7,5, qui a tendance à concentrer son énergie dans une région plus restreinte.
“Même s’il y avait des dégâts, il serait assez complexe de les différencier des dégâts causés par le choc principal et les répliques qui ont suivi”, a déclaré Park.
Le déplacement enregistré en 2011, provoqué par l’onde sismique qui s’est propagée jusqu’au noyau, a affecté les zones de convergence des plaques tectoniques Pacifique et Okhotsk, ainsi que la frontière entre la mer des Philippines et les plaques eurasiennes.
Les plaques tectoniques sont des portions de la croûte terrestre qui se déplacent progressivement et continuellement. Il est possible que l’intensité de la secousse initiale du séisme ait facilité la montée de l’onde provenant du noyau, réactivant les failles proches du séisme principal et générant des mouvements dans les régions de rencontre des plaques plus éloignées, comme l’indique Park.
Le Japon dispose d’un réseau “exceptionnel” de stations de surveillance sismique et satellitaire, qui ont permis d’enregistrer ce phénomène, a noté Vedran Lekić, professeur au Département des sciences géologiques, environnementales et planétaires de l’Université du Maryland. Il a toutefois estimé que “ce type d’événement pourrait se produire dans d’autres endroits où les instruments sont rares, ce qui empêche une documentation concluante”.
Jusqu’à présent, le mouvement du sol dans un vaste système de failles, comme celui présent sous le territoire japonais, n’avait jamais été lié à l’arrivée d’une onde sismique réfléchie par le noyau, a précisé par courrier électronique Lekić, qui n’a pas participé à l’étude.
Park et ses collaborateurs ont confirmé avoir analysé d’autres théories pour expliquer le déplacement du Japon vers l’est, comme l’apparition d’un glissement de terrain sous-marin. Ils ont toutefois conclu que l’impact d’un événement de cette nature serait nettement plus localisé.
Si l’interprétation des données est correcte, la recherche acquiert « beaucoup de pertinence », a déclaré Amanda Thomas, géophysicienne à l’Université de Californie à Davis, qui ne faisait pas non plus partie de l’étude la plus récente.
“La principale implication de l’étude est que les grands tremblements de terre peuvent continuer à influencer les systèmes de failles de manière inattendue pendant plusieurs minutes après la rupture initiale, non seulement par le biais de répliques, mais également par le passage d’ondes sismiques arrivant plus tard”, a-t-elle déclaré.
“Notre compréhension du fonctionnement des failles est encore incomplète, et ce type d’observation ajoute une nouvelle pièce à ce puzzle complexe”, a-t-il conclu.