Contents
Le glissement de faille est le nom donné au glissement lent et constant qui peut se produire sur certaines failles actives sans qu’il y ait de tremblement de terre. Lorsque les gens en apprennent l’existence, ils se demandent souvent si la dérive des failles peut désamorcer les futurs tremblements de terre ou les rendre plus petits. La réponse est « probablement pas », et cet article explique pourquoi.
Les conditions de la fluidité
En géologie, le terme « fluage » est utilisé pour décrire tout mouvement qui implique un changement de forme régulier et progressif. Le fluage du sol est le nom de la forme la plus douce de glissement de terrain. Le fluage par déformation se produit à l’intérieur des grains minéraux lorsque les roches se déforment et se plient. Le glissement de faille, également appelé glissement sismique, se produit à la surface de la Terre sur une petite fraction des failles.
Le comportement de fluage se produit sur toutes sortes de défauts, mais il est plus évident et plus facile à visualiser sur les défauts de glissement, qui sont des fissures verticales dont les côtés opposés se déplacent latéralement les uns par rapport aux autres. On peut supposer que cela se produit sur les énormes failles liées à la subduction qui donnent lieu aux plus grands tremblements de terre, mais nous ne pouvons pas encore mesurer ces mouvements sous-marins assez bien pour le dire. Le mouvement de reptation, mesuré en millimètres par an, est lent et constant et résulte finalement de la tectonique des plaques. Les mouvements tectoniques exercent une force (contrainte) sur les roches, qui réagissent par un changement de forme (déformation).
La tension et la force sur les failles
Le fluage des fautes résulte des différences de comportement des contraintes à différentes profondeurs sur une faute.
En profondeur, les roches d’une faille sont si chaudes et si molles que les faces de la faille s’étendent simplement les unes à côté des autres comme de la tire. Autrement dit, les roches subissent une déformation ductile, qui soulage constamment la plupart des contraintes tectoniques. Au-dessus de la zone ductile, les roches passent de ductiles à cassantes. Dans la zone fragile, les tensions s’accumulent lorsque les roches se déforment élastiquement, comme si elles étaient des blocs de caoutchouc géants. Pendant que cela se produit, les côtés de la faille sont bloqués ensemble. Les tremblements de terre se produisent lorsque les roches fragiles libèrent cette contrainte élastique et reviennent à leur état détendu et non contraint. (Si vous comprenez les tremblements de terre comme « libération de la contrainte élastique dans les roches fragiles », vous avez l’esprit d’un géophysicien).
L’ingrédient suivant dans cette image est la deuxième force qui maintient la faille verrouillée : la pression générée par le poids des roches. Plus cette pression lithostatique est importante, plus la faille peut s’accumuler.
Se faufiler en un clin d’œil
Maintenant, nous pouvons comprendre le fluage des failles : il se produit près de la surface où la pression lithostatique est suffisamment basse pour que la faille ne soit pas verrouillée. La vitesse du fluage peut varier en fonction de l’équilibre entre les zones verrouillées et déverrouillées. Des études approfondies sur le fluage des failles peuvent donc nous donner des indications sur l’emplacement des zones verrouillées en dessous. Nous pouvons ainsi obtenir des indices sur la façon dont la déformation tectonique s’accumule le long d’une faille, et peut-être même avoir un aperçu du type de tremblements de terre qui pourraient se produire.
La mesure du fluage est un art complexe car il se produit près de la surface. Parmi les nombreuses failles de la Californie, plusieurs sont rampantes. Il s’agit notamment de la faille de Hayward dans l’est de la baie de San Francisco, de la faille de Calaveras juste au sud, du segment rampant de la faille de San Andreas en Californie centrale et d’une partie de la faille de Garlock dans le sud de la Californie. (Toutefois, les failles rampantes sont généralement rares.) Les mesures sont effectuées par des relevés répétés le long de lignes de marques permanentes, qui peuvent être aussi simples qu’une rangée de clous dans un trottoir de rue ou aussi élaborées que des rampants placés dans des tunnels. Dans la plupart des endroits, la fluidité de la circulation augmente chaque fois que l’humidité des tempêtes pénètre dans le sol en Californie, ce qui signifie la saison des pluies d’hiver.
L’effet de fluage sur les tremblements de terre
Sur la faille de Hayward, le taux de fluage ne dépasse pas quelques millimètres par an. Même le maximum n’est qu’une fraction du mouvement tectonique total, et les zones peu profondes qui se déplacent n’accumuleraient jamais beaucoup d’énergie de déformation au départ. Les zones de reptation y sont largement compensées par la taille de la zone verrouillée. Ainsi, si un tremblement de terre attendu tous les 200 ans en moyenne se produit quelques années plus tard parce que le fluage soulage un peu la tension, personne ne peut le dire.
Le segment rampant de la faille de San Andreas est inhabituel. Aucun grand tremblement de terre n’y a jamais été enregistré. C’est une partie de la faille, d’environ 150 kilomètres de long, qui s’enfonce à environ 28 millimètres par an et ne semble avoir que de petites zones verrouillées, voire aucune. Pourquoi est-ce un puzzle scientifique. Les chercheurs examinent d’autres facteurs qui pourraient être à l’origine de la faille. L’un d’eux pourrait être la présence d’argile ou de serpentinite en abondance le long de la zone de faille. Un autre facteur peut être l’eau souterraine emprisonnée dans les pores des sédiments. Et pour rendre les choses un peu plus complexes, il se peut que le fluage soit une chose temporaire, limitée dans le temps à la première partie du cycle des tremblements de terre. Bien que les chercheurs aient longtemps pensé que le fluage pouvait empêcher les grandes ruptures de se propager à travers lui, des études récentes ont remis cela en question.
Le projet de forage SAFOD a réussi à échantillonner la roche sur la faille de San Andreas dans sa partie rampante, à une profondeur de près de 3 kilomètres. Lorsque les carottes ont été dévoilées pour la première fois, la présence de serpentinite était évidente. Mais en laboratoire, des tests à haute pression du matériau de la carotte ont montré qu’il était très faible à cause de la présence d’un minéral argileux appelé saponite. La saponite se forme là où la serpentinite rencontre et réagit avec les roches sédimentaires ordinaires. L’argile est très efficace pour piéger l’eau interstitielle. Donc, comme cela arrive souvent dans les sciences de la Terre, tout le monde semble avoir raison.
