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Séisme de Sendai au Japon - Magnitude Mw 9
vendredi 11 mars 2011

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Brèves mise à jour - 8 Avril, 3 Juin 2011

- Preprint d'un article sous presse sur "the ionospheric airglow response to the tsunami" (Makela, Lognonné, Hébert, GRL, 2011, in press). Further reproduction or electronic distribution is not permitted

- Plusieurs répliques se sont produites dans la plaque supérieure dans la région de Fukushima. Ces séismes superficiel qui on atteint la magnitude 7.0 (11 Avril) ont des mécanismes en faille normale ou décrochement.

- le 7 Avril, séisme Mw 7.1 proche de la côte à environ 60km à l'est de Sendai. Cet évènement relativement profond (une quarantaine de km), avec un mécanisme chevauchant, est une réplique du séisme majeur du 11 mars. Il s'est probablement produit à la limite inférieure de la zone de faille rompue le 11 mars.

- La modélisation des données géodésiques et sismologiques montre que le séisme du 11 Mars a rompu entièrement l’interface de subduction depuis la fosse jusqu'à environ 40km de profondeur, et ce sur 500 km du nord au sud. Mais avec des déplacements considérables concentrés dans un secteur entre l'épicentre et la fosse avec des pics de glissement de l’ordre de 30m. Voir par exemple le modèle préliminaire GPS calculé par A.Socquet (tectonique IPGP), le modèle conjoint géodésique et sismologique de Shengji Wei (Caltech) et Anthony Sladen (Geoazur-CNRS), et le modèle utilisant les données accélérométriques en champ proche (Meteorological Research Institute et Japan Meteorological Agency). Voir également les articles mis en ligne par SCIENCE le 19 mai.


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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.


Contexte sismotectonique du séisme du 11 Mars 2011. L'épicentre du choc principal est figuré par une étoile. Son mécanisme au foyer (USGS) montre que le plan probable de rupture a un très faible pendage vers l'ouest. Les ronds orangés correspondent aux épicentres des répliques pendant les 24h qui ont suivi le choc principal. La sismicité dans les 2 jours avant le choc principal est figurée par les ronds violets. La zone en mauve montre l'extension approximative de la zone de rupture. Celle-ci s'est produite sur la zone de subduction plongeant vers l'ouest sous l'île de Honshu et arrivant en surface au niveau de la fosse du Japon.
Contexte sismotectonique du séisme du 11 Mars 2011. L'épicentre du choc principal est figuré par une étoile. Son mécanisme au foyer (USGS) montre que le plan probable de rupture a un très faible pendage vers l'ouest. Les ronds orangés correspondent aux épicentres des répliques pendant les 24h qui ont suivi le choc principal. La sismicité dans les 2 jours avant le choc principal est figurée par les ronds violets. La zone en mauve montre l'extension approximative de la zone de rupture. Celle-ci s'est produite sur la zone de subduction plongeant vers l'ouest sous l'île de Honshu et arrivant en surface au niveau de la fosse du Japon.

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. [vers une autre version de la carte sismotectonique avec 5 jours de répliques]

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 (voir les données mises en ligne sur GEO supersite) 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.

Vue en coupe de la sismicité à travers le nord du Japon. La zone de rupture approximative et l'épicentre du séisme du 11 mars sont figurées par le tracé blanc et l'étoile. L'approfondissement régulier de la sismicité illustre le plongement vers l'ouest de la zone de subduction. Coupe de la sismicité d'après l'USGS, figure E. Jacques et N. Feuillet (Tectonique-IPGP)
Vue en coupe de la sismicité à travers le nord du Japon. La zone de rupture approximative et l'épicentre du séisme du 11 mars sont figurées par le tracé blanc et l'étoile. L'approfondissement régulier de la sismicité illustre le plongement vers l'ouest de la zone de subduction. Coupe de la sismicité d'après l'USGS, figure E. Jacques et N. Feuillet (Tectonique-IPGP)


Consulter les informations complémentaires et les premières analyses sur le séisme.



Page réalisée par Robin Lacassin (équipe Tectonique - IPGP) avec les apports de N.Feuillet, E.Jacques, Y.Klinger, P.Lognonné, C.Satriano, N.Shapiro, GEOSCOPE et E.Mitard




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