La physique inattendue derrière les tremblements de terre dévastateurs de 2023 en Turquie

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de la Scripps Institution of Oceanography de l'UC San Diego utilise une approche multidisciplinaire pour démêler les complexités des deux tremblements de terre meurtriers de force presque égale qui ont frappé la Turquie et la Syrie le 6 février 2023.

La recherche, publiée aujourd'hui dans la revue Science, révèle que chacun des deux séismes, mesurés respectivement à des magnitudes de 7,8 et 7,7, comportait des éléments inattendus qui se sont additionnés pour rendre les secousses encore plus destructrices.

"Les tremblements de terre se sont produits sur des failles connues et, dans ce sens, ils étaient attendus", a déclaré Yuri Fialko, géophysicien de Scripps, co-auteur de l'article. « Ce qui était inattendu, c’était leur taille – ils étaient bien plus importants que tous les séismes passés connus sur les mêmes failles. Cela s'est produit parce que ces tremblements de terre ont provoqué beaucoup de choses inattendues qu'ils n'étaient pas censés faire.

Le premier des deux tremblements de terre a augmenté en force en raison d'une improbable « cascade » de ruptures qui ont traversé diverses courbures et jonctions de failles qui sont normalement censées agir comme des barrières à la rupture qui se propage. La deuxième secousse a également eu un impact supplémentaire en raison d'un phénomène inattendu appelé rupture de supercisaillement, dans lequel la faille se rompt plus rapidement que les ondes de cisaillement sismiques ne peuvent traverser la croûte terrestre, créant un effet semblable à un boom sonore qui amplifie la puissance destructrice du tremblement de terre.

Fialko a également déclaré qu'en énumérant les aspects étranges et inhabituels de ces tremblements de terre, les résultats soulignent la nécessité d'inclure la possibilité d'événements tout aussi rares ou extrêmes dans les plans de préparation aux tremblements de terre à travers le monde. En particulier, il a déclaré que l'incorporation de scénarios rares mais possibles serait un exercice précieux dans les zones proches de la faille de San Andreas en Californie, qui, selon lui, est un système de failles structurellement similaire au système de failles de l'Anatolie orientale qui a produit ces deux tremblements de terre.

Comme la Californie, la Turquie est un pays sismique. Il se situe au milieu d’une série complexe de failles décrochantes où se rencontrent les plaques tectoniques eurasienne, arabe et anatolienne. La plaque arabique se déplace vers le nord en direction de la plaque eurasienne, la Turquie entière et sa plaque anatolienne étant coincées entre les deux.

"L'analogie la plus simple est celle des graines de pastèque", a déclaré Fialko. « Ils sont glissants et si vous en serrez un entre vos doigts, il veut jaillir dans une direction. Il y a une compression des deux côtés de la plaque anatolienne et elle essaie de jaillir vers l'ouest comme une graine de pastèque entre deux doigts.

Le long de ces frontières tectoniques, des contraintes peuvent s'accumuler dans les couches rocheuses supérieures de la croûte terrestre le long de la faille si les deux côtés restent coincés en raison du frottement et de la pression de serrage alors que les plaques sous-jacentes continuent de glisser à environ 20 km (12 miles) de profondeur sous terre. Les tremblements de terre se produisent lorsque la contrainte accumulée surmonte finalement les pressions de friction et de serrage agissant sur la croûte supérieure et que les deux côtés de la faille glissent soudainement et violemment pour rattraper le mouvement tectonique se produisant en profondeur.

Tout cela signifie que la région entourant la Turquie a une longue histoire de tremblements de terre majeurs et meurtriers, depuis celui qui a détruit la ville syrienne d’Alep en 1138 jusqu’au séisme de 1999 qui a frappé la ville turque d’Izmit.

Les chercheurs de Scripps ont commencé à étudier les tremblements de terre de 2023 presque immédiatement après qu’ils se soient produits dans l’espoir de mieux comprendre les processus qui ont donné lieu à ces événements sismiques dévastateurs qui ont coûté la vie à plus de 50 000 personnes en Turquie et en Syrie. La National Science Foundation, la NASA, l'US Geological Survey, la Fondation Cecil et Ida Green et le programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne ont tous contribué au financement de l'étude.

La caractéristique la plus inhabituelle des séismes était leur magnitude pratiquement identique, qui n’a pas nécessité beaucoup d’analyses pour être reconnue. La deuxième secousse, qui s'est produite environ neuf heures après la première, n'était pas techniquement une réplique mais plutôt le deuxième acte de ce que les sismologues appellent un doublet – deux tremblements de terre de magnitude similaire qui se produisent dans un laps de temps relativement court.