Une étrange activité sismique dans le New Jersey suscite de nouvelles inquiétudes pour le nord-est

Un récent tremblement de terre dans le New Jersey a montré une activité sismique et des secousses inhabituelles, affectant des zones beaucoup plus éloignées que prévu. Les recherches indiquent que cela s’est produit sur une faille non cartographiée, remettant en question les modèles existants de risque sismique dans la région.

Le 5 avril 2024, un séisme de magnitude 4,8 a frappé la commune de Tewksbury, dans le nord du New Jersey, déclenchant une alarme généralisée. Bien que la région connaisse occasionnellement de petites secousses, il s’agit de la plus importante depuis 1884, lorsqu’un tremblement de terre d’une magnitude d’environ 5 a frappé sous les fonds marins au large de Brooklyn.

Selon les modèles existants, le séisme aurait dû causer des dégâts importants à son épicentre, mais celui-ci est resté largement indemne. En revanche, la ville de New York, relativement éloignée, a été secouée beaucoup plus fort que prévu, entraînant des dégâts mineurs. Des secousses démesurées se sont étendues jusqu’en Virginie et dans le Maine. Une étude récente suggère pourquoi cela s’est produit, remettant en question les hypothèses existantes sur les risques sismiques régionaux.

« Il y avait un comportement particulier », a déclaré Won-Young Kim, co-auteur de l’étude de la Columbia Climate School. Observatoire terrestre de Lamont-Doherty

Même si une magnitude de 4,8 ne constitue pas un séisme majeur à l’échelle mondiale, les habitants de la région très peuplée du nord-est des États-Unis ne sont pas habitués à quelque chose d’aussi important. L’US Geological Survey (USGS) estime que quelque 42 millions de personnes ont été touchées ; un USGS portail en ligne que les rapports de secousses à la première personne provenant de sources participatives ont reçu près de 184 000 entrées – le plus grand nombre jamais enregistré pour un tremblement de terre aux États-Unis, selon un document d’accompagnement à propos de l’événement. Les deux articles ont été récemment publiés dans la revue Le dossier sismique.

Des découvertes surprenantes à l’épicentre

Quelques heures après le séisme, Kim et ses collègues se sont rendus à l’épicentre pour évaluer la situation. « Nous nous attendions à des dégâts matériels – des cheminées renversées, des murs fissurés ou du plâtre tombé, mais il n’y avait aucun signe évident », a déclaré Kim. « Nous avons parlé aux policiers, mais ils n’étaient pas très enthousiastes. Comme si de rien n’était. C’était une réponse surprenante pour un séisme de magnitude 4,8. »

Le mouvement de surface généré par les tremblements de terre est mesuré sur le Échelle d’intensité Mercalli modifiée. Sur la base de la magnitude, de la profondeur du séisme (5 kilomètres assez peu profonds) et de la géologie de la zone, les modèles existants postulent qu’une zone de 10 kilomètres autour de l’épicentre aurait dû subir des secousses d’intensité VII sur cette échelle, décrites comme « très fort. » La plupart des structures bien conçues et construites s’enlèveraient probablement sans trop de dégâts, mais d’autres, de conception ou de matériaux moindres, pourraient s’effondrer, notamment les murs en maçonnerie non renforcée et les cheminées.

Cependant, personne à l’épicentre ou aux alentours n’a signalé de secousses d’intensité VII ou quoi que ce soit qui s’en rapproche. Les dommages se sont limités à des fissures mineures dans certaines cloisons sèches et à quelques objets renversés des étagères. Seule exception : un moulin à farine déjà en ruine, construit dans les années 1760 en pierre non armée, et déjà en grande partie une épave. À environ 6 kilomètres de l’épicentre, une partie de la façade du moulin s’est effondrée.

Évaluation des modèles de tremblements de terre régionaux

Habituellement, les secousses sismiques disparaissent selon un motif en œil de bœuf plus ou moins symétrique par rapport à la source. Mais cela ne s’est pas produit non plus ; des secousses plus fortes que prévu se sont étendues au loin, principalement vers le nord-est et, dans une moindre mesure, dans d’autres directions.

À Newark, dans le New Jersey, à une trentaine de kilomètres de l’épicentre, trois maisons en rangée ont été en partie détruites et des dizaines de personnes ont dû être évacuées. Les habitants de New York, situés à 40 ou 50 miles de là, ont signalé des mouvements d’intensité IV, avec des vibrations soutenues des fenêtres, des portes et des murs. Plus de 150 bâtiments signalé des dégâts mineursprincipalement des fissures superficielles dans la maçonnerie.

Cependant, les inspecteurs ont ordonné à deux bâtiments du Bronx d’ériger des abris de protection sur les trottoirs lorsque des fissures sont apparues sur leurs façades, et une école publique de Brooklyn a dû fermer sa salle de sport pour réparations en raison de fissures verticales en forme de marche le long d’un mur intérieur. Les conduites de gaz et d’eau ont développé des fuites aussi loin que la basse vallée de l’Hudson et à Long Island, l’avant de la Jeep de quelqu’un s’est effondré dans un gouffre soudainement ouvert. Même des habitants de certaines régions du New Hampshire, situées à environ 450 kilomètres de là, ont signalé des secousses d’intensité III, semblables à celles d’un gros camion qui passe par là.

Informations géologiques et analyse des failles

Pour comprendre ce qui s’est passé, Kim et ses collègues de l’Université nationale de Séoul en Corée du Sud ont analysé ce qu’on appelle les ondes Lg. Il s’agit d’un type d’onde d’énergie basse fréquence qui rebondit entre la surface de la Terre et le Moho―la limite entre la croûte terrestre et le manteau, qui se situe dans cette zone à environ 35 kilomètres de profondeur. L’analyse suggère que le séisme s’est produit sur une faille non cartographiée qui s’étend du sud au nord. La faille n’est pas verticale mais plonge plutôt vers l’est dans la Terre à un angle d’environ 45 degrés.

Selon l’analyse, le mouvement était rapide et complexe : une combinaison circulaire des deux côtés de la faille glissant horizontalement l’un contre l’autre (appelé mouvement de décrochement) et un côté se poussant également vers le haut et par-dessus l’autre (appelé mouvement de décrochement). poussée). Une fois la rupture amorcée, elle s’est étendue horizontalement vers le nord. Habituellement, une grande partie de l’énergie d’un tel séisme emprunte le chemin de moindre résistance, c’est-à-dire directement vers la surface, là où la pression sur la roche est la plus faible. C’est ce qui fait de l’épicentre l’endroit le plus dangereux.

Ce n’était pas le cas ici, affirment les chercheurs. Au lieu de cela, une grande partie de l’énergie s’est dirigée vers le bas, le long du pendage de la faille, et a continué jusqu’à ce qu’elle atteigne le Moho. Puis il a rebondi, émergeant entre autres endroits sous la ville de New York, ce qui était un obstacle. Puis la vague a rebondi et est réapparue plus loin, en Nouvelle-Angleterre, un peu plus faible, et ainsi de suite, jusqu’à ce qu’elle s’éteigne. Les échos à longue distance ont probablement été renforcés par le fait que la plupart des roches sous-jacentes à cette région sont dures et denses et conduisent efficacement l’énergie, comme le tintement d’une cloche.

Perspective historique sur l’activité sismique

La région allant de Philadelphie au sud-ouest du Connecticut a connu quelque 500 séismes connus depuis les années 1600 jusqu’à nos jours, mais beaucoup d’autres sont presque certainement passés inaperçus avant l’arrivée des instruments sismiques modernes. La plupart sont si faibles que peu de personnes, voire aucune, ne les ressentent, et la grande majorité des autres séismes ont été inoffensifs. Cependant, la menace pourrait être plus grande qu’on ne le pensait auparavant, selon un article antérieur dirigé par Lynn Sykes, sismologue de Lamont-Doherty.

Les risques sismiques à long terme réévalués

Ces tremblements de terre ne sont pas causés par des mouvements continus de plaques tectoniques géantes comme ceux qui surviennent dans des endroits beaucoup plus dangereux comme la Californie. Ils émanent plutôt d’anciennes zones de failles remontant à 200 millions d’années, lorsque l’actuelle Europe s’est détachée de l’actuelle Amérique du Nord, fissurant le sous-sol avec des tremblements de terre massifs. Certaines de ces zones friables sont encore en train de se tasser et de se réajuster, et parfois certaines parties bougent avec une secousse.

D’après le bref historique, des tremblements de terre de la taille d’avril ou légèrement plus importants se produisent environ tous les 100 ans. Mais sur la base des tailles des failles connues et d’autres calculs, Sykes et al. ont suggéré que la zone pourrait connaître une magnitude de 6 tous les 700 ans et une magnitude de 7 tous les 3 400 ans. L’échelle de magnitude est exponentielle, donc une magnitude 6 est 10 fois plus puissante qu’une 5, tandis qu’une magnitude 7 est 100 fois plus puissante qu’une 5. Personne ne sait si de tels tremblements de terre se sont produits ou pourraient se produire, mais si l’on le faisait, , ce serait catastrophique.

Recherche en cours et implications futures

Le séisme du 5 avril a donné lieu à une nouvelle vague de recherches. En coopération avec l’USGS et d’autres chercheurs, Kim a contribué à placer un réseau temporaire de dizaines de sismomètres près de l’épicentre pour surveiller les répliques, qui ont duré des semaines. Ces signaux sont utilisés pour mieux cartographier divers détails du séisme et des failles de la région.

Folarin Kolawole, géologue structural de Lamont-Doherty, et ses collègues ont été cartographier de nombreuses fractures du substrat rocheux près de l’épicentre causés par des tremblements de terre passés d’âges indéterminés. Celles-ci pourraient bien être vieilles de plusieurs millions d’années, dit Kolawole, mais elles pourraient également indiquer des zones de faiblesse actuelles non cartographiées qui se cachent en dessous.

Pendant ce temps, le géologue de Lamont-Doherty, William Menke, travaille à documenter d’éventuels tremblements de terre préhistoriques dans un passé plus récent. Le parc d’État Harriman de New York, juste à la frontière du New Jersey, est jonché de rochers géants tombés à la surface lorsque les glaciers de la dernière période glaciaire ont fondu, il y a environ 15 000 à 20 000 ans. Beaucoup d’entre eux sont en équilibre précaire dans leur position d’origine. L’hypothèse de Menke : s’il peut calculer la force sismique qui serait nécessaire pour faire basculer les rochers, il peut exclure un tremblement de terre de cette ampleur, au moins pour cette période.

Kim a déclaré que la nouvelle étude suggère la nécessité de réévaluer la manière dont les secousses provoquées par tout futur séisme important pourraient être réparties dans la région. « Certains, qui ne sont même pas si grands, pourraient peut-être concentrer leur énergie vers les centres de population. Si [the April] Si le tremblement de terre était juste un peu plus fort, ou un peu plus proche de New York, l’effet serait bien plus important », a-t-il déclaré. « Nous devons comprendre ce phénomène et ses implications pour la prévision des mouvements du sol. »

Référence : « Modèle de rupture du tremblement de terre du 5 avril 2024 à Tewksbury, New Jersey, basé sur les données régionales Lg-Wave » par Sangwoo Han, Won-Young Kim, Jun Yong Park, Min-Seong Seo et YoungHee Kim, 18 septembre 2024, Le dossier sismique.
DOI : 10.1785/0320240020