Dynamique de la rupture sismique.

Jeudi 17 février 2000

Les tremblements de terre sont dûs à la propagation brutale d’une rupture le long d’une ou plusieurs failles préexistantes. L’inversion de données géophysiques a permis d’étudier en grand détail la distribution de contraintes et de glissement de plusieurs tremblements de terre, notamment ceux de Landers, Kobe et les plus récents en Turquie, Californie et Taiwan. Le séisme de Landers, Californie du 28 Juin 1992 s’est produit sur un réseau de trois ou quatre failles principales très bien cartographiées.

A partir de données sismologiques, géodésiques, et d’interférométrie radar, il a été possible de reconstituer en détail le processus de rupture. La plupart de ces études utilisent des techniques dites cinématiques, c’est à dire qu’elles cherchent à inverser le mouvement sur la faille sans faire d’hypothèses sur les processus dynamique de libération de contraintes et sans tenir compte des contraintes liées au frottement entre les lèvres de la faille. Ces inversions du glissement sur la faille constituent nos données de départ pour l’étude de la rupture et de l’interaction entre failles.

Toutes ces observations montrent que les ruptures sismiques présentent une très grande complexité qui se manifeste par des variations très rapides de vitesse de rupture, qui peut localement devenir supérieure à la vitesse des ondes S ou, à l’inverse, s’arrêter complètement pour redémarrer par la suite. Ce qui est très surprenant est que, malgré cette variabilité, les paramètres globaux des séismes satisfont des lois d’échelle extrêmement simples. Le comportement collectif basse fréquence semble être plus simple que les détails du processus de rupture.

Grâce à une étroite collaboration entre mécaniciens et sismologues nous avons développé des méthodes de modélisation dynamique de séismes par différences finies et équations intégrales. Ces méthodes permettent de simuler de ruptures sur des failles de forme très générale et des lois de frottement couvrant tout l’éventail des observations de laboratoire. Grâce à ces techniques S. Peyrat (ENS) a réussi à créer un modèle du séisme de Landers qui satisfait toutes les observations disponibles et qui est mécaniquement bien posé. Il apparaît dans ce modèle que la rupture sismique se propage dans des conditions qui sont toujours limites, entre l’arrêt et la rupture.