Les grandes failles de Californie sont lisses à la profondeur où se produisent les séismes

La relocalisation précise des séismes montre des failles présentant des surfaces lisses, planes ou arquées, sur des échelles allant de quelques centaines de mètres à quelques dizaines de kilomètres et ce, à la profondeur sismogène. Cette régularité peut jouer un rôle crucial dans la genèse des grands séismes, et peut transformer notre compréhension de la physique de la rupture et des risques sismiques.

Le comportement physique des failles, et les risques sismiques qui en découlent, dépendent fortement de leur caractère rugueux ou lisse à la profondeur ou l'énergie est libérée lors des tremblements de terre. À cette profondeur d'environ 4-15 km en Californie, la localisation des séismes a suggéré que les failles sont irrégulières aux échelles supérieures au kilomètre. De plus, le tracé des failles cartographiées en surface est aussi généralement complexe et présente des décalages à toutes les échelles. Ceci amène à supposer une forte rugosité des failles majeures en profondeur, la rupture d'un grand séisme reviendrait donc à essayer de faire glisser deux boites à œufs le long de leurs côtés bosselés.

Les auteurs dont un chercheur du CNRS-INSU (voir encadré), appliquent une nouvelle procédure de localisation des séismes à de grandes séquences de tremblements de terre et à la microsismicité le long de failles décrochantes en Californie. Cette méthode multi-échelle permet de corriger certains effets de distorsion et la relocalisation des séismes révèlent que les surfaces de failles sont lisses en profondeur, planes ou arquées sur des échelles allant de quelques centaines de mètres à quelques dizaines de kilomètres. Les scientifiques démontrent donc que la rupture sismique ressemble davantage à des boites à œufs glissant sur leurs côtés lisses, et ceci a des conséquences évidentes. La présence en profondeur de surfaces lisses à plusieurs échelles dans les zones de failles décrochantes majeures peut influencer l'initiation, la rupture, la direction et l'arrêt des ruptures sismiques, et ces failles lisses sont peut-être même nécessaires pour que de grands tremblements de terre se produisent. Ces résultats peuvent aider à cartographier l'aléa sismique et viennent renforcer les travaux récents sur les ruptures en surface. Ces travaux montrent que les ruptures en surface reflètent en grande partie des déformations secondaires peu profondes et souvent complexes, et non les surfaces de glissement sismique actives en profondeur.