Séisme de Sendai au Japon | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Séisme de Sendai au Japon

Magnitude 9, profondeur 30km, zone de subduction
 

 

 

Un séisme de très forte magnitude Mw 9 (estimée entre 8.9 et 9.1 suivant les sources) s'est produit le 11 Mars 2011 à 05h46 UTC, au large de la côte est de l'île de Honshu, dans la partie nord du Japon. C'est un des séismes les plus puissants enregistrés depuis une centaine d'années, et le plus fort enregistré instrumentalement au Japon. L'épicentre est situé à environ 400km au nord-est de Tokyo, capitale du Japon, et 160km à l'est de la ville de Sendai. Le séisme de magnitude 9 a été suivi par un nombre très important de répliques, la plus forte atteignant la magnitude 7.1. Cette activité sismique va se prolonger pendant les semaines à venir, avec l'occurrence possible de répliques dépassant la magnitude 7. Dans les deux jours avant le séisme du 11 Mars une importante activité sismique avait été enregistrée dans la zone proche de son épicentre, dont un évènement de magnitude 7.2, que l'on peut considérer a posteriori comme un séisme précurseur.

 

Ce séisme a rompu une portion de l'ordre de 500km de la zone de subduction plongeant sous le Japon, entre la plaque Pacifique et la micro-plaque d'Okhotsk. Le glissement cosismique sur la zone de faille a dépassé largement les dix mètres. La rupture s'est étendue au sud jusqu'à la région de Tokyo. Le séisme a généré un tsunami destructeur qui a ravagé la côte est de Honshu, avec des hauteurs de runup de l'ordre de 10m. Ce tsunami s'est propagé ensuite à travers tout l'Océan Pacifique en s'atténuant progressivement. Comme tous les séismes de cette ampleur, celui du 11 Mars a très légèrement modifié l'axe de rotation de la Terre et la durée du jour, mais de façon totalement insensible à l'homme. Les déplacements horizontaux cosismiques, mesurés par les stations GPS réparties sur toute l'île de Honshu, ont atteint 4m sur la côte est de l'île face à l'épicentre du séisme. Ce déplacement, qui marque le rebond élastique de la plaque supérieure lors du séisme, s'atténue au nord et au sud de la zone de rupture.

 

La magnitude de moment (Mw) du séisme du 11 Mars 2011 est estimée à 8.9 (USGS), 9.0 (GEOSCOPE-IPGP; Japan Meteorological Agency; Earthquake Research Institute Univ. Tokyo), 9.1 (Global CMT project). Le mécanisme, chevauchant avec un plan à faible pendage (10 à 15°) vers l'ouest, la profondeur superficielle du séisme ainsi que sa localisation indiquent que cet événement a eu lieu sur la zone de subduction de la plaque Pacifique sous l'archipel du Japon. Il s'agit d'un séisme du type "megathrust" comparable à celui de Sumatra en 2004 et du Chili en 2010. La zone de répliques, qui s'étend sur environ 500km du nord au sud, pour une largeur de l'ordre de 150km, marque l'étendue probable de la rupture cosismique (voir carte). Cette longueur de rupture est en accord avec une durée du séisme d’environ 3 minutes. Les premiers modèles de source calculés à partir des ondes sismiques, suggèrent que le glissement cosismique sur la faille, très concentré sur une ou deux aspérités, a été très fort, peut être supérieur à 25m.

 

Un réseau très dense de stations GPS (réseau GEONET) a enregistré le déplacement cosismique en surface, à terre. Le champ de déformation est très spectaculaire avec des valeurs atteignant 4m de déplacement horizontal et 70cm de subsidence verticale sur la côte est de Honshu. Il marque le rebond élastique, lors du séisme, de la plaque située au dessus de la zone de subduction. Ces déplacements cosismiques s'atténuent au nord et au sud de la zone de rupture; il ne s'agit donc pas, comme on a pu le lire, d'un déplacement en bloc de 2,4m affectant tout le Japon. La subsidence cosismique ayant affecté la côte fait que les zones affectées restent en partie inondées même après retrait du tsunami. La modélisation de ce champ de déformation cosismique apportera une vision précise de la source du séisme (géométrie et ampleur de la rupture).

 

Le Japon se situe sur la bordure ouest de la Plaque Pacifique marquée par une zone de subduction s'étendant sur plus de 5000 km entre la fosse des Aléoutiennes, au nord, et la fosse des Mariannes au sud. L'île de Honshu se situe à la jonction entre de 4 plaques tectoniques, la plaque Pacifique à l'Est, la plaque Eurasiatique à l'ouest, la micro-plaque d'Okhotsk au Nord (parfois appelée micro-plaque de Honshu - plaque rattachée soit à la plaque Eurasiatique, soit à la plaque Nord-Américaine suivant les modèles), et la plaque des Philippines au sud. Au niveau de la fosse du Japon, au large de la partie nord de Honshu, la convergence relative entre les plaques se produit à la vitesse de 8,5cm/an environ.

 

La sismicité du Japon se répartit au premier ordre entre la subduction sur la fosse de Nankai (séismes de Tonankai, 1944 M8 et Nankai, 1946 M8.1), la subduction sur les fosses du Japon et Izu-Bonin, des failles intraplaques surtout décrochantes plutôt dans la partie sud-ouest de l’île de Honshu (séisme de Kobé, Mw 7.4 en 1995) et une zone de déformation complexe à la jonction de ces failles au centre de Honshu (séisme du Kanto, 1923 M7.9, qui a dévasté la région de Tokyo). A ces zones sismiques importantes, il faut rajouter de la sismicité sur la bordure ouest de l’île de Honshu et dans la mer du Japon (limite ouest, diffuse de la plaque d'Okhtozk). Le séisme du 11 Mars pourrait avoir accru le risque de rupture à courte ou moyenne échéance sur certaines de ces failles. On ne peut en particulier exclure que ce séisme favorise le déclenchement futur d'un autre séisme majeur sur un tronçon adjacent de la subduction du Japon, notamment au Sud-Ouest de Tokyo où un séisme "big one" tel que celui d'aujourd'hui est attendu depuis plusieurs années (séisme de Tokai). Cependant, il n'existe pas de moyens fiables de prédire quand un tel événement se produira.