Une étude révèle que les ondes réfléchies par le noyau lors du séisme de Tohoku de 2011 ont déplacé tout le Japon vers l’est

Le séisme dévastateur de Tohoku en 2011 était si puissant qu'il a envoyé des ondes sismiques à près de 6 000 kilomètres de profondeur, jusqu'au noyau de fer de la Terre, avant qu'elles ne reviennent en surface quelques minutes plus tard, déclenchant un glissement de faille massif qui a déplacé de façon permanente tout le Japon de plusieurs millimètres vers l'est. Cette découverte, publiée jeudi dans la revue Science, représente le premier cas documenté d'une onde sismique réfléchie par le noyau provoquant un mouvement de faille aux limites des plaques tectoniques.science+2

Le voyage d'une onde vers le noyau

Les recherches, dirigées par la géophysicienne Sunyoung Park de l'Université de Chicago, ont analysé les données du système d'observation terrestre Geonet du Japon, qui intègre les relevés de 1 300 stations à travers le pays. Environ 13 minutes après la secousse principale de magnitude 9,0 le 11 mars 2011, le réseau a enregistré l'arrivée d'ondes dites ScS — des ondes de cisaillement qui avaient traversé le manteau terrestre, s'étaient réfléchies sur la limite entre le manteau et le noyau externe, puis étaient revenues à la surface.bluewin+2

Peu après l'arrivée de ces ondes, de vastes zones du Japon se sont déplacées de quelques millimètres vers l'est par rapport à un point de référence en Chine, près de la frontière russe, avec un déplacement maximal de cinq à six millimètres. « Compte tenu de la nature inhabituelle de cet événement, nous avons consacré beaucoup de temps à explorer diverses explications », a noté l'équipe de Park, écartant finalement les erreurs de traitement des données satellitaires avant d'identifier les ondes ScS comme la cause.scientificamerican+1

L'événement sismique le plus vaste jamais enregistré

L'équipe a simulé divers scénarios de glissement à des profondeurs de 20 à 60 kilomètres et a comparé les résultats avec les données enregistrées. Ils ont déterminé que le déplacement n'aurait pas pu provenir uniquement de l'épicentre du séisme — si cela avait été le cas, le déplacement aurait diminué avec la distance, ce qui n'était pas le cas. Au lieu de cela, le glissement s'est produit simultanément le long de quatre limites de plaques tectoniques : entre la plaque pacifique et la plaque d'Okhotsk au nord-est, et entre la plaque philippine et la plaque eurasienne au sud-ouest.bluewin

La zone totale affectée s'étend sur environ 3 000 kilomètres — soit approximativement la longueur de l'archipel japonais. Les chercheurs la décrivent comme étant six à sept fois plus grande que la longueur de rupture du séisme principal et plus de deux fois supérieure à celle du séisme de Sumatra en 2004, ce qui en fait la plus vaste zone de rupture jamais enregistrée à la suite d'un seul événement.science+1

Une nouvelle source de risque sismique

Les chercheurs estiment que le séisme principal a réduit la friction le long des zones de faille dans la croûte terrestre, permettant aux ondes ScS de retour de déclencher un déplacement soudain. Cette découverte a des implications pour la préparation aux séismes. « Cette observation souligne l'importance de prendre en compte cette source de risque sismique jusqu'alors méconnue, posée par une réactivation potentielle de la zone du séisme principal et de la région environnante — même plus de dix minutes après le séisme principal », indique l'étude.bluewin