Enregistrements d'évènements sismiques des derniers 220 000 ans
Les larges séismes (magnitude ≥ 7) sont parmi les risques les plus dangereux sur terre. Notre connaissance directe des risques potentiels liées aux larges séismes sur la plupart des failles est limitée, car ils ont lieu avec des intervalles de récurrence plus longs que la durée d’opération des sismomètres modernes (< 100 ans). Les enregistrements historiques dans certaines régions peuvent s’étendre sur les quelques centaines d’années ou peut-être 2000 ans, mais pour les failles ayant des mouvements lents, même des durées si longues peuvent ne pas couvrir les multiples intervalles de récurrence des grands séismes. La discipline de la paléosismologie subaquatique utilise les séquences sédimentaires haute résolution et continues des océans et des lacs pour prolonger les enregistrements des fortes secousses sismiques. Des déformations sédimentaires distinctives causées par les séismes préservent les « événements sismiques », et fournissement ainsi des données pour améliorer notre compréhension du risque potentiel où ces données peuvent être obtenues.
La faille de la mer morte, une frontière de plaque en décrochement senestre de plus de 1000 km de long séparant les plaques Afrique et Arabie, est l’une des failles les plus connues générant (de ces fameuses failles générant) des séismes sur la terre. La Mer Morte, le lieu le plus bas sur terre (-434m) est localisé dans la partie centrale de la faille. En 2010-2011, une séquence sédimentaire couvrant 220 000 ans, a été obtenue dans le bassin central de la mer morte par le Programme International de Forages Continentaux.
Plus de 400 structures sédimentaires déformées par les séismes ont été identifiées dans cette séquence. Ces structures sont très similaires à celles déformées dans d’autres environnements (air et océan) suggérant un mécanisme commun, les instabilités de Kelvin Helmholtz. Durant les secousses sismiques, la couche supérieure argileuse et moins dense bouge plus vite que la couche inférieure moins dense, créant un cisaillement localisé à l’interface entre les deux couches. Ces structures subtiles sont ensuite enfouies par de nouveaux dépôts, ce qui réinitialise le système pour l’enregistrement du prochain événement. L’enregistrement sédimentaire au centre de la Mer Morte a ainsi enregistré des centaines d’événements sismiques avec différentes intensités de secousses sur les derniers 220 000 ans.
Pour retrouver les intensités sismiques de ces structures enregistrées, Lu et al., ont fait tourner une série de simulations numériques 2-D en utilisant les propriétés physiques des sédiments peu consolidés au fond de la mer Noire. En utilisant le mécanisme des instabilités de Kelvin-Helmholtz, Lu et al., ont modélisé l’accélération du sol nécessaire pour produire chaque structure. Ces accélérations correspondent à différents niveaux d’intensité de secousses sismiques. Elles peuvent être converties en magnitude sismique en considérant l’atténuation des ondes sismiques dans la région, la géométrie des failles, et les autres conditions aux limites. Lu et al., ont trouvé que sur les derniers 220 000 ans, les grands séismes ont lieu avec des temps de récurrence allant de quelques années à quelques milliers d’années, avec une moyenne de 1400 ans. Le temps de récurrence moyen est significativement plus court que les estimations précédentes de 7000 à 11 000 ans, révélant ainsi un fort taux de sismicité sur cette frontière de plaque ayant un glissement faible (< 5 mm/an). En plus, contrairement aux récurrences périodiques des séismes sur les failles décrochantes ayant une vitesse de glissement rapide et une géométrie simple comme la faille de San Andreas (section de Wrightwood) aux Etats-Unis et la faille Alpine en Nouvelle-Zélande, notre étude confirme un schéma de récurrence avec de grands séismes regroupés sur la faille à glissement lent de la Mer Morte.
C’est aussi la première tentative pour appliquer une modélisation de dynamique des fluides à un sismogramme fossile quantitative pour développer un enregistrement sismique long. C’est le plus long enregistrement sismique sur une faille majeure dans le monde. Il est aussi calibré sur les séismes historiques, qui dans la région de la mer Morte sont documentés sur une durée particulièrement longue.
