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Essaim de séismes à Mayotte : FAQ scientifique

12.07.2019
Cette foire aux questions présente les connaissances scientifiques que le BRGM a rassemblées sur l’essaim de séismes qui a débuté à Mayotte le 10 mai 2018. Elle correspond à une analyse préliminaire et est complémentaire à la FAQ publiée par la préfecture de Mayotte sur son site internet.

Qu’est-ce qu’un essaim de séismes ?

Un essaim de séismes correspond à de multiples séismes survenant dans une zone délimitée sur une période de plusieurs jours ou plusieurs semaines, par opposition à la configuration habituelle d’une secousse principale suivie de répliques. La notion d’essaim ne permet pas en tant que telle de caractériser la magnitude ou la durée des événements.

Y a-t-il eu d’autres essaims de séismes dans le monde ?

De tels phénomènes sont assez courants et ont été répertoriés par le passé dans de nombreuses régions du globe. Des essaims sismiques se produisent aussi en France métropolitaine, comme ce fut le cas fin 2017 en Maurienne. Les essaims sont à différencier des séquences sismiques qui sont associées à la survenue de plusieurs séismes importants (de magnitude comparable), successifs, chacun étant suivi par des répliques. Les plus proches de Mayotte ont été observés en 1985 au Nord de la ride de Davie (au large du Mozambique), et en 1989 puis en 2005 en Ethiopie (région de l’Afar), dans des régions tectoniquement actives associées à différents systèmes de rifts.

Ces essaims ont-ils conduit à un gros séisme ?

Dans les essaims ou séquences déjà observés, le moment où se produit le séisme maximum n’est pas toujours le même. Par exemple :

  • Séquence au Nord de la ride de Davie (1985) : un fort séisme de magnitude 6.3 s’est produit en début de séquence puis beaucoup de séismes plus petits.
  • Crise sismique de Dôbi (Afar, 1989) : un séisme de magnitude 6.2 s’est produit au début de la crise, suivi par une succession en 48 heures de séismes de magnitude ≥6 (6 en tout), chacun associé à des répliques. On parle alors de séquence sismique.
  • Crise de Manda Hararo Dabbahu (Afar, épisode volcano-tectonique, 2005-2010) : un séisme de magnitude 5.6 s’est produit 6 jours après le début de la séquence. D’autres événements de magnitude entre 4.9 et 5.4 se sont produits au cours de la séquence.

Peut-on exclure un séisme de magnitude plus forte que ceux déjà survenus à Mayotte ?

Le séisme de référence pour Mayotte était jusqu’à présent le séisme de 1993, de magnitude 5.2. Il a été largement dépassé dans la séquence en cours. C’est ce séisme qui était utilisé dans les études d’aléa, et pour la zone de sismicité règlementaire. Le département de Mayotte est ainsi entièrement situé en zone de sismicité définie comme modérée (zone de sismicité 3 du zonage sismique de la France). Dans ce contexte, et comme cela se fait dans les autres régions qui relèvent de la même zone de sismicité en France (Oléron, Vendée, Massif central), seule une observation sismique modérée a été mise en place, ce qui explique aussi le fait que la connaissance de la sismicité locale est limitée.

Aujourd’hui nous n’avons plus de référence locale pour définir une limite de magnitude possible. Il n’est donc pas possible d’exclure qu’un séisme de magnitude supérieure à celles déjà observées se produise, lors de cet essaim ou plus tard.

Lire le dossier "Prédire où et quand aura lieu le prochain séisme destructeur" sur le site Plan Séisme

Faut-il craindre la naissance d’un volcan ?

Des éruptions volcaniques ou la formation de dykes (remontée de lave ou roche magmatique le long d’une fracture) ont déjà été observées à la suite de séismes en essaim, mais cela n’est pas systématique. Une origine volcano-tectonique pour l’essaim en cours est une des hypothèses de travail envisagées par les acteurs scientifiques dès septembre 2018. Les récentes campagnes en mer ont confirmé que des éruptions sous-marines sont en cours et coïncident donc avec l’essaim sismique.

En fait, l’essaim semble résulter de plusieurs causes imbriquées.

L’origine tectonique est avérée au début du phénomène, et des mécanismes au foyer ont été décrits : ils montrent des mécanismes à la source typiques de ruptures le long de failles.

La composante volcanique est étudiée grâce à l’enrichissement du réseau d’observation et l’apport des mesures en mer. Des informations issues du traitement des données GPS disponibles sur l’île (données IGN) par une équipe du Laboratoire de Géologie de l’Ecole normale supérieure de Paris ont montré que, depuis le mois de juillet 2018, des mouvements significatifs sont observables sur Mayotte. Ces mouvements n’étaient pas décelables en début de crise et mettent en évidence la présence d’une composante volcanique dans l’origine de la séquence sismique en cours (voir la note de synthèse rédigée par Pierre Briole). Par ailleurs, le 11 novembre, un signal atypique très basse fréquence a été détecté par les réseaux internationaux. Il est visible également sur la station de Chiconi. Ce genre de signaux est caractéristique d’un phénomène volcanique. L’observation d’un nouveau cône volcanique, de panaches de fluides et d’épanchements lors des campagnes marines permettent une observation directe du phénomène volcanique. Des roches en cours d’analyse ont aussi été prélevées sur zone et permettront d’en savoir plus sur la nature de l’éruption.

Ces observations appuient donc l’hypothèse d’une conjonction d’effets tectoniques et volcaniques pour expliquer un phénomène géologique intégrant une séquence sismique et un phénomène volcanique. Cette hypothèse sera à valider par de futurs travaux scientifiques et observations de diverses natures.

L’éruption observée (cône volcanique et épanchement) est située à 50 km des terres et sous 3500 m de mer. Il n’est pour le moment pas envisagé d’impact significatif à Mayotte, mais ces aspects nécessitent des études complémentaires pour suivre l’évolution du phénomène en cours.

Un tsunami peut-il se produire ?

Pour qu’un tsunami se produise suite à un séisme, il faut des secousses fortes, typiquement des magnitudes supérieures à 6,5, associées à un mouvement vertical du plancher océanique lié à la rupture pour provoquer la formation de vagues. Ces conditions ne sont a priori pas réunies à Mayotte dans la mesure où les séismes observés semblent générer essentiellement des mouvements horizontaux (failles rompues dites en décrochement).

Les tsunamis peuvent aussi survenir à cause de glissements de terrain sous-marins, qui peuvent être déstabilisés par les séismes ou résulter de la formation d’édifices volcaniques instables. Les configurations des fonds marins au large de Mayotte ne favorisent pas l’amplification d’éventuelles ondes de tsunamis (grâce à l’augmentation brutale de la profondeur de l’eau après la barrière de corail), mais l’évaluation du risque tsunami est à l’étude en tenant compte des différentes sources envisageables.

Combien de temps l’essaim de séismes peut-il durer ?

La durée de l’essaim est impossible à prévoir. Les mesures en cours permettent de constater le nombre et les caractéristiques des séismes qui se produisent, mais il n’existe pas de loi qui permette de prédire la fin du phénomène.

Dans le cas d’autres essaims, la diminution de l’activité est généralement progressive sur plusieurs jours consécutifs. Le fait d’observer moins de séismes sur une ou deux journées ne peut pas être interprété comme la fin du phénomène.

Les exemples d’essaims recensés dans la littérature (travail bibliographique en cours) et situés dans un contexte volcano-tectonique similaire à celui de Mayotte vont de quelques heures à une quinzaine de jours. Nous n’avons pas identifié à ce jour d’essaims avec de telles magnitudes, sur une période aussi longue. A noter que des essaims dans d’autres contextes (Alpin par exemple) présentent des durées importantes mais des magnitudes faibles.

Où se situent les séismes et se rapprochent-ils de Mayotte ?

La localisation des séismes se fait à partir de l’analyse des signaux mesurés par les stations. Les mesures réalisées par le BRGM depuis le début de l’essaim montrent une localisation autour de deux zones à l’Est de Petite-Terre. Le suivi réalisé depuis le début de la crise ne montre pas de rapprochement des épicentres.

Les nouvelles données, acquises lors des missions en mer, pourront conduire à recalculer la localisation des épicentres, avec des modèles différents de ceux utilisés au début du phénomène. Ces modèles font l’hypothèse d’une plus grande profondeur que le modèle utilisé actuellement, mais la distance globale entre la source et les stations (distance hypocentrale) est la même que celle indiquée par le BRGM.

Pourquoi les magnitudes et les localisations annoncées sont-elles différentes d’un institut à l’autre ?

Les magnitudes et les localisations ne sont pas des mesures directes mais résultent de calculs à partir des données mesurées par les stations sismologiques.

Le BRGM estime la localisation et la magnitude des séismes avec 9 stations à moins de 1400 km par rapport aux épicentres dont trois stations à Mayotte (distance de 40 à 50 km), et deux stations en Grande Comore (situées à environ 270 km des épicentres). Les réseaux internationaux utilisent des stations sismiques éloignées, dont la plus proche se trouve à 480 km de Mayotte. Il en résulte des incertitudes plus importantes.

Par ailleurs différents modèles existent pour représenter la propagation des ondes, ce qui conduit à des résultats qui peuvent varier d’un organisme à l’autre. Des études sont en cours pour identifier les modèles et les hypothèses les mieux adaptés au contexte de Mayotte.

Pourquoi a-t-on un ressenti plus fort alors que la magnitude reste modérée ?

Le ressenti dépend à la fois des caractéristiques du séisme, de ses effets à l’endroit où on se trouve et de facteurs personnels. Plus précisément les facteurs suivants interviennent :

  • le mécanisme de rupture à la source : à magnitude égale, on peut avoir des amplitudes d’ondes plus fortes dans la direction de la rupture (comparable à l’effet Doppler). Dans l’essaim, il se pourrait que différents types de ruptures se soient produites. Cela pourra être étudié ultérieurement ;
  • l’effet de la propagation des ondes, qui peut avoir des hétérogénéités spatiales (différence de perception Nord-Sud connue aux Antilles) : cet effet n’est pas documenté à Mayotte ;
  • les effets de site locaux qui amplifient les mouvements du sol : en fonction de la topographie ou de la nature des sols. Ces effets sont connus et documentés à Mayotte ;
  • les effets liés au bâtiment dans lequel la personne se trouve : amplification en fonction des étages, réponse du bâtiment et du mobilier ;
  • les facteurs personnels : il est reconnu que la perception est différente d’une personne à l’autre ou pour une même personne en fonction des conditions : jour/nuit, état émotionnel, activité, etc.

Quelles sont les causes des séismes actuels?

Le long des 500 km de l’archipel des Comores, des séismes se produisent de façon régulière avec une fréquence relativement importante, y compris des séismes de magnitude proche de 5 dans l’ensemble de la zone. L’épisode actuel s’inscrit donc dans une sismicité connue et relativement modérée au nord du canal du Mozambique.

En l’état des connaissances actuelles, les séismes peuvent être attribués à une conjonction de phénomènes géologiques dynamiques :

  • Une origine tectonique : à cause du mouvement relatif des plaques tectoniques, la région présente certains secteurs associés à une sismicité active le long de grandes structures, en particulier au niveau du Rift Est-Africain et de la Ride de Davie à l’ouest de l’archipel. Les structures tectoniques actives associées à l’archipel des Comores restent mal connues, mais la présence des séismes répertoriés atteste de ruptures le long de failles.
  • Une composante volcanique : cette hypothèse est appuyée en particulier par l’étude des mouvements en surface et les observations des campagnes marines.

On assiste donc à un phénomène géologique intégrant une séquence sismique et un phénomène volcanique. L’exploitation des récentes acquisitions de données dans le cadre de travaux scientifiques permettront de préciser l’origine de ces phénomènes, et leurs interactions.

A quoi sont dues les ondes monochromatiques détectées le 11 novembre 2018 ?

Le 11 novembre, un signal très atypique a été observé par des stations sismiques internationales situées à plusieurs milliers de kilomètres de Mayotte : une onde constituée d'une fréquence très basse (période de 17 secondes ou 0.06Hz) et presque monochromatique. La source de ces ondes semble provenir de la zone de l’essaim. Généralement ce type d’ondes se propageant à grande distance est généré par des séismes de forte magnitude (magnitude supérieure à 5) et à faible profondeur (< 30 km). Or dans la zone de l’essaim, à ce moment-là, on ne voit que des petits séismes (magnitudes inférieures à 3.5) qui ne peuvent pas générer ce type de signal. De plus, aucune secousse forte n’a été ressentie par la population sur l’île. 

 YTMZ, RAE55, MCHI à Mayotte, SBC aux Comores, SBV et ABPO à Madagascar. Sur les stations de Mayotte, on voit 4 petits séismes successifs mais aucun séisme fort. L’onde de surface apparait d’abord sur MCHI, puis SBC, puis sur les stations malgaches. Elle ne se voit pas sur YTMZ et RAE55 car ces capteurs ne peuvent pas voir ce type d’onde.

Signaux sur 6 stations : YTMZ, RAE55, MCHI à Mayotte, SBC aux Comores, SBV et ABPO à Madagascar. Sur les stations de Mayotte, on voit 4 petits séismes successifs mais aucun séisme fort. L’onde de surface apparait d’abord sur MCHI, puis SBC, puis sur les stations malgaches. Elle ne se voit pas sur YTMZ et RAE55 car ces capteurs ne peuvent pas voir ce type d’onde.

On n’explique pas encore le mécanisme de génération de cette onde. Les hypothèses avancées par les chercheurs, comme la résonnance de la chambre magmatique, doivent encore être confirmées pas des données supplémentaires. Mais cette observation semble être un indice supplémentaire d’une composante volcanique du phénomène d’essaim sismique en cours.

POUR ALLER PLUS LOIN

Lire la FAQ et les consignes de sécurité diffusées par la Préfecture de Mayotte