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Vue sur les maars de Moya situés en Petite-Terre (Moya, Mayotte, 2012). © BRGM - Dominique Tardy
 

Evolution spatio-temporelle du phénomène sismique à Mayotte

Auteurs : D. Bertil, A. Lemoine, A. Roullé, I. Thinon (BRGM) - 08.07.2019
Cette note fait le point sur l'évolution spatio-temporelle de la séquence sismique en cours à Mayotte et sur l'évolution de la connaissance de ses causes, à fin juin 2019.

Distribution temporelle de la séquence sismique

La séquence sismique qui frappe Mayotte depuis le 10 mai 2018 se poursuit. Néanmoins, depuis plusieurs mois, les magnitudes observées sont plus faibles, signe que l’énergie sismique libérée est moins importante qu’en début de crise avec, malgré tout, toujours quelques séismes ressentis par la population.

Distribution temporelle et magnitude des séismes détectés par le BRGM depuis le début de la crise sismique à Mayotte

Distribution temporelle et magnitude des séismes détectés par le BRGM depuis le début de la crise sismique à Mayotte.

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Moment sismique cumulé depuis le début de la crise sismique à Mayotte

Moment sismique cumulé depuis le début de la crise sismique à Mayotte.

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Le moment sismique est une mesure de l'énergie d’un séisme (il est exprimé ici en Newton-mètre). Ce graphe montre le cumul d'énergie dissipée par l’ensemble des séismes depuis mai 2018. Si cette énergie s’était dissipée en une seule fois, on aurait un séisme équivalent à une magnitude 6.5. On voit ici que l’énergie dissipée par le séisme du 15 mai (magnitude 5.8) représente moins d’un dixième de l’énergie libérée à ce jour sur l’ensemble de la période de l’essaim. En termes d’énergie, l’activité s’est considérablement réduite depuis fin juin 2018. L’énergie cumulée ne représente plus que 1.7 E+18 N.m sur 12 mois au lieu de 4.7 E+18 N.m sur le 1er mois d’activité. Si l’énergie dissipée est plus faible sur les derniers mois, l’activité sismique montre encore de nombreux séismes chaque jour mais de faible magnitude.

Localisation des séismes

Depuis fin août 2018, les localisations des séismes déterminées par les sismologues du BRGM montrent une évolution spatiale de la zone active avec l’apparition d’un deuxième patch de sismicité à environ 40 km au Nord-Est de Mamoudzou. Cette zone active, qui n’apparaissait pas en début de crise, concentre l’essentiel de l’activité sismique depuis la fin du mois de septembre, avec la magnitude la plus forte observée depuis la fin du mois de juin, 4.8 atteinte le 16 octobre et le 7 novembre 2018.

 S-P (S-P=4.0s -> distance hypocentrale ~35km ; S-P= 5.5 -> distance ~48km)

Evolution temporelle de l’écart de temps entre onde S et onde P mesurée à la station YTMZ (Mamoudzou, Mayotte) pour les séismes de magnitude supérieure à 3.5. Cet écart S-P peut être directement relié à la distance hypocentrale : S-P (S-P=4.0s -> Distance hypocentrale ~35 km ; S-P = 5.5 -> distance ~48 km)

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On remarque 3 séquences distinctes : du 10 mai à fin juin, on est dans la séquence principale de la crise avec les séismes les plus forts. L’activité s’étale sur une gamme de distance hypocentrale entre 45 et 60 km, les distances les plus grandes s’observant vers fin juin. Fin juin-début juillet, on constate un basculement de la sismicité vers 45-50 km. On a une activité sismique régulière dans cette gamme de distance jusqu’à fin septembre. A partir du 23 août, on observe un nouveau basculement de l’activité autour de 35 km, dans une gamme de distance hypocentrale qu’on n’avait pas jusqu’à présent. Depuis le début d’octobre, l’activité sismique se concentre essentiellement dans cette zone.

Localisation des séismes de magnitude supérieure à 3.8 depuis le début de la crise jusqu’au 29 octobre (jour 0 = 10 mai 2018, jour 360=5 mai 2019). Les couleurs mauve et bleu correspondent aux séismes les plus anciens, l’orange et rouge aux séismes les plus récents. Le nuage de point vers 45.5°E est apparu à partir de fin aout 2018. Le réseau sismique en place jusqu’en mai 2019, s'il permet maintenant une bonne détection des séismes de magnitude supérieure à 3.5, reste insuffisant pour une localisation précise des événements. La profondeur est fixée arbitrairement à 10 km. L’incertitude de localisation est de 10-15 km pour un essaim d’à peine 20 km de large. En conséquence les incertitudes de localisations sont trop fortes pour mettre en évidence une orientation préférentielle de l’activité sismique. La mise en place de stations complémentaires à Mayotte (MTSB, PMZI et KNKL sur la figure) en temps réel à partir de mai 2019 et l’acquisition de données de sismomètres de fonds de mer du programme scientifique MAYOBS devraient permettre des localisations plus précises et une estimation des profondeurs de séismes. © BRGM / Bathymétrie HOMONIM, SHOM et GEBCO (2014)

Localisation des séismes de magnitude supérieure à 3.8 depuis le début de la crise jusqu’au 29 octobre (jour 0 = 10 mai 2018, jour 360=5 mai 2019). Les couleurs mauve et bleu correspondent aux séismes les plus anciens, l’orange et rouge aux séismes les plus récents. Le nuage de point vers 45.5°E est apparu à partir de fin aout 2018. Le réseau sismique en place jusqu’en mai 2019, s'il permet maintenant une bonne détection des séismes de magnitude supérieure à 3.5, reste insuffisant pour une localisation précise des événements. La profondeur est fixée arbitrairement à 10 km. L’incertitude de localisation est de 10-15 km pour un essaim d’à peine 20 km de large. En conséquence les incertitudes de localisations sont trop fortes pour mettre en évidence une orientation préférentielle de l’activité sismique. La mise en place à Mayotte, à partir de mai 2019, de stations complémentaires en temps réel (MTSB, PMZI et KNKL sur la figure) et l’acquisition de données de sismomètres de fonds de mer du programme scientifique MAYOBS devraient permettre des localisations plus précises et une estimation des profondeurs de séismes. © BRGM / Bathymétrie HOMONIM, SHOM et GEBCO (2014)

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Evolution de la connaissance des causes de l'essaim sismique

De nouvelles 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 montrent que, depuis le mois de juillet 2018, des mouvements significatifs sont observables sur Mayotte (voir la note de synthèse rédigée par Pierre Briole). Ces mouvements n’étaient pas décelables en début de crise et ne peuvent pas s’expliquer uniquement par une source tectonique. Ils mettent en évidence, pour la première fois de manière significative, la présence d’une composante volcanique dans l’origine de la séquence sismique en cours.

Le 11 novembre 2018, un signal atypique très basse fréquence et monochromatique, avec une période de l’ordre de 17s (estimation A. Lomax, Twitter), a été détecté par les réseaux internationaux y compris à très longue distance, sans qu’il corresponde à un séisme de magnitude élevée (CTBTO, Twitter). Il est visible également sur la station de Chiconi, à un moment où de petits séismes apparaissent (Magnitude de l’ordre de 3). Ce genre de signaux est caractéristique d’un phénomène volcanique.

Signaux sismiques du 11/11/18, 9h30, pour différentes stations qui sont utilisées pour la localisation des séismes à Mayotte. On observe 3 petits séismes sur la station accélérométrique YTMZ et un signal basse fréquence superposé sur la station large bande MCHI, visible aussi sur les stations large bande plus lointaines (SBC, SBV, ABPO).

Signaux sismiques du 11/11/18, 9h30, pour différentes stations qui sont utilisées pour la localisation des séismes à Mayotte. On observe 3 petits séismes sur la station accélérométrique YTMZ et un signal basse fréquence superposé sur la station large bande MCHI, visible aussi sur les stations large bande plus lointaines (SBC, SBV, ABPO).

Depuis plusieurs mois, la communauté scientifique se fédère pour comprendre le phénomène et répondre aux interrogations qui en découlent. De nouveaux instruments à terre et en mer (projet INSU-CNRS TELLUS et SISMAYOTTE) ont été déployés afin d’améliorer la détection et la localisation des séismes.

L’acquisition de nouvelles données lors des campagnes océanographiques MAYOBS (projet INSU-CNRS TELLUS) a permis de corroborer l’hypothèse d’une conjonction d’effets tectoniques et volcaniques pour expliquer la crise de sismicité de Mayotte. Un édifice volcanique actif récent a été observé au droit de l’essaim de mai 2018. La dernière campagne MAYOBS a montré que des épanchements ont eu lieu au sud de ce nouveau volcan de mai à juin 2019. Des signes d’activité sismique ont été enregistrés tout au long de la ride d’orientation Nord 110° de Petite-Terre au nouveau volcan.

En parallèle à ces missions d’observation et d’acquisition, des projets de recherche et de nouvelles acquisitions plus régionales sont en cours d’élaboration.

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