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Lorsque la terre murmure…

...les sismologues écoutent

Par Joe McKendy

Le 3 janvier 2018

Le jour où La science, tout simplement a joint le sismologue John Cassidy à Victoria, le hasard a voulu qu’il s’y produise un petit tremblement de terre.

La coïncidence n’avait toutefois rien d’extraordinaire, puisque le Canada enregistre plus de 4 000 séismes annuellement, soit à peu près 11 par jour. Une cinquantaine d’entre eux mise à part, ces séismes sont tous trop petits pour être remarqués par quiconque, sauf les sismologues.

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Le sismographe de Milne a été installé à Victoria en 1898

Du papier aux pixels

Si M. Cassidy et ses collègues de Ressources naturelles Canada peuvent détecter le moindre frémissement sismique, c’est que les ordinateurs, le traitement des données et des outils tels que le GPS et les sismomètres sont de plus en plus sophistiqués.

« Les données numériques ont bouleversé nos méthodes de travail, dit-il. La surveillance numérique commençait tout juste à devenir d’usage courant dans les années 1990. Auparavant, la plupart des séismes étaient encore enregistrés sur papier. »

Danse tectonique

Issue de la révolution numérique, la technologie GPS a permis aux scientifiques de Ressources naturelles Canada de faire une découverte bien particulière, qui nous aide à mieux prévoir les endroits où risquent de se produire de grands séismes.

À partir de 1991, Herb Dragert et Garry Rogers ont déployé des appareils GPS sur l’île de Vancouver – l’un des premiers réseaux GPS permanents en Amérique du Nord – pour assurer la transmission en continu de données sur tous les mouvements de surface, aussi légers soient-ils.

Au fil des ans, les deux chercheurs ont détecté des épisodes répétés de glissements lents de plusieurs millimètres. De tels épisodes, d’une durée d’environ deux semaines, s’accompagnent de faibles secousses sismiques, qui causent par intermittence de légères vibrations du sol semblables à celles provoquées par des vents violents.

Connu sous le nom de « trémors et glissements épisodiques », le phénomène dans son ensemble prend sa source dans les profondeurs du sol, le long de failles qui forment les limites des plaques tectoniques – ces masses rocheuses solides de formes irrégulières qui composent la croûte et le manteau supérieur de la Terre et peuvent mesurer des milliers de kilomètres de long et avoir une épaisseur de 15 à 200 kilomètres.

M. Cassidy décrit ce phénomène comme « une petite danse tectonique » qui déplace l’île de Vancouver entière d’environ un centimètre vers la côte de la Colombie-Britannique pendant approximativement 14 mois, puis de plusieurs millimètres dans la direction opposée pendant plus ou moins deux semaines.

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Le fond marin à la faille de la Reine-Charlotte au large de Haida Gwaai.

Recherche locale, impact mondial

Les sismologues utilisent les données collectées au sujet des trémors et glissements épisodiques pour cartographier l’accumulation à long terme de contraintes dans les grandes failles susceptibles de causer de forts séismes. Par exemple, dans le cas de la faille de la zone de subduction Cascadia, qui s’étend du nord de l’île de Vancouver au nord de la Californie, les chercheurs ont pu établir que le point le plus rapproché de la « partie verrouillée », où l’énergie emmagasinée causera inévitablement des séismes, ne se trouve qu’à 75 kilomètres environ de Victoria. En déterminant l’endroit précis où est emmagasinée l’énergie, les sismologues sont en mesure d’estimer les secousses des futurs séismes de subduction – information de la plus haute importance pour les ingénieurs qui conçoivent les bâtiments et les infrastructures.

Aujourd’hui, partout dans le monde, le lien entre trémors tectoniques et grands séismes donne aux sismologues des indices cruciaux sur ce qui pourrait se produire dans leur région, en particulier dans les zones de subduction actives comme la côte ouest du Canada.

Types de séismes

La surface de la Terre change continuellement en raison de la lente déformation des parties externes, friables, des plaques tectoniques. Les plaques se déplacent constamment les unes par rapport aux autres à des vitesses de 2 à 10 centimètres par année, c’est-à-dire plus ou moins la vitesse à laquelle poussent nos ongles. Elles peuvent se déplacer de différentes manières : glisser l’une contre l’autre, s’entrechoquer ou se séparer – trois types de mouvements qui sont observés au large de la Colombie-Britannique.

Séismes de subduction

Lors des plus gros séismes (comme ceux de magnitude 8 à 9 qui ont eu lieu au Japon, au Chili, à Sumatra et au Mexique), les plaques se déplacent soudainement de 10 à 20 mètres en l’espace de quelques secondes ou minutes, s’enfonçant l’une sous l’autre selon un processus appelé « subduction ».

Séismes profonds

Certains séismes surviennent à de grandes profondeurs, jusqu’à 50 ou même 100 kilomètres sous terre. Ces séismes profonds se produisent dans la plaque océanique qui s’enfonce sous le sud-ouest de la Colombie-Britannique. Moins intenses que les séismes superficiels, ils causent des secousses d’une magnitude dépassant rarement 7 et provoquent peu de répliques voire pas du tout. En 2001, un tremblement de terre de magnitude 6,8 survenu à 50 kilomètres sous la surface, près de Seattle, a causé des dommages d’environ 2 milliards de dollars.

Séismes crustaux

Les séismes crustaux ont lieu près de la surface terrestre. Même si ce type de séisme est généralement de magnitude inférieure à 7, il peut s’avérer plus dévastateur pour les collectivités avoisinantes qu’un séisme de subduction, plus puissant, mais moins proche de la surface.

Types de secousses

Les séismes peuvent se déplacer à la verticale ou à l’horizontale. Différentes forces de séismes provoquent différents types de secousses : un séisme de magnitude 2 de seulement deux ou trois secondes peut être ressenti « comme une secousse isolée », selon M. Cassidy, alors qu’un séisme plus puissant produit une force déferlante qui peut déformer le sol par vagues. La durée d’un séisme est généralement proportionnelle à sa force – si un tremblement de terre de magnitude 2 ne dure que quelques secondes, un séisme de magnitude 9 peut provoquer des secousses pendant plusieurs minutes.