La cause du tsunami de 2011 révélée

Une équipe de scientifiques dont faisait partie la géologue mcgilloise Christie Rowe a fait paraître une série d’études dans le journal Science, faisant la lumière sur la cause du terrible déplacement du plancher océanique, au large de la côte nord-est du Japon. De plus, ces données laissent croire que des séismes d’une puissance similaire pourraient se reproduire ailleurs dans la région du Pacifique du Nord-Ouest.

Rattachée au Département des sciences terrestres et planétaires de l’Université McGill, la professeure Rowe est l’une des 27 scientifiques originaires de dix pays à avoir participé, en 2012, à une expédition de 50 jours sur l’engin de forage flottant japonais Chikyu. À trois reprises, l’équipe a procédé à un forage dans la fosse océanique japonaise afin d’étudier la zone de rupture du séisme qui s’est produit en 2011, soit une faille du plancher océanique où s’unissent deux plaques tectoniques terrestres d’une grande importance, loin sous la surface de l’océan Pacifique.

La jonction des plaques pacifique et nord-américaine est appelée « zone de subduction »; la plaque nord-américaine chevauche la plaque pacifique. Cette dernière se courbe et s’immerge profondément sous la terre, créant ainsi la fosse japonaise.

L’explication classique des géologues est qu’à une grande profondeur, sous le plancher océanique, où la pierre est très dure, le mouvement des plaques peut entraîner un important rebond élastique. Plus près de la surface du fond de la mer, où la pierre est plus malléable et moins comprimée, ce phénomène de rebond diminue progressivement. 

Jusqu’en 2011, le plus important déplacement de plaque en bordure d’une faille jamais constaté remontait à 1960, au large de la côte du Chili, où un important séisme avait causé le glissement de plaques du plancher océanique d’environ 20 mètres. Dans le cas du séisme de Tohoku, le glissement était initialement de 30 à 50 mètres, s’élargissant au fur et à mesure où la rupture souterraine se rapprochait du lit de la mer. Cette rupture a poussé brutalement le sous-sol marin vers le haut, provoquant alors le terrible tsunami. Les résultats colligés l’an dernier à l’issue de l’expédition Chikyu, publiés dans l’édition du 6 décembre du magazine Science, révèlent plusieurs facteurs qui expliquent en partie ce glissement d’une force inattendue.

D’une part, la faille est en elle-même très mince. L’épaisseur de l’échantillon prélevé est inférieure à cinq mètres. « Selon nos connaissances, il s’agit de la limite interplaque terrestre la plus mince qui soit », de préciser la professeure Rowe. En revanche, l’épaisseur de la faille californienne de San Andreas atteint plusieurs kilomètres à certains endroits.

Les scientifiques ont également découvert que les dépôts d’argile dont est comblée l’étroite faille contiennent un sédiment extrêmement fin. « C’est l’argile la plus coulante que l’on puisse imaginer », a ajouté M^me Rowe. « Lorsqu’on la frotte entre ses doigts, on a l’impression qu’il s’agit d’un lubrifiant. »

Un phénomène à surveiller

La découverte de cette étonnante argile laisse croire à la présence d’autres subductions dans la région du Pacifique du Nord-Ouest, où ce type d’argile est présent – soit de la péninsule russe du Kamchatka aux îles Aléoutiennes. Christie Rowe souligne que ces subductions pourraient générer d’autres séismes d’une ampleur aussi importante.

Pour réaliser leurs travaux, les scientifiques ont utilisé de l’équipement de forage spécialement conçu en vue d’explorer les eaux des grands fonds, et grâce auquel ils ont pu descendre à plus de 800 mètres sous le plancher océanique, dans un secteur où ce dernier est d’environ 6 900 mètres. Jusqu’alors, aucune exploration de forage n’avait été réalisée dans un secteur aussi profond. Six heures se sont écoulées entre le moment où la foreuse a amorcé le retrait de carottes de la faille et son retour sur le paquebot.

Durant ses tournées de nuit sur le pont supérieur, la professeure Rowe était appelée à identifier les échantillons de forage à remettre aux géochimistes en vue de procéder à l’échantillonnage d’eau, et ceux confiés aux géologues, qui en évalueront la structure sédimentaire et de déformation. « Dès leur réception, nous avons soumis les échantillons aux rayons x, de sorte que les géochimistes aient leur échantillon d’eau en main avant que l’oxygène ne pénètre les pores du sédiment. »

L’expédition a été réalisée avec le soutien des pays membres du Programme international de forage océanique (plus particulièrement le Japon et les États-Unis). Les participants canadiens ont reçu l’appui du Consortium européen de recherche sur le forage océanique, dont le Canada fait partie.

Lien vers le site Web de l’expédition : http://www.jamstec.go.jp/chikyu/exp343/e/

Liens vers les articles parus dans Science :
http://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.1243719
http://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.1243485
http://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.1243641