Une nouvelle analyse de la directivité des ruptures sismiques fournit des informations essentielles pour l’évaluation des risques et des dangers sismiques dans les zones urbaines, en particulier en ce qui concerne la faille principale de Marmara près d’Istanbul dans l’ouest de la Türkiye.

Sur la base de la corrélation entre la directivité de rupture et la direction de l’énergie sismique transportée, une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Xiang Cheng et le professeur Patricia Martínez-Garzón du Centre GFZ Helmholtz pour les géosciences à Potsdam, en Allemagne, a montré que les tremblements de terre dans la région de Marmara transportent une quantité d’énergie particulièrement importante et donc une force destructrice en direction d’Istanbul.

Leur étude a été publiée dans la revue Geophysical Research Letters. Ils ont analysé 31 séismes ML ≥ 3,5 bien contraints dans cette région. Les modèles critiques dévoilés pourraient influencer la préparation aux futurs événements sismiques dans l’une des villes les plus peuplées du monde.

Les tremblements de terre sont un phénomène naturel qui peut avoir des effets dévastateurs, en particulier dans les régions densément peuplées. En particulier, il est essentiel de comprendre le comportement de ces événements sismiques pour atténuer les risques et améliorer la préparation.

Au cours des dernières années, il est devenu évident que l’énergie transportée par les ondes sismiques peut être plus forte dans certaines directions, généralement dans la direction de la rupture, et plus faible dans d’autres, ce qui a des conséquences importantes sur le potentiel de dommages dans les régions peuplées.

 

Analyses de la mer de Marmara basées sur des tremblements de terre plus petits et la modélisation

Une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Cheng et le professeur Martínez-Garzón du GFZ Helmholtz Center for Geosciences à Potsdam, en Allemagne, a étudié de tels effets directionnels. Ils ont analysé 31 tremblements de terre bien contraints de magnitude ML > 3,5 dans la mer de Marmara, à l’ouest de la mégapole d’Istanbul. Les petits tremblements de terre se produisent plus souvent et peuvent donc être étudiés plus en détail, étant un modèle pour les « grands » qui se produisent plus rarement mais avec des implications plus importantes.

Dans leur étude, l’équipe de recherche a comparé les formes d’onde modélisées et mesurées pour calculer les mécanismes de source, puis a mesuré les durées des tremblements de terre dans différentes directions pour estimer les effets de directivité des tremblements de terre modérés dans la région d’Istanbul-Marmara.

Les résultats révèlent que la plupart des tremblements de terre étudiés sous la mer de Marmara à l’ouest d’Istanbul présentent une rupture principalement vers l’est. Cela se traduit par une plus grande énergie dirigée vers la métropole. La directivité médiane est à 85° par rapport au nord, s’alignant étroitement avec l’orientation de la faille principale de Marmara.

« Cette tendance directionnelle suggère que les secousses du sol sont plus prononcées à Istanbul lors de tels événements sismiques », explique le Dr Xiang Chen, premier auteur de l’étude et scientifique postdoctoral au GFZ au cours de l’étude.

Cette information est particulièrement vitale étant donné que la faille principale de Marmara est considérée comme étant en retard dans son cycle sismique, ce qui signifie qu’un grand tremblement de terre est en retard. La présente étude ne réduit pas les inquiétudes concernant les implications d’un tremblement de terre de grande ampleur dans la région.

« En fonction de l’endroit où un futur grand tremblement de terre se nucléerait, ces modèles de rupture asymétriques pourraient entraîner une augmentation des mouvements du sol vers le centre urbain d’Istanbul », déclare le professeur Patricia Martínez-Garzón, chef du groupe de travail de la section 4.2 Géomécanique et forage scientifique de la GFZ et auteur correspondant de l’étude.

 

Considérations recommandées pour les cartes d’aléa sismique

Lors de l’estimation des cartes d’aléa sismique pour certaines régions, la directivité de rupture, par exemple la direction préférentielle dans laquelle les tremblements de terre rayonnent leur énergie, n’est pas encore prise en compte.

« Nous voulons et prévoyons d’inclure les effets de directivité dans la prochaine génération de cartes d’aléa sismique utilisées en génie parasismique, et de tels résultats sont fondamentaux pour permettre ce développement », déclare le professeur Fabrice Cotton, co-auteur de l’étude et responsable de la section 2.6 de GFZ sur l’aléa sismique et la dynamique des risques.

Les données mesurées pour cette étude ont été en partie fournies par l’Observatoire des limites de plaques (GONAF), qui est exploité dans la région de Marmara depuis 2015 par le Centre GFZ Helmholtz pour les géosciences, en collaboration avec la Présidence turque de la gestion des catastrophes et des urgences (AFAD). Il comprend différents types d’instruments, y compris des sismomètres qui sont installés dans les trous de forage pour surveiller et mesurer avec précision l’activité sismique dans la région.

« L’un des principaux objectifs de notre observatoire est de mieux surveiller les tremblements de terre petits et modérés dans la région de Marmara, afin de se préparer au mieux lorsqu’un grand tremblement de terre se déclenchera près d’Istanbul », ajoute le professeur Marco Bohnhoff, chef de la section 4.2 Géomécanique et forage scientifique et scientifique principal de l’observatoire géophysique GONAF.

 

Implications pour l’urbanisme et la protection de la population

Les implications de cette étude soulignent la nécessité pour les urbanistes, les décideurs politiques et les coordinateurs d’intervention d’urgence d’intégrer des évaluations détaillées des risques sismiques dans leurs cadres de planification.

« L’évaluation des impacts potentiels des tremblements de terre sur la base de méthodologies scientifiques améliorées peut améliorer considérablement la résilience des infrastructures et des communautés d’Istanbul », souligne Patricia Martínez-Garzón.

Cette recherche met non seulement en lumière le comportement sismique de la faille principale de Marmara près d’Istanbul, mais sert également de rappel essentiel de la menace permanente que les tremblements de terre représentent pour les environnements urbains du monde entier. Alors que les villes deviennent de plus en plus vulnérables en raison de la densité de population et des défis liés aux infrastructures, il est essentiel de comprendre les nuances de l’activité sismique pour protéger les communautés.