Séismes : que se passe-t-il entre deux plaques tectoniques ?

Nous connaissons les régions prônes au danger sismique, mais nous ne pouvons pas connaître à l’avance la date exacte d’occurrence des tremblements de terre ainsi que leur intensité. Comment l’équilibre des forces se maintient-il et pourquoi cela bouge-t-il tout à coup ? De quelle manière l’énergie est-elle accumulée et relâchée ? Des chercheurs de l’EPFL ont réussi à modéliser ce qui se passe lorsque deux corps glissent l’un sur l’autre et relâchent la pression.

Les séismes ont lieu à la jonction de deux plaques tectoniques. Entre chaque glissement, des forces s’accumulent entre elles jusqu’au moment où la résistance de frottement est dépassée : le mouvement se produit. Le déplacement de la croûte terrestre provoque une onde de choc qui rayonne jusqu’à la surface. De nombreuses recherches sont menées dans le monde afin d’expliquer la physique qui se cache sous le phénomène. Des scientifiques interviewés par Live Science placent même la physique des tremblements de terre dans le « top ten » des mystères scientifiques les plus intéressants.

“stick-slip”

David Kammer, du laboratoire de simulation en mécanique des solides (LSMS), a développé un modèle numérique qui permet de comprendre ce qui se passe à l’interface de deux matériaux lorsqu’ils glissent l’un contre l’autre, comme un livre sur une table, des semelles en caoutchouc sur du lino ou plus spécifiquement les plaques tectoniques. « Il y a beaucoup de questions qui restent en suspens dans ce phénomène particulier. Par exemple dans la croûte terrestre, on ne connait pas précisément les conditions de pression ou de température qui influencent le glissement. Les essais en laboratoire tentent de reproduire ce genre d’évènements mais cela reste difficile car la zone de contact n’est pas accessible.»

Lorsque deux matériaux glissent l’un sur l’autre, ils ne réagissent pas toujours de la même manière suivant les conditions dans lesquelles ils se trouvent, telles que la rigidité ou la vitesse de déplacement. Parfois cela se passe de manière régulière et homogène, dans le cas de plaques tectoniques, ces actions sont peu ou pas du tout ressenties. D’autres fois on constate une succession d’arrêts et d’accélérations appelés “stick-slip”. Les séismes sont les résultats des déplacements soudains.

La dynamique du frottement

Ces mouvements hétérogènes provoquent systématiquement une onde de choc à la surface. Mais qu’est-ce qui en détermine l’intensité? Pourquoi certains séismes sont-ils dévastateurs ? Le doctorant a débuté sa recherche en s’appuyant sur des résultats expérimentaux obtenus par des laboratoires extérieurs. «Ce qui m’intéressait était de comprendre la dynamique de la rupture, lorsque les plaques se mettent subitement à glisser l’une sur l’autre. La manière dont elle débute et se propage entre les deux corps solides en contact. J’ai découvert que l’accumulation d’énergie au point de rupture de l’interface, détermine l’accélération du glissement.»

Le doctorant, qui publie le résultat de ses recherches dans Tribology Letters, a découvert ainsi une autre piste à explorer, pour les communautés de mécanique et de géoscience, en révélant que l’aspect énergétique est primordial.
http://www.springerlink.com/content/8101588j87718422/

"This research is supported by the European Research Council (ERC-StG UFO-240332)"