Tsunami séisme rupture de faille magnitude

Informations techniques sur le tsunami

26 janvier 2004

Voici des informations techniques abondantes, transmises par Pierre Meunier et Stéphane Levêque
(je reproduis ci-après leurs mails)

Le CalTech (Institut de technologie de Californie, États-Unis) a estimé la longueur de la ligne de glissement de faille à 400 km, mais les données analysées sont limitées dans le temps. L'Institut des sciences de l'Univers au CNRS parle d'une rupture sur 600 km, les 600 autres kilomètres n'étant concernés que par les répliques. L'IISEE indique que la rupture initiale a bien concerné les 1200 km de la plaque birmane, mais selon deux modes successifs différents. Il reste donc un doute et il faudra sans doute attendre des analyses plus poussées pour avoir la réponse définitive.

Voici les différents sites :

http://www.geo.uib.no/seismo/quakes_world/Sumatra-2004/Rupture/SEQ-rupture.html

Ce site (CalTech) indique une propagation de la rupture de 400 km vers le Nord, à une vitesse de 2 km/s, soit 7.200 km/h (je pense que c'est à peu près la vitesse de propagation d'une onde sismique de surface). Une propagation plus lointaine n'est pas exclue car l'analyse mentionnée est limitée aux 220 premières secondes de données.

http://www.insu.cnrs.fr/web/article/rub.php?rub=298 ( très intéressant, renvoie à des articles sur la modification de l'axe de la Terre et sur le suivi du Tsunami par satellite )

C'est le site de l'INSU au CNRS. Il indique une propagation de la rupture à partir de l'épicentre sur plus de 600 km, sur une durée de 3 minutes au moins (soit une vitesse d'environ 12.000 km/h, valeur un peu plus élevée que celle donnée par le site précédent).

Ce site comporte également une intéressante carte qui montre la succession des répliques dans le temps.

http://iisee.kenken.go.jp/staff/yagi/eq/Sumatra2004/Sumatra2004.html

Le site de l'IISEE (Japon) indique ceci :

« À partir d'une onde sismique à large bande, nous pouvons diviser le grand séisme en deux phases. Dans la première phase, la rupture s'est principalement propagée vers le nord-ouest à partir de l'hypocentre pendant les 100 premières secondes. La deuxième rupture a commencé environ 100 secondes après la rupture initiale. La deuxième rupture a généré une onde sismique de très longue période. Cela pourrait indiquer qu'une déformation lente et importante s'est produite lors de la deuxième phase. »

Autres informations :

http://iisee.kenken.go.jp/cgi-bin/large_quakes/recent.cgi

Ce site donne une liste de séismes récents ayant des conséquences importantes. En regardant chacun des événements, on peut constater que la propagation de la rupture de faille dépasse rarement 50 km (100 km à une occasion).

Le tremblement de terre du Chili en 1960 (magnitude supérieure à 9) aurait aussi concerné 1 300 km le long de la zone de subduction andine. Mais il semble que le tremblement de terre initial soit relativement limité en étendue et que son extension soit seulement le résultat des répliques. Je n'ai pas trouvé d'informations sur le tremblement de terre de l'Alaska en 1964.

Enfin voici une liste de "FAQ" sur le séisme, récupérée sur un site et qui fournit beaucoup de réponses :

Question : Qu'est-ce qu'une magnitude d'un séisme ?

Réponse : La taille d'un séisme est généralement mesurée à l'aide d'une échelle de magnitude. Il existe plusieurs types d'échelles de magnitude, dont la plus connue est l'échelle de Richter, proposée par Charles Richter en 1935 pour les séismes en Californie. La plupart de ces échelles de magnitude, y compris celle de Richter, sont basées sur la mesure de l'amplitude de différentes ondes sismiques enregistrées par les sismographes, et ne reflètent donc pas la taille réelle du séisme. Les sismologues préfèrent la magnitude du moment (notée Mw ou M), qui est basée sur le moment sismique. Le moment sismique est calculé en multipliant la surface totale de la rupture de la faille par le coefficient de frottement et le glissement le long du plan de faille. La magnitude du moment, basée sur ces propriétés physiques du processus de rupture de la faille, est une meilleure mesure reflétant la taille réelle du séisme que la mesure de l'amplitude des ondes sismiques à une certaine distance. Toutefois, en raison de sa popularité, l'échelle de Richter est encore utilisée.

Question : Quelle est la taille d'un séisme de magnitude 9 ?

Réponse : La taille du séisme et l'énergie libérée sont proportionnelles à la taille de la zone de rupture de la faille. Dans le cas du séisme de Sumatra de magnitude 9, la surface totale de la faille est estimée à 1 200 à 1 300 km de longueur et environ 100 km de largeur, selon la distribution des répliques. Toutefois, la majeure partie du glissement pendant le séisme principal s'est produite sur un segment d'environ 400 km de longueur de la faille, autour de la zone épicentrale au large du nord de Sumatra.

L'échelle de magnitude est logarithmique. Autrement dit, entre chaque unité, il y a un facteur 10 de changement de taille. Toutefois, le changement d'énergie entre chaque unité de magnitude est d'environ 32 fois. Cela signifie que, même si la différence de magnitude entre un séisme de magnitude 6 et un séisme de magnitude 9 est de 1 000 fois, la différence d'énergie correspondante est d'environ 31 622 fois.

Si l'on considère que l'énergie libérée par un séisme de magnitude 6 est équivalente à celle d'une bombe atomique semblable à celle utilisée à Hiroshima pendant la Seconde Guerre mondiale, l'énergie libérée lors du séisme de Sumatra du 26 décembre 2004 correspond à 31 622 bombes atomiques.

Cela est calculé en utilisant 10^1,5 comme changement réel d'énergie (correspondant à environ 32 fois) :

( (10^1,5)^9 ) / ( (10^1,5)^6 ) = 31 622

Question : Quelle était la taille de la faille qui a produit le séisme ?

Réponse : Une estimation initiale de la taille de la rupture qui a provoqué le séisme est obtenue à partir de la longueur de la zone de répliques, des dimensions des séismes historiques, et d'une étude des ondes élastiques générées par le séisme. Les répliques suggèrent que la rupture du séisme avait une longueur maximale de 1 200 à 1 300 km parallèlement à la fosse de Sunda, et une largeur dépassant 100 km perpendiculairement à la source du séisme. Une estimation préliminaire basée sur l'étude des ondes élastiques montre que la majeure partie du glissement était concentrée dans les 400 km les plus au sud de la rupture.

La rupture de la faille lors du séisme de Sumatra s'est propagée à une vitesse d'environ 2 km/sec. La longueur totale de la faille, telle qu'estimée par la distribution des répliques, correspond à une distance équivalente entre Bergen et Bodø en Norvège. Ces dimensions énormes nous aident à comprendre pourquoi ce séisme a eu des conséquences catastrophiques.

Question : Quelle a été la déformation maximale sur la surface de rupture entre les plaques ?

Réponse : La déformation maximale estimée à partir d'une étude préliminaire des ondes sismiques corporelles est de 20 mètres.

Question : Quelle a été la déformation maximale du fond marin au-dessus de la source du séisme ?

Réponse : La déformation de la surface terrestre sera liée à, mais quelque peu inférieure à, la déformation sur la faille sismique en profondeur. Dans certaines zones, le bloc de croûte situé sous le fond marin et au-dessus de la faille responsable du séisme a probablement été déplacé d'environ 10 mètres vers l'ouest-sud-ouest et soulevé de plusieurs mètres.

Question : Quel est l'angle de subduction de la plaque indienne sous la plaque birmane ?

Réponse : À la source du séisme, l'interface entre la plaque indienne et la plaque birmane plonge d'environ 10 degrés vers l'est-nord-est. La plaque en subduction plonge plus fortement à plus grande profondeur.

Question : Pourquoi la magnitude de ce séisme a-t-elle changé ?

Réponse : Bien que la localisation d'un séisme puisse être déterminée assez rapidement, la taille du séisme est un peu plus problématique. Cela est dû au fait que la localisation repose principalement sur les mesures du temps d'arrivée des ondes sismiques à une station. En revanche, la magnitude repose sur l'amplitude de ces ondes. L'amplitude est bien plus variable que les temps d'arrivée, ce qui entraîne une incertitude plus grande dans l'estimation de la magnitude.

Pour les grands séismes, le problème est aggravé par le fait que plus le séisme est grand, plus la fréquence caractéristique des ondes sismiques est faible. Cela signifie que pour déterminer la magnitude, il faut utiliser les arrivées d'ondes de surface, qui contiennent une énergie de fréquence plus basse que les ondes corporelles. Pour un grand séisme, plusieurs heures de données doivent être enregistrées afin de déterminer précisément la magnitude.

Ainsi, des estimations précises de la magnitude peuvent suivre d'une estimation précise de la localisation de plusieurs heures. Dans le cas du séisme de Sumatra-Andaman de magnitude 9,0, les méthodes standards étaient insuffisantes pour mesurer l'énergie de très basse fréquence produite et ont dû être modifiées. Cela a retardé la détermination finale de la magnitude jusqu'au lendemain.

Question : Peut-on s'attendre à de nombreux répliques à ce séisme ?

Réponse : De nombreuses répliques ont été détectées après le récent séisme de magnitude 9. À partir du 1er janvier 2005, plus de 100 répliques de magnitude supérieure à 5,0 ont été enregistrées. La plus forte s'est produite environ trois heures après le séisme principal et a été attribuée une magnitude de 7,1. Treize des répliques enregistrées jusqu'à présent ont une magnitude de 6,0 ou plus. Aucun rapport de tsunamis générés par les répliques n'a été signalé. Nous savons par l'expérience passée que le nombre de répliques diminue avec le temps. Toutefois, le nombre de répliques peut être très variable. Il peut y avoir de courtes périodes d'activité accrue ainsi que des périodes de faible activité, mais la tendance générale sera une diminution du nombre de répliques au fil du temps. Les sismologues ne peuvent pas prédire le moment ni la taille des répliques individuelles.

Question : Comment l'occurrence de ce séisme a-t-elle affecté la probabilité d'un autre grand séisme ?

Réponse : L'occurrence de ce séisme a provoqué une redistribution des contraintes tectoniques le long et à proximité de la frontière entre la plaque indienne et la plaque birmane. Dans certaines zones, cette redistribution des contraintes aura pour effet de raccourcir le temps jusqu'au prochain grand séisme par rapport à ce qu'il aurait été si le séisme n'avait pas eu lieu. Dans d'autres zones, la redistribution des contraintes aura pour effet d'augmenter le temps jusqu'au prochain grand séisme. Une fois la distribution du glissement le long de la faille sismique cartographiée, il sera possible d'estimer les zones qui se sont rapprochées d'une rupture future et celles qui se sont éloignées d'une rupture future. Toutefois, il n'est pas encore possible d'estimer de façon fiable quand une rupture future se produira dans une zone donnée ou quelle sera la taille du séisme résultant.

Le partage du glissement dû à la convergence oblique des plaques dans cette région soulève des questions supplémentaires concernant les conditions de contrainte le long de la Grande Faille de Sumatra (un système de failles de glissement latéral parallèle à la fosse en terre ferme de Sumatra).

**( transmis par Pierre Meunier le 17 janvier 2005 ) ** ---

26 janvier 2005. **Transmis par Stéphane Levêque ** :

Origine : un courrier transmis le 5 janvier 2005
Sujet : Effet du tsunami : menace nucléaire dans le sud de l'Inde (le complexe nucléaire de Kalpakkam submergé)

Chennai, Inde. - **Cette ville du sud de l'Inde vient de survivre à un double danger : le désastre du tsunami et une menace nucléaire. **

Le raz-de-marée qui a atteint Chennai le dimanche 26 décembre ne s'est pas contenté de détruire des villages de pêcheurs, de submerger des milliers de maisons et d'emporter des vies. Le tsunami a aussi inondé une partie de la centrale nucléaire située dans les faubourgs de la ville, en bord de mer... Si vous voulez en savoir plus, lisez la suite en anglais... en fin de courrier. Et n'oubliez pas : les 27-28 décembre 1999, la centrale du Blayais (Blaye et Braud Saint Louis, sur la Gironde) a subi un sort voisin : 105 000 m³ d'eau ont pénétré dans les bâtiments de deux des quatre réacteurs, inondé les parties basses jusqu'à deux mètres de hauteur, provoqué des courts-circuits, mis hors d'état des pompes de refroidissement, et placé la centrale à deux doigts d'un Tchernobyl à la française. Point n'est besoin de vivre en Inde ni de subir un tsunami pour vivre sous la menace constante d'une catastrophe nucléaire. La presse et les médias français, qui couvrent si bien la catastrophe d'Asie, vont-ils en informer le public ? acdn.france@wanadoo.fr mailto:acdn.france@wanadoo.fr Michel Serre rappelait lundi sur France 2 qu'en 1775 un Tsunami avait fait 60 000 morts au Portugal et en Europe de l'Ouest. Le dernier Tsunami de l'Atlantique date de 1960 (Maroc).

**Stéphane Lévêque ** ---

Dossier Tsunami : infos collectées avant le 15 janvier 2005

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Version originale (anglais)

Tsunami séisme rupture de faille magnitude

Le Tsunami, informations techniques

26 janvier 2004

Voici des informations techniques abondantes, transmises par Pierre Meunier et Stéphane Levêque
( je reproduis ci-après leurs mails )

Le CalTech ( Californian Institure of Technology, USA ) a estimé la longueur de la ligne de glissement de faille à 400 km mais les données analysées sont limitées dans le temps. L'Institut des sciences de l'Univers au CNRS parle d'une rupture sur 600 km, les 600 autres kilomètres n'étant concernés que par les répliques. L'IISEE indique que la rupture initiale a bien concerné les 1200 km de la plaque birmane, mais selon deux modes successifs différents. Il reste donc un doute et il faudra sans doute attendre des analyses plus poussées pour avoir la réponse définitive.

Voici les différents sites :

http://www.geo.uib.no/seismo/quakes_world/Sumatra-2004/Rupture/SEQ-rupture.html

http://www.insu.cnrs.fr/web/article/rub.php?rub=298 ( très intéressant, renvoie à des erticles sur la modification de l'axe de la Terre et sur le suivi du Tsunami par satellite )

Ce site comporte également une intéressante carte qui montre la succession des répliques dans le temps.

http://iisee.kenken.go.jp/staff/yagi/eq/Sumatra2004/Sumatra2004.html

Le site de l'IISEE (Japon) indique ceci :

"From a broadband seismic wave, we can divide the giant earthquake into two stages. In first stage, the rupture mainly propagated to the northwest from hypocenter during initial 100 sec. The second rupture started about 100 sec after initial break. The second rupture generate ultra long period seismic wave. This may imply that slow and large dislocation occurred in the second stage."

D'autres informations :

http://iisee.kenken.go.jp/cgi-bin/large_quakes/recent.cgi

Le tremblement de terre du Chili en 1960 (magnitude supérieure à 9) aurait aussi concerné 1.300 km le long de la zone de subduction andine. Mais il semble que le tremblement de terre initial soit relativement limité en étendue et que son extension soit seulement le résultat des répliques. Je n'ai pas trouvé d'infos sur le tremblement de terre de l'Alaska de 1964.

Enfin voici une liste de "FAQ" sur le séisme, récupérée sur un site et qui fournit beaucoup de réponses :

Question: What is a magnitude of an earthquake?

Answer: The earthquake size is usually measured by a magnitude scale.There are several types of magnitude scales among which the most well-known is the Richter’s scale proposed by Charles Richter in 1935 for Californian earthquakes. Most of these magnitude scales including the Richter’s scale are based on measuring the amplitude of various seismic waves recorded on seismographs and therefore do not reflect the real size of the earthquake. Seismologists prefer the Moment Magnitude (denoted as Mw or M) which is based on the seismic moment. Seismic moment is calculated by the total area of fault rupture multiplied by the friction coefficient and slip along the fault plane. The moment magnitude based on these physical properties of fault rupture process is a better measure reflecting the actual size of the earthquake rather than measuring the amplitude of the seismic waves at some distance. However, because of its popularity the Richter’s scale is still used.

Question: How big is a magnitude 9 earthquake?

Answer : The size of the earthquake and the energy released is proportional to the size of the fault rupture area. In the case of the Sumatra earthquake with magnitude 9, the total fault area is estimated to be 1200 to 1300 km long and approximately 100 km wide, based on the aftershock distribution. However most of the slip during the mainshock occurred on approximately 400km long segment of the fault around the epicentral area offshore west of Northern Sumatra.

The magnitude scale is logarithmic. In other words between each unit there is a 10 times change in the size. However, the energy change between each magnitude unit is approximately 32 times. This would mean, even if the magnitude difference between a magnitude 6 and a magnitude 9 earthquake is 1000 times, the corresponding energy difference is around 31622 times.

If we consider roughly the energy released by a magnitude 6 earthquake is equivalent to an atom bomb similar to the one used in Hiroshima during the second world war, the energy released during the Sumatra earthquake of 26 Dec. 2004 corresponds to 31622 atom bombs.

This is calculated using 101.5as the actual unit energy change (corresponding to approximately 32 times):

( ( 101.5 )9 / ( (101.5 )6 )= 31622

**Question **: What was the size of the fault that produced the earthquake?

Answer : An initial estimate of the size of the rupture that caused the earthquake is obtained from the length of the aftershock zone, the dimensions of historical earthquakes, and a study of the elastic waves generated by the earthquake. The aftershocks suggest that the earthquake rupture had a maximum length of 1200 -- 1300 km parallel to the Sunda trench and a width of over 100 km perpendicular to the earthquake source. An early estimate from the study of elastic waves show the majority of slip was concentrated in the southernmost 400 km of the rupture.

The fault rupture during the Sumatra earthquake has propagated with a speed of approximately 2km/sec. The entire length of the fault as estimated by the aftershock distribution corresponds to an equivalent distance from Bergen to Bodø in Norway. These enormous dimensions help us to understand why this earthquake had catastrophic consequences.

Question : What was the maximum displacement on the rupture surface between the plates ?

Answer : The maximum displacement estimated from a preliminary study of the seismic body waves is 20 meters.

Question : What was the maximum displacement of the sea bottom above the earthquake
source?

Answer : The displacement of the ground surface will be related to, but somewhat less than, the displacement on the earthquake fault at depth. In places, the block of crust beneath the sea floor and overlying the causative fault is likely to have moved on the order of 10 meters to the west-southwest and to have been uplifted by several meters.

Question : What is the angle of subduction of the India plate beneath the Burma plate?

Answer : At the source of the earthquake, the interface between the India plate and the Burma plate dips about 10 degrees to the east-northeast. The subducting plate dips more steeply at greater depths.

**Question **: Why did the magnitude of this earthquake change?

Answer : While earthquake location can be determined fairly rapidly, earthquake size is somewhat more problematic. This is because location is mainly based upon measurements of the time that seismic waves arrive at a station. Magnitude, on the other hand, is based upon the amplitude of those waves. The amplitude is much more variable than the arrival times, thus causing greater uncertainty in the magnitude estimate.

For larger earthquakes, the problem is compounded by the fact that the larger the earthquake, the lower the characteristic frequency of the seismic waves. This means that surface wave arrivals, which contain lower frequency energy than the body waves, must be used to determine the magnitude. For a great earthquake, several hours of data must be recorded in order to accurately determine the magnitude.

Thus, accurate estimates of the magnitude can follow an accurate estimate of the location by several hours. In the case of the M 9.0 Sumatra-Andaman Islands earthquake, the standard methods were inadequate for measuring the very low frequency energy produced and had to be modified. This delayed the final determination of the magnitude until the next day.

Question : Can we expect many aftershocks to this earthquake?

**Answer **: There have been numerous aftershocks detected following the recent magnitude 9 megathrust earthquake. As of January 1st 2005 more than 100 aftershocks with M>5.0 have been recorded. The largest occurred about three hours after the main shock and is now assigned a magnitude of 7.1. Thirteen of the aftershocks thus far cataloged have magnitudes of 6.0 or larger. There have been no reports of tsunamis being generated from the aftershocks. We know from past experience that the number of aftershocks will decrease with time. However, the number of aftershocks can be quite variable. There might be short episodes of higher activity as well as lulls in activity, but the overall trend will be for fewer aftershocks as time goes by. Seismologists are not able to predict the timing and sizes of individual aftershocks.

Question : How has the occurrence of this earthquake affected the probability of another great earthquake?

Answer : The occurrence of this earthquake will have produced a redistribution of tectonic stresses along and near the boundary between the India plate and the Burma plate. In some areas, this redistribution of stresses will be such as to shorten the time to the next big earthquake compared to what would have been the case if the earthquake had not happened. In other areas, the redistribution of stresses will be such as to increase the time to the next big earthquake. Once the distribution of slip along the earthquake fault has been mapped, it will be possible to estimate the areas that were moved closer to future failure and those that were moved farther from future failure. It is not yet possible, however, to reliably estimate when the future failure will occur in a given area or how large will be the resulting earthquake.

The slip partitioning due to oblique plate convergence in this area raises further questions regarding the stress conditions along the Great Sumatran Fault (a trench paralell strike slip fault system onland Sumatra).

**( transmis par Pierre Meunier le 17 janvier 2005 ) ** ---

26 janvier 2005. **Transmis par Stéphane Levêque **:

**Provenance **: un mail transmis le 5 janvier 05, 2005
Sujet: Effet du tsunami : menace nucléaire dans le sud de l'Inde (le complexe nucléaire de Kalpakkam submergé)

Chennai, Inde. - **Cette ville du sud de l'Inde vient de survivre à un double péril - le désastre du tsunami et une menace nucléaire. **

Le raz-de-marée qui a atteint Chennai le dimanche 26 décembre ne s'est pas contenté de détruire des villages de pêcheurs, de submerger des milliers de maisons et d'emporter des vies. Le tsunami a aussi inondé une partie de la centrale nucléaire située dans les faubourgs de la ville, en bord de mer... Si vous voulez en savoir plus, lisez la suite en anglais...en fin de mail Et n'oubliez pas : les 27-28 décembre 1999, la centrale du Blayais (Blaye et Braud Saint Louis, sur la Gironde) a subi un sort voisin : 105 000 m3 d'eau ont pénétré dans les bâtiments de deux des quatre réacteurs, inondé les parties basses jusqu'à deux mètres de hauteur, provoqué des courts-circuits, mis hors d'état des pompes de refroidissement, et placé la centrale à deux doigts d'un Tchernobyl à la française. Point n'est besoin de vivre en Inde ni de subir un tsunami pour vivre sous la menace constante d'une catastrophe nucléaire. La presse et les médias français, qui couvrent si bien la catastrophe d'Asie, vont-ils en informer le public ? acdn.france@wanadoo.fr mailto:acdn.france@wanadoo.fr Michel Serre rappelait lundi sur France 2 qu'en 1775 un Tsunami avait fait 60 000 morts au Portugal et en Europe de l'Ouest. Le dernier Tsunami de l'Atlantique date de 1960 (Maroc).

**Stéphane Lévêque ** ---

Dossier Tsunami : infos collectée avant le 15 janvier 2005

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Tsunami séisme rupture de faille magnitude

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