Les tremblements de terre de 2021 et 2010 en Haïti font-ils partie d’un ordre progressif?

Le tremblement de terre de 2010 en Haïti a probablement rapproché la faille qui s’est rompue, le 14 août 2021 de sa rupture originale. Certains éléments suggèrent une progression du séisme vers l’ouest, mais des sections du système de failles fortement sollicitées à l’est subsistent.
 

Par Ross Stein, Ph.D., Temblor, Inc., Californie (@rstein357), Shinji Toda, Ph.D., IRIDeS, Tohoku University, Japon, Jian Lin, Ph.D., Southern University of Science and Technology, Chine, et Woods Hole Oceanographic Institution, Massachusetts, et Volkan Sevilgen, M.Sc., Temblor, Inc., Californie (@volkansevilgen)
 

Traduit par Bella Esbeck
 

Citation: Stein, R.S., Toda, S., Lin, J., Sevilgen, V., 2021, Are the 2021 and 2010 Haiti earthquakes part of a progressive sequence?, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.197
 

This article is also available in English, Japanese, Chinese and Spanish.
 

Le 12 janvier 2010, un tremblement de terre de magnitude 7,0 a frappé Léogâne, en Haïti, proche de la capitale, Port-au-Prince. Selon le gouvernement haïtien, le séisme a tué quelque 300 000 personnes et en a déplacé des centaines de milliers d’autres. Bien que le séisme ait été initialement considéré comme ayant eu lieu sur la faille d’Enriquillo-Plantain Garden, où la plaque des Caraïbes est séparée de la microplaque des Gonâves, des recherches plus poussées ont finalement indiqué que le séisme s’était produit sur une faille aveugle appelée aujourd’hui faille de Léogâne. (Les failles de chevauchement aveugles sont celles qui n’atteignent pas la surface de la Terre et résultent d’une compression). Le 14 août 2021, un séisme de magnitude 7,2 a frappé le long du même système de failles, à l’ouest de l’épicentre du séisme de 2010. Le nombre de morts est déjà supérieur à 1 400 et des milliers d’autres sont déplacés. Ces chiffres devraient augmenter, notamment en raison de la tempête tropicale qui frappe l’île.

Nos analyses suggèrent que le séisme désastreux de 2010 a probablement rapproché la faille qui s’est rompue lors du séisme du 14 août 2021 de sa rupture originale. Certains éléments suggèrent une progression du séisme vers l’ouest, mais il reste des sections hautement sollicitées du système de failles bien à l’est.
 

Perturbation causée par le séisme de 2010 au site de l’événement de 2021

Deux semaines après le tremblement de terre de 2010, nous avons publié une analyse selon la théorie de calcul de Coulomb afin de mieux comprendre ce qui pourrait se passer ensuite (Lin et al., 2010). Nous avons identifié des sections de la faille Enriquillo-Plantain Garden (Mann et al., 2002) à l’est et à l’ouest de la zone de rupture de 2010 avec des contraintes et des risques considérablement augmentés, comme le montre la figure 1. Le tremblement de terre de 2021 de magnitude 7,2 à Nippes, en Haïti, a frappé sur une parcelle qui a été rapprochée de 0,1 bar de la rupture. Bien qu’il ait été démontré dans de nombreuses études que 0,1 bar est suffisamment important pour déclencher des tremblements de terre, c’est néanmoins, un chiffre beaucoup plus petit que les augmentations de pressions plus proches des deux extrémités de la rupture de 2010, que nous avons calculées comme étant 5 à 10 fois plus importantes. Symithe et al. (2013) ont obtenu des résultats similaires et plus étendus, fournissant une confirmation indépendante de nos calculs.
 

 

La carte des failles de la figure 1 est peut-être trop simplifiée, car il y a probablement deux failles adjacentes qui courent le long de la péninsule – l’Enriquillo, ainsi qu’une faille de chevauchement aveugle (Calais et al., 2010; Hayes et al., 2010; Prentice et al., 2010; Hashimoto et al., 2012; Douilly et al., 2013). Ici, nous désignons les deux failles comme un système de faille. Mais pour les deux géométries de failles, le séisme de 2010 a nuit au site de 2021.

Pourquoi attendre 11 ans que le prochain couperet tombe, et pourquoi la section de faille non rompue entre les deux tremblements de terre ( nommée “saut” dans la figure 2) ? Dans nos calculs, l’impact du changement de contrainte sur la sismicité s’estompe avec le temps, tout comme le taux de répliques sismiques. Ainsi, si un déclenchement immédiat est plus probable, de longs délais sont toujours possibles. Le saut ou l’écart entre les ruptures de 2010 et de 2021 pourrait s’expliquer par une forte parcelle de faille qui nécessite encore plus de tension pour se rompre, il pourrait marquer une courbe ou une rupture dans la faille (Saint Fleur et al., 2020), ou cette section pourrait s’être rompue préhistoriquement, abaissant la tension par rapport aux parcelles adjacentes. Indépendamment de ces spéculations, nous ne pouvons pas exclure la possibilité que la faille puisse bientôt se rompre à travers cette brèche dans une réplique de magnitude ~6,5.
 

 

Perturbation causée par le séisme de 2021

Comment la rupture de la faille a-t-elle été modifiée par l’événement de magnitude 7,2, qui est environ deux fois plus important que son prédécesseur de 2010? Dans la figure 3, nous calculons cela de plusieurs façons différentes. Quelle que soit l’approche adoptée, on constate que les sections du système de failles situées à l’est et à l’ouest de la rupture de magnitude 7,2 se sont considérablement rapprochées de la rupture. C’est ce que la figure 3a permet de visualiser le plus facilement. Mais la figure 3b montre autre chose d’important: Les failles qui se sont rompues lors des répliques de 2010 ont été remises en tension lors de la situation de 2021, et nous pourrions donc assister à un réveil de la zone des secousses de 2010.
 

 

Le tremblement de terre de 2021 a eu un prédécesseur en 1770

Saint Fleur et al. (2020) ont creusé une tranchée le long de la faille Enriquillo-Plantain Garden près de Clonard (représentée sur la figure 2), qui se trouve dans la rupture de la secousse principale de 2021. Ils ont trouvé des preuves d’un tremblement de terre survenu vers 1770, avec une marge d’incertitude de 40 ans, qui, selon eux, correspond au tremblement de terre de magnitude 7,5 du 3 juin 1770. La faille Enriquillo à un taux de glissement à long terme d’environ 9 millimètres/an à cet endroit, donc dans les 250 ans entre les deux événements, environ 2,0-2,5 mètres de glissement potentiel se seraient accumulés. Selon le modèle de faille fini de l’USGS (2021), le glissement moyen lors du séisme de 2021 était d’environ 1,5 mètre, et ces déductions sont donc à peu près cohérentes : les perturbations causées lors du tremblement de terre de 1770 s’étaient reconstituées vers 2010, date à laquelle une petite quantité de tension supplémentaires a été transférée sur le site, faisant glisser la faille vers la rupture.
 

Prévision des tremblements de terre pour les 12 prochains mois

Nous établissons une prévision probabiliste (figure 4) pour l’année prochaine en utilisant les perturbations transférées des secousses principales de 2010 et 2021, notre grille de mécanismes focaux (présentée à la figure 3c) et le modèle Global Earthquake Activity Rate (GEAR) de Bird et al. (2015) (figure 4b). La méthode que nous adoptons (Toda et Stein, 2020) suppose que l’impact d’un grand séisme décroît avec le temps. L’absence d’un solide réseau sismique national limite notre capacité à tester la prévision en Haïti, mais la même approche a donné de bons résultats au Japon, en Californie et au Chili.

Dans la prévision (figure 4a), nous calculons un risque élevé s’étendant de Jérémie (122 000 habitants), près de l’extrémité ouest de la péninsule, jusqu’à Port-au-Prince à l’est, soit une étendue étonnamment longue de 200 kilomètres. Mais à l’appui de ce calcul, la figure 2 montre de nombreux tremblements de terre à l’est de Port-au-Prince, et dans la région autour de la zone de rupture de magnitude 7,2 du 14 août 2021, plus de 11 ans avant l’événement de magnitude 7,2 (les tremblements de terre gris). Ces séismes indiquent probablement que le risque était élevé le long de cette section du système de failles Enriquillo-Plain Garden depuis l’événement de magnitude 7,0 de 2010.
 

 

La séquence de séismes se dirige-t-elle vers l’ouest?

On pourrait être tenté de déduire que la séquence de tremblements de terre de magnitude 7 progresse vers l’ouest, auquel cas toute future secousse importante frapperait des zones moins peuplées le long de la péninsule sud d’Haïti. L’argument en faveur de ce point de vue est que les secousses des tremblements de terre de 2010 et 2021 sont séparées d’environ 15 kilomètres et que, de plus, les événements de 2010 et 2021 se sont largement rompus à l’ouest, où se trouvaient la plupart des secousses.

Mais nos prévisions racontent une histoire différente: Les sections orientales de la faille sont également calculées pour avoir une probabilité élevée de grandes secousses, et malheureusement, ces zones sont plus peuplées. On pourrait se demander si les 11 années écoulées depuis le séisme de 2010 sans grand choc à l’est signifient que nous pouvons exclure cette possibilité. Mais il y a eu environ 10 chocs à l’est de la rupture de 2010 au cours de la dernière décennie (figure 2), et donc, à notre avis, un tremblement de terre plus important à cet endroit reste une possibilité.
 

Références

Bird, P., D.D. Jackson, Y.Y. Kagan, C. Kreemer, and R.S. Stein (2015), GEAR1: A global earthquake activity rate model constructed from geodetic strain rates and smoothed seismicity, Bull. Seismol. Soc. Amer., 105, 2538–2554.

Calais, E., A. Freed, G. Mattioli, F. Amelung, S. Jónsson, P. Jansma, S.-H. Hong, T. Dixon, C. Prépetit, and R. Momplaisir (2010), Transpressional rupture of an unmapped fault during the 2010 Haiti earthquake. Nature Geosci., 3, 794-799, doi:10.1038/ngeo992.

Douilly, R., et al. (2013), Crustal structure and fault geometry of the 2010 Haiti earthquake from temporary seismometer deployments, Bull. Seismol. Soc. Am., 103, 2305–2325, doi: 10.1785/0120120303.

Hashimoto, M., Y. Fukushima, and Y. Fukahata (2011), Fan-delta uplift and mountain subsidence during the Haiti 2010 earthquake, Nature Geosci., 4, 255–259, doi:10.1038/ngeo1115.

Hayes, G. P., R. W. Briggs, A. Sladen, E. J. Fielding, C. Prentice, K. Hudnut, P. Mann, F. W. Taylor, A. J. Crone, R. Gold, T. Ito, and M. Simons (2010), Complex rupture during the 12 January 2010 Haiti earthquake, Nature Geosci., 3, 800–805, doi:10.1038/ngeo977.

Lin, J., Stein, R. S., Sevilgen, V., and Toda, S. (2010), USGS-WHOI-DPRI Coulomb stress-transfer model for the January 12, 2010, MW=7.0 Haiti earthquake: U.S. Geological Survey Open-File Report 2010-1019, 7 p.

Mann, P., E. Calais, J.-C. Ruegg, C. DeMets, P. E. Jansma, and G. S. Mattioli (2002), Oblique collision in the northeastern Caribbean from GPS measurements and geological observations, Tectonics, 21, 1057, doi:10.1029/2001TC001304.

Prentice, C. S., P. Mann, A. J. Crone, R. D. Gold, K. W. Hudnut, R. W. Briggs, R. D. Koehler, and P. Jean (2010), Seismic hazard of the Enriquillo Plantain Garden fault in Haiti inferred from palaeoseismology, Nature Geosci., 3, 789-793, doi:10.1038/ngeo991.

Saint Fleur, N., Y. Klinger, N. Feuillet (2020), Detailed map, displacement, paleoseismology, and segmentation of the Enriquillo-Plantain Garden Fault in Haiti, Tectonophysics, 778, 228368.

Symithe, S. J., E. Calais, J. S. Haase, A. M. Freed, and R. Douilly (2013), Coseismic slip distribution of the 2010 M 7.0 Haiti earthquake and resulting stress changes on regional faults, Bull. Seismol. Soc. Am., 103, 2326–2343.

Toda, S., and Stein, R. S. (2020), Long‐ and short‐term stress interaction of the 2019 Ridgecrest sequence and Coulomb‐based earthquake forecasts. Bull. Seismol. Soc. Amer. 110, 1765-1780.

USGS (2021), Finite Fault model for 14 August 2021 M 7.2 Nippes, Haiti, Earthquake
https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us6000f65h/finite-fault