Café des Sciences, 29 Octobre, Jean-Philippe Avouac

Le Café des Sciences d’octobre a été co-organisé avec le département de Français et le Centre de Recherche Linguistique de USC (University of Southern California) et animé par Jean-Philippe Avouac, Directeur de l’Observatoire de Tectonique et professeur de géologie au California Institute of Technology (Caltech). Jean-Philippe Avouac est diplômé de l’Ecole Polytechnique et a obtenu son doctorat à l’Institut de Physique du Globe de Paris.

Le Pr. Avouac a débuté cette présentation par un rappel sur l’historique de la géologie moderne, qui nait avec les travaux de Darwin lors de son voyage au large des côtes d’Amérique du Sud entre 1831 et 1836. Il observe au cours de ce voyage les différences d’élévation entre la côte et les reliefs maritimes et l’effet des tremblements de terre sur cette dernière mais ne parviendra pas à les expliquer. En effet, le modèle géologique accepté à cette époque considère la Terre comme une sphère chaude s’étant refroidie lentement et dont la couche externe se contracte. Le modèle actuel, qui considère la Terre comme une source de chaleur (noyau en fusion et radioactivité) ne sera développé que plus tard. Ce modèle permet d’expliquer le « glissement » de la couche externe sur la surface du noyau chaud (appelée « manteau », c’est à dire le mouvement des plaques tectoniques.

Les études modernes ont permis de comprendre la dynamique du système géologique terrestre : au niveau des failles océaniques se produit une remontée de manteau chaud et sous pression. Arrivé au niveau du plancher océanique, ce matériau se solidifie et provoque un mouvement de convection : il repousse les plaques adjacentes. La vitesse de déplacement varie entre quelques millimètres et environ 15 centimètres par an. Au niveau des côtes, le plancher océanique passe sous la croûte terrestre (un phénomène appelé « subduction »). Des études comparatives montrent une corrélation presque parfaite entre les zones de contact entre les plaques (zones de subduction) et les zones à forte activité sismique.

Le Pr. Avouac a ensuite expliqué la relation entre ce phénomène de mouvement des plaques tectoniques et la formation des reliefs, en prenant l’exemple de l’Himalaya. Cette chaîne de montagne est issue de la collision entre la plaque Indienne (qui remonte vers le Nord) et la plaque Eurasiatique. Au niveau de la zone de contact, les roches les plus denses (constituant le plancher océanique) ont totalement subducté sous la plaque Eurasiatique et ont été remplacées par des roches moins denses (continentales), qui subductent beaucoup moins facilement. Il en résulte un épaississement de la croûte terrestre au niveau de la zone de contact : le massif Himalayen.

Le déplacement des plaques au niveau de ces zones de contact ne se fait généralement pas de façon continue : la friction entre les roches bloque le mouvement des plaques. De l’énergie s’accumule alors dans le système, à mesure que les plaques « s’arc-boutent » l’une contre l’autre, jusqu’au moment où cette accumulation d’énergie est suffisante pour contrebalancer la friction. Il se produit alors un glissement soudain et important des plaques qui libère une grande quantité d’énergie sous forme d’une onde de choc : un séisme. En l’espace de quelques secondes, il s’opère un glissement pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres au niveau de la rupture, qui peut faire plus de 1000 km dans le cas de séismes de forte amplitude.

Le Pr. Avouac a par la suite développé ce concept et décrit les modèles mathématiques et numériques utilisés pour étudier la propagation des séismes, en prenant l’exemple de la zone de Sumatra. S’il n’est aujourd’hui pas possible de prédire un séisme avec suffisamment de précision pour permettre l’évacuation intelligente d’une zone à risque, la science a cependant fait de grand progrès dans la compréhension des mécanismes mis en œuvre dans ces phénomènes. Il est aujourd’hui possible de cartographier les zones dans lesquelles le glissement des plaques se fait de façon continue et les zones dans lesquelles ce glissement est saccadé et provoque des secousses. L’étude de l’influence d’un séisme sur les zones proches permet aujourd’hui de comprendre comment certaines zones de glissement continu peuvent jouer un rôle de « tampon » et arrêter la propagation des séismes. A terme, il pourrait être possible de créer artificiellement de telles zones afin de transformer un séisme important en un nombre plus grand de séismes de faible amplitude. En effet, le principal problème causé par les séismes est l’étendue de la zone de rupture (et donc de dommages humains et matériels).

Cette présentation a suscité de nombreuses questions, tant sur les aspects scientifiques et techniques de l’étude des séismes que sur l’impact que ces évènements géologiques peuvent avoir sur la société. Ces échanges ont été très riches et ont permis de creuser les pistes de réflexions apportées par cette présentation très complète.

Dernière modification : 09/07/2015

Haut de page