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La topographie des escarpements permet d’estimer le mode de glissement des failles

Le glissement des failles, notamment lors des séismes, peut générer des sauts topographiques en surface, communément appelés escarpements de faille. Depuis les années 70, de nombreuses études ont démontrés que la topographie d’un escarpement de faille permettait de dater sa formation et de contraindre la vitesse de glissement de la faille.

La topographie des escarpements permet d’estimer le mode de glissement des failles

© Curioso Photography sur Unsplash

Date de publication : 22/03/2023

Presse, Recherche

Thèmes liés : Système Terre

L’escarpement une fois formé est progressivement érodé suivant une loi de diffusion aboutissant à une diminution de sa pente et de sa courbure. Cette diminution informe sur la durée pendant laquelle l’escarpement a été érodé et donc sur son âge. La hauteur de l’escarpement divisé par cet âge indiquant quant à lui la vitesse de glissement.

Escarpement associé au système de faille extensif du Kongur Shan (nord-ouest Chine). Une grand escarpement cumulé s'est développé à l'échelle de plusieurs millions d'années et permet l'exhumation des roches formant le front de chaîne. Des escarpements plus modestes sont observés localement lorsque la faille recoupe des dépôts Quaternaires plus récents. L'amplitude et la forme de ces escarpements récents dépendent de l'âge des dépôts affectés. Si de telles observations permettent de dire que la faille est active et d'en calculer le taux de glissement, il n'est pour le moment pas possible à partir de ces données morphologiques de savoir de quelle manière (sismique / asismique) la faille glisse. Vue ©️Google Earth et photos de terrain (©️ Martine Simoes) depuis la route allant de Kashgar à Tashgorgan.

Une étude réalisée par une équipe de scientifiques du CNRS-INSU (voir encadré), va plus loin et met en évidence que la topographie des escarpements enregistre aussi l’histoire de glissements sismiques ou asismiques ayant formés l’escarpement. Un nouveau modèle analytique d’évolution topographique d’un escarpement a été développé, permettant de prendre en compte l’érosion par diffusion, la vitesse de glissement de la faille mais surtout le mode de glissement de la faille, que ce soit une seule rupture sismique, plusieurs ruptures sismiques ou un glissement asismique (c’est-à-dire un glissement continu). A l’aide de ce modèle, l’étude démontre que la forme topographique finale de l’escarpement générée par une seule rupture sismique ou par un glissement asismique, de même amplitude, peut dévier de 10 à 20 %.

Ce résultat ouvre la possibilité théorique d’estimer, non seulement le glissement cumulé ou la vitesse de glissement, mais aussi le nombre de tremblements de terre et leur taille à partir des morphologies des escarpements. Par ailleurs, cette étude est la première à mettre en évidence que la topographie des reliefs informe non seulement sur la vitesse des failles, mais aussi sur leur mode de glissement.

Mode de glissement et dégradation d'un escarpement de faille dans un milieu peu consolidé. Les résultats montrent une différence significative de la morphologie finale de l'escarpement en fonction du mode de glissement : un séisme (rouge), deux séismes (verte), ou glissement asismique (bleu). La surrection cumulée et la durée des modèles sont identiques dans tous les modèles. ©️ Rodolphe Cattin
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