Aucune région des États-Unis n’est exposée à un risque plus élevé de tremblement de terre catastrophique que le sud de la Californie. Le danger provient principalement de deux failles instables, la San Andreas et la San Jacinto. Selon de nouvelles recherches, les contraintes le long de ces failles atteignent les niveaux les plus élevés observés au cours du dernier millénaire.
L’étude, publiée le 3 juin dans la revue Journal of Geophysical Research, Solid Earth, souligne les préoccupations des scientifiques quant au fait que ce système de failles est prêt à produire un séisme important, bien que les auteurs insistent sur le fait que cela ne permet pas de prédire quand un tel événement se produira. Les résultats suggèrent également qu’un noeud de failles critique au nord-est de Los Angeles pourrait jouer un rôle clé dans l’ampleur que pourrait prendre le prochain grand séisme.
« La question de savoir quand et comment se produira le prochain grand tremblement de terre dans cette région est l’un des problèmes les plus urgents de la géoscience appliquée », a déclaré, dans un communiqué, la chercheuse principale Liliane Burkhard, géophysicienne et géologue planétaire à l’Université de Berne, en Suisse. « Nos résultats offrent une image plus claire et fondée sur la physique de l’état actuel des contraintes du système de failles, et le cadre que nous avons développé n’est pas seulement applicable à la Californie, mais aussi à d’autres jonctions de failles complexes dans le monde. »
Le stress des failles atteint un niveau millénaire
Vidéo montrant l’animation de l’accumulation du stress sur le système de failles du Sud de San Andreas, couvrant les années 1100 à 2025.
Les tremblements surviennent généralement le long des limites entre les plaques tectoniques. Ces zones de fracture, ou failles, accumulent du stress à mesure que les plaques glissent les unes contre les autres et se verrouillent. Finalement, une telle pression s’accumule que les plaques glissent brusquement, libérant toute l’énergie emmagasinée sous la forme d’un séisme. Plus le temps passé depuis le dernier grand tremblement est long, plus le stress peut s’être accumulé le long de la faille.
Le dernier grand séisme à avoir touché la région de Los Angeles fut Fort Tejon en 1857. D’une magnitude de 7,9, il demeure l’un des plus importants tremblements jamais enregistrés en Californie. Cela fait bien plus d’un siècle que cet événement s’est produit, et les scientifiques s’inquiètent que le système de failles de San Andreas puisse générer un autre grand tremblement d’un jour à l’autre.
Pour mieux comprendre le stress actuel le long des zones de failles San Andreas et San Jacinto, Burkhard et ses collègues ont utilisé des simulations informatiques des 1 000 dernières années d’activité sismique majeure afin d’estimer comment le stress s’accumule sur des segments de faille au fil du temps et comment cela affecte les segments voisins.
Leur modèle d’éruption sismique fondé sur la physique simule ce processus en trois dimensions spatiales au fil du temps. Les chercheurs l’ont alimenté avec des preuves géologiques des séismes passés, telles que la datation au radiocarbone, les anomalies des anneaux des arbres et les archives historiques des ruptures au sol. Lorsqu’ils l’ont exécuté, les résultats indiquent que les contraintes tectoniques le long des zones de failles San Andreas et San Jacinto ont atteint et, dans certains cas, dépassé les niveaux les plus élevés observés au cours du dernier millénaire.
Le rôle critique du col de Cajon
Le col de Cajon est le carrefour tectoniquement complexe où les failles de San Andreas et de San Jacinto convergent. Il se situe près de plusieurs communautés densément peuplées, notamment Los Angeles, San Bernardino, Riverside et la vallée de Coachella. Selon l’étude, ce carrefour pourrait présenter un danger plus important pour ces zones que ce que les scientifiques avaient estimé auparavant.
Burkhard et ses collègues ont déterminé que le col de Cajon peut agir comme ce qu’on appelle une « porte de tremblement », contrôlant si de grandes ruptures restent confinées à une seule faille ou traversent les deux systèmes de failles. « Le concept de porte de tremblement rend compte de quelque chose d’important sur le fonctionnement des jonctions de failles », a-t-elle déclaré dans le communiqué. « Le col de Cajon ne se contente pas d’empêcher ou d’orienter les tremblements : il réagit aux conditions de stress, et ces conditions évoluent sur des siècles. »
Lorsque le stress sur les deux failles s’accumule simultanément vers des niveaux similaires, il devient plus probable qu’une grande rupture conjointe traverse les deux systèmes, selon l’étude. Le modèle a montré que le stress a atteint 3,6 MPa sur la section San Jacinto-San Bernardino, le plus haut niveau observé au cours de la simulation de 1 000 ans. Par ailleurs, la section voisine Mojave South du fault San Andreas a accumulé 2,8 MPa de stress, ce qui indique que les deux segments subissent des niveaux de contrainte similaires.
« Non seulement il est préoccupant que les contraintes atteignent des niveaux historiques, mais aussi que les conditions relatives de contrainte entre les deux systèmes de failles se rapprochent de la plage que nous associons à des ruptures majeures traversant les deux failles simultanément — et cela représente un scénario aux conséquences bien plus importantes pour la région », a expliqué Burkhard.
Encore une fois, cette étude ne prédit pas quand le prochain grand tremblement pourrait secouer le sud de la Californie, ni ne démontre qu’un tel événement soit nécessairement imminent. Elle offre plutôt une image plus claire du danger sismique de la région. Ce système de failles sous stress critique pourrait se rompre à tout moment, et les communautés doivent se préparer au pire scénario. Burkhard espère que le cadre d’évaluation du risque qu’elle et ses collègues ont développé aidera la Californie et d’autres zones du monde actives sismiquement à se protéger contre le prochain grand séisme.
