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Première mesure GPS de la déformation de la zone de subduction nord andine

par assistant com’ - 17 mars 2014

Une large collaboration impliquant des chercheurs d’ISTerre a permis de mesurer pour la première fois par GPS la déformation active de la région nord Pérou et sud Equateur. L’étude publiée dans la revue Nature Géoscience révèle que contrairement aux autres segments de la marge andine, la subduction de la plaque Nazca sous le continent sud-américain s’opère par glissement asismique stable. Par conséquent, cette zone n’est sans doute pas capable de produire de grands séismes et de tsunamis pouvant traverser le Pacifique. Par ailleurs, les mesures géodésiques révèlent le mouvement divergent de deux grands blocs continentaux, le bloc nord-andin en Equateur et Colombie, et un nouveau bloc "Inca" au Pérou.

La subduction d’une plaque océanique sous un continent produit de grands séismes, dont l’occurrence est contrôlée par deux processus. Le premier est le couplage mécanique le long de l’interface entre les plaques où s’accumule l’énergie élastique qui est ensuite relâchée lors de grands séismes. Le second, est la déformation permanente de la plaque continentale sous l’effet de la subduction, responsable des séismes dans la croûte contribuant au développement d’une chaîne de montagne. Parmi les zones où ces processus ont lieu, la marge andine d’Amérique du Sud a connu 3 des plus grands séismes jamais enregistrés par des sismomètres (1906, Colombie-Equateur Mw 8.8, Chili, 1960, Mw 9.5, Chili, 2010, Mw=8.8), et presque l’ensemble de la zone de subduction a rompu, parfois plusieurs fois, à travers de grands séismes depuis le début des archives historiques datant de l’arrivée des Conquistadors espagnols au XVIème siècle. Contrastant avec cette forte sismicité historique, un segment d’environ 1200km, compris entre le nord de Lima au Pérou, et l’Equateur central est resté sismiquement silencieux depuis au moins 5 siècles, sans que l’on sache si cette absence de séismes est due à un long temps de récurrence entre très grands séismes ou à la faible accumulation de contraintes dans cette zone.

Pour répondre à cette question, des équipes françaises, équatoriennes et péruviennes ont développé depuis 2008 un réseau comprenant 16 stations GPS continues, et un réseau de 30 points GPS de campagne dans le cadre du projet ANR ADN (ANR-07-BLAN-0143-01) [1]. Ce réseau a été complété par 35 points de campagne de l’Institut Géographiques Militaire d’Equateur (IGM), observés depuis 1994 et des stations GPS continues des instituts géophysiques du Pérou et d’Equateur, et des instituts géographiques nationaux du Pérou, d’Equateur et de Colombie. Ces mesures ont permis de quantifier les vitesses de 100 points depuis le Pérou central jusqu’au sud de la Colombie, avec une précision de l’ordre du millimètre par an.

Dans les zones où de grands séismes de subduction se produisent, le champ de vitesse présente un gradient avec des vitesses diminuant depuis la côte vers l’intérieur du continent. Ce gradient reflète l’accumulation de contraintes élastiques préparant les futurs séismes le long de l’interface de subduction. Sur un segment d’environ 1000km de long au nord Pérou et au sud Equateur, aucun gradient n’est détecté à la précision des mesures. Ceci permet aux auteurs de conclure que la convergence de la plaque Nazca sous le continent sud-américain se produit par un glissement stable et asismique le long de l’interface de subduction. Au contraire des subductions où les contraintes s’accumulent sur une large zone, la subduction nord-Pérou/sud-Equateur n’est sans doute pas capable de produire de grands séismes et de tsunamis qui traverseraient le Pacifique. Ce segment représente environ 20% de la longueur de la subduction Andine. L’Amérique Centrale, une partie de la subduction Aléoutienne-Alaska, le nord de la Nouvelle Zélande fonctionnent de manière similaire. Cette classe de subduction pourrait donc être plus fréquente que ce que l’on avait anticipé jusqu’à maintenant.

 

A. Vitesses GPS par rapport à l’Amérique du Sud et schéma
cinématique du mouvement des blocs nord andin et Inca (C).
B. Modèle du couplage mécanique le long de l’interface de
subduction, montrant le glissement asismique entre les zones
de Lima et du Sud-Equateur.
© Géoazur

Ces mesures ont aussi révélé un autre résultat surprenant : il existe un grand bloc continental, coincé entre la plaque Nazca et l’Amérique du Sud, long de plus de 1500km et large de 300-400km, qui est en translation de 5-6 mm/an vers le sud-est par rapport à l’Amérique du Sud. Les auteurs proposent de baptiser ce bloc continental, le "sliver Inca" en raison de son extension géographique, correspondant au premier ordre à celle de l’Empire Inca à son apogée. Replacé à l’échelle de la frontière de plaque, ce résultat montre que la déformation actuelle des Andes est dominée par la translation de grands domaines continentaux comprenant les Andes et leur marge. La direction de convergence de la plaque Nazca vers la plaque Amérique du Sud n’est pas perpendiculaire à la côte andine et le mouvement de ces domaines continentaux est cohérent avec l’obliquité de cette convergence, qui change de sens au niveau des deux grands coudes de la subduction andine. Cette organisation du mouvement des grands blocs continentaux fournit une explication simple à la localisation de grandes structures Andines comme l’Altiplano bolivien, situé à la rencontre de mouvements convergents, et le bassin du Golfe de Guayaquil, situé dans la zone de divergence des blocs nord-andin et Inca (Figure C). Ces blocs continentaux sont aussi responsables au premier ordre de la distribution des séismes, par le jeu des failles rapides qui permettent leur mouvement. La découverte de ces blocs et la quantification de leur mouvement permet donc de
réévaluer l’aléa dans cette région et fournit un cadre nouveau pour
comprendre l’évolution récente des Andes et de leur marge.

Contacts scientifiques locaux
 
- Laurence AUDIN, ISTerre
laurence.audin |a| ird.fr
+33 (0)4 76 63 52 45
 
- Céline BEAUVAL, ISTerre
celine.beauval |a| ujf-grenoble.fr
+33 (0)4 76 63 51 80

Cette actualité est également relayée par
- l’Institut National des Sciences de l’Univers du CNRS - INSU
- Institut de Recherche pour le Développement - IRD
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Référence
Motion of continental slivers and creeping subduction in the northern Andes, J-M. Nocquet1, J. C. Villegas-Lanza1 2, M. Chlieh1, P. A. Mothes3, F. Rolandone4, P. Jarrin3, D. Cisneros5, A. Alvarado3, L. Audin6, F. Bondoux7, X. Martin1, Y. Font1 3, M. Régnier1, M. Vallée1, T. Tran1, C. Beauval6, J. M. Maguiña Mendoza8, W. Martinez9, H. Tavera2 & H. Yepes3, Nature Geoscience, mars 2014. Lire l’article
1 Geoazur, Université de Nice Sophia-Antipolis, Valbonne, France
2 Instituto Geofísico del Perú, Lima, Perú
3 Instituto Geofísico, Quito, Ecuador
4 Institut des Sciences de la Terre de Paris, UMR 7193, Paris, France
5 Instituto Geográfico Militar de Ecuador IGM-EC, Quito, Ecuador
6 Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), UMR5275, Grenoble, France
7 Laboratoire des Mécanismes et Transferts en Géologie, Toulouse, France
8 Instituto Geográfico Nacional del Perú IGN, Lima, Perú
9Instituto Geográfico Agustín Codazzi de Colombia IGAC, Bogotá, Colombia


[1Cette étude a été réalisée dans le cadre du projet ANR ADN (ANR-07-BLAN-0143-01). Elle a été soutenue continûment par l’IRD et a bénéficié du soutien du CNRS (AO mi-lourd 2007 & AO INSU-CT3 2010), de l’OCA, de l’Université Pierre et Marie Curie, du Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT, Ecuador), et de la Commission Européenne (programme DIPECHO). Cette étude est réalisée dans le cadre du Laboratoire Mixte International “Seismes & Volcans dans les Andes du Nord”.

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