Les signes précurseurs d’un séisme devraient permettre d’alerter les populations à temps. Les scientifiques se posent d’ailleurs les mêmes questions pour les fonds marins: comment alerter les populations d’un éventuel tsunami? Des chercheurs de plusieurs instituts scientifiques – le CNRS, l’Ifremer et l’IFSTTAR – réunissent leur travail. Ils ont publié le 14 septembre dernier, dans la revue Nature Geoscience, une étude proposant un modèle physique qui permettrait d’expliquer la phase préparatoire d’un séisme en milieu océanique. Ces travaux sont novateurs car ils reposent sur des mesures quantitatives qui établissent le lien entre l’observation et le choc principal du séisme. Un chemin prometteur qui pourrait conduire les futures recherches sur des signaux visibles détectables.

L’observation a été faite près de la fracture du Pacifique Nord-Est et les scientifiques ont pu démontrer que les fluides circulant dans cette zone de faille sous-marine changent tout le temps. Ainsi, au cours de ce qu’ils appellent le «cycle sismique», les contraintes s’accumulent crescendo le long de la faille et vont jusqu’à franchir le point de rupture. C’est alors que le séisme survient. Puis les contraintes se relâchent et s’accumulent de nouveau, jusqu’au prochain séisme.

Situés près des dorsales océaniques, les fluides sont soumis à une forte température et à une solide pression. À un certain moment, ils peuvent atteindre un état dit supercritique. Les propriétés physiques d’un fluide supercritique sont intermédiaires entre celles des liquides et celles des gaz. La compressibilité du fluide supercritique varie fortement avec la pression, ce qui, selon l’analyse des chercheurs, peut être la cause du déclenchement du séisme après une courte période de secousses prémonitoires. Mais aussi, dans les zones actives des séismes là où ils sont nombreux et fréquents, la connaissance historique du rythme des incidents passés permet une approche vraisemblable pour identifier les segments qui devraient se rompre prochainement.

Les signes annonciateurs des séismes

Les signes avant-coureurs des séismes sont étudiés par la communauté scientifique. Ils sont de nature très variée. Les prémices sont associées aux mouvements du sol. Puis arrivent les seconds signes, liés au comportement des gaz, des fluides, des signaux électriques, thermiques et du comportement animal, etc. Il paraît évident qu’un phénomène de l’ampleur d’un tremblement de terre, libérant une énergie considérable, a une phase préparatoire. Le problème ne réside pas dans l’absence de signes précurseurs – les observations, après coup, sont nombreuses – mais la plupart du temps, les observateurs sont dans l’incapacité de les détecter avant le choc principal. Les fluides supercritiques nécessitent des conditions bien particulières, mais on les rencontre également à terre dans des zones volcaniques et hydrothermales, comme en Islande.

Actuellement, les observatoires au fond des mers sont comparables aux laboratoires placés au fond des océans. Ils sont équipés d’un ensemble d’instruments de mesure qui sont capables d’enregistrer différents types de données servant à comprendre les phénomènes océaniques. Les résultats obtenus pourraient permettre d’orienter les futures recherches vers la détection de signaux précurseurs, dans la prévision sismique. Ainsi, le Département des Géosciences marines de l’Ifremer, dispose de 15 parcs de sismomètres situés au fond des océans. Au cours des dernières années, les parcs de sismomètres ont été déployés 260 fois au cours de six campagnes opérationnelles.

Des modèles fluidiques ou gazeux

La plupart des zones à forte activité sismique sont connues par les scientifiques et font l’objet d’une surveillance permanente. À ce jour, il est impossible de prévoir à court terme le moment où la terre et les sous-sols marins trembleront. En effet, lorsque deux plaques tectoniques glissent l’une contre l’autre, la rugosité de leurs surfaces commence à créer du mouvement, c’est la phase dite d’«initiation» qui précède toujours la rupture. Les tensions s’accumulant, les aspérités se rompent peu à peu jusqu’à ce que le frein lâche et les blocs se déplacent brusquement. C’est alors que surviennent les tremblements de terre, les tsunamis, etc.

Les failles coulissantes, sous l’effet des forces tectoniques, s’actionnent et s’opposent. L’augmentation des forces de cisaillement va fracturer les roches, et par là même, affaiblir la résistance du coulissage. Ainsi survient une baisse de tension du fluide contenu dans le massif rocheux provenant de l’augmentation des vides entre les roches, de sorte qu’ils agissent comme un effet «ventouse» stabilisateur qui a, pour effet, de retarder le déclenchement du séisme.

L’efficacité du mécanisme est toutefois fortement liée à la compressibilité du fluide. Elle est maximale en présence de fluides à l’état liquide dont la faible compressibilité génère une forte diminution de pression, donc l’effet est stabilisateur. À l’inverse, pour les fluides de type gazeux à forte compressibilité, l’effet ventouse est quasi nul, la secousse peut se déclencher immédiatement. Les quelques jours, au cours desquels la transition s’opère, seront marqués par de multiples manifestations dont des secousses de faible amplitude selon les liants, gazeux ou liquides.