Suite

2.7 : Tremblements de terre dans la plaque Juan de Fuca - Géosciences

2.7 : Tremblements de terre dans la plaque Juan de Fuca - Géosciences


La tour: Horizon 177, [c'est] Seattle Tower, vous êtes non. Tout le monde fait attention là-bas, d'accord ?

Pilote: American 27 heavy, on est sur le point de passer en finale.

La tour: Très bien, tout le monde à Seattle Tower, je veux que vous fassiez preuve d'une extrême prudence. Les fenêtres de la tour se sont effondrées ici. Asiana 272 heavy, tournez à gauche ici, tenez court sur 16 Left, restez sur cette fréquence. Et Horizon 301, je veux que vous tourniez à gauche, et je veux que vous alliez à la rampe, et restiez sur cette fréquence. Toutes les fenêtres ont disparu de la tour sauf deux.

Pilote: C'est 301, on s'éteint ici à—

La tour: D'accord, je veux que tout le monde fasse attention ici, parce que je ne sais pas ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas. Toutes les fenêtres ont disparu.

L'opérateur de la tour Sea-Tac Brian Schimpf lors du tremblement de terre de Nisqually en 2001

1. L'agitation dans l'océan

La plaque Juan de Fuca est entièrement océanique (Figures 2-7), avec une fine croûte constituée de basalte. Aucune partie n'est au-dessus du niveau de la mer. La croûte n'a nulle part plus de quelques dizaines de millions d'années, ce qui signifie qu'elle est relativement peu profonde, faible et chaude. Sa faiblesse signifie qu'il est sujet à des déformations internes où il interagit avec la bordure continentale de l'Amérique du Nord. À ses extrémités nord et sud, là où le centre d'étalement est le plus proche de la base du continent et où la croûte océanique est la plus jeune, la plaque océanique faible se déforme activement à l'intérieur, déformation marquée par de fréquents tremblements de terre (Figure 4-14) . Ces régions sismiquement actives sont généralement appelées plaques distinctes, la plaque Explorer au large de l'île de Vancouver et la plaque Gorda au nord de la Californie (figure 5-1). La plaque Juan de Fuca entre ses extrémités nord et sud a peu de tremblements de terre, indiquant que la déformation interne y est moins importante.

Figure 5-1. Répartition des tremblements de terre de plus de 16 milles dans le nord-ouest du Pacifique. La plupart sont des séismes intraplaques dans la plaque descendante Juan de Fuca. Les tremblements de terre ne sont pas répartis uniformément, mais sont concentrés dans le Puget Sound, la côte de l'île de Vancouver et le nord-ouest de la Californie. MFS, système de fracture Mendocino ; SAF, faille de San Andreas ; Une ligne courbe épaisse dans l'ouest de Washington localise le sommet de la zone de subduction à 60 km de profondeur. Triangles : volcans en cascade. (100 km = 62 milles). À partir de USGS Professional Paper 1560.

Le fait que la plaque Juan de Fuca soit complètement océanique signifie que nous ne sommes pas en mesure de mesurer directement ses taux de déplacement mais que nous devons plutôt nous fier à des preuves géophysiques indirectes. Toutes les stations sismiques permanentes sont à terre, ce qui entraîne une imprécision considérable dans la localisation des séismes sur la plaque. Cependant, ces dernières années, la déclassification du système de détection des hydrophones de l'U.S. Navy a permis aux scientifiques de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) à Newport, Oregon, d'étudier les tremblements de terre à l'aide d'ondes sismiques (Ondes de phase T) qui sont transmises par l'eau de l'océan plutôt que par la croûte sous-marine. Ils ont permis d'améliorer considérablement la précision et le seuil de détection des séismes éloignés du rivage (Figure 4-14).

La cartographie de la distribution des séismes montre que les centres de propagation, les dorsales Juan de Fuca, Gorda et Explorer, génèrent une sismicité de bas niveau liée au mouvement du magma qui remonte à la surface et forme une nouvelle croûte océanique. Ces tremblements de terre sont petits, la plupart d'entre eux trop petits pour être détectés par des sismographes ordinaires à terre, bien qu'ils soient surveillés par le système de détection d'hydrophones SOSUS.

D'autre part, la plaque Gorda est recoupée par de grandes failles décrochantes qui se rompent fréquemment pour provoquer des tremblements de terre (Figures 2-4, 5-2). La plaque Gorda à l'ouest d'Arcata, en Californie, a subi un tremblement de terre de 7,3 à 7,6 M le 31 janvier 1922, qui a été ressenti dans l'Oregon et le Nevada, et aussi loin au sud que San Jose, en Californie. Un autre tremblement de terre de M 6,9 à 7,4 à trente milles à l'ouest de Trinidad, en Californie, le 8 novembre 1980, a détruit un pont, liquéfié le banc de sable de Big Lagoon et causé six blessés et 1,75 million de dollars de dégâts. En 1991, la plaque Gorda a été secouée par un séisme de M 6,9 le 12 juillet, un autre de M 6,3 le 16 août et le plus important de M 7,1 le 17 août, trois heures après un séisme crustal à terre. Le 26 avril 1992, un jour après le tremblement de terre M 7.1 du cap Mendocino sur la zone de subduction de Cascadia, deux répliques de M 6.0 et M 6.5 ont frappé la plaque Gorda à douze et huit milles, respectivement, au large. L'une de ces répliques a saccagé le quartier commercial de la petite ville de Scotia. Il s'agissait de la plus grande des centaines de répliques du tremblement de terre du cap Mendocino dans la plaque de Gorda, ce qui a compliqué le problème de savoir si ce tremblement de terre était principalement un tremblement de terre de zone de subduction ou un tremblement de terre de la plaque de Gorda. À l'exception du tremblement de terre de 1980 et des deux répliques de Petrolia, ces tremblements de terre de la plaque Gorda étaient suffisamment éloignés des côtes pour que les intensités sur la côte ne dépassent pas V ou VI.

Figure 5-2. La zone de subduction de Cascadia s'approche du littoral dans le nord de la Californie, où les plis actifs et les failles de chevauchement ont été étudiés par Gary Carver et ses associés à l'Université d'État de Humboldt. La zone de subduction se termine à la faille transformante de Mendocino, qui tourne au sud-est pour devenir la faille de San Andreas. La plaque Gorda et le centre d'épandage (Gorda Rise) sont également représentés. La plaque subit une déformation interne le long de la zone de subduction de Cascadia et de la faille de transformation de Mendocino.

La plaque Gorda est responsable de séismes historiques plus dommageables dans le nord de la Californie que toute autre source, y compris la zone de subduction de Cascadia et la plaque nord-américaine. Cependant, il est incapable de produire des séismes de l'ordre de M 8 à 9, tels que ceux attendus sur la zone de subduction de Cascadia.

La plaque Explorer au large de l'île de Vancouver est également secouée par de fréquents tremblements de terre (voir l'annexe A). Mais, contrairement aux tremblements de terre de Gorda Plate, ceux-ci sont suffisamment éloignés des zones peuplées pour ne causer aucun dommage et, dans certains cas, ne sont même pas ressentis à terre.

2. Défauts de transformation offshore :La réponse du Nord-Ouest à la faille de San Andreas

Dans le chapitre 2, nous avons considéré deux types de frontières de plaques : dorsales océaniques ou alors centres d'épandage, où une nouvelle lithosphère océanique est créée à mesure que les plaques s'éloignent les unes des autres, et zones de subduction, où la lithosphère océanique est recyclée à l'intérieur de la Terre lorsque les plaques se déplacent l'une vers l'autre. Les crêtes Juan de Fuca et Gorda sont des exemples de centres d'étalement, et la zone de subduction de Cascadia est un exemple de convergence de deux plaques (figures 2-6 et 5-1). Nous avons également considéré un troisième type de limite de plaque où les plaques ne convergent ni ne divergent mais se déplacent plutôt les unes par rapport aux autres sans détruire ni créer de lithosphère. Ceux-ci sont appelés transformer les défauts car ils transforment le mouvement des plaques entre deux centres d'étalement. Ils concernent toute la lithosphère et pas seulement la croûte supérieure de la Terre.

La faille de San Andreas est une faille transformante dans laquelle les roches continentales de la plaque nord-américaine passent devant les roches continentales de la plaque Pacifique (figure 2-8, diagramme du haut et animation, figure 2-9). D'autre part, les failles transformantes du nord-ouest du Pacifique se trouvent au fond de l'océan, où elles forment des caractéristiques topographiques linéaires appelées zones de fracture. La zone de fracture Blanco sépare les crêtes Juan de Fuca et Gorda, et la zone de fracture Sovanco sépare les plaques Juan de Fuca et Pacifique (Figure 5-1). La zone de fracture de Mendocino sépare les plaques Gorda et Pacific et est le prolongement nord-ouest de la faille de San Andreas. Ce sont des défauts de transformation typiques. Le meulage d'une plaque devant l'autre provoque de nombreux séismes sur ces zones de fracture. À l'exception du prochain tremblement de terre de la zone de subduction, elles et l'intérieur des plaques Gorda et Explorer ont la sismicité instrumentale la plus élevée du nord-ouest du Pacifique, à terre ou en mer. Des tremblements de terre importants sur les zones de fracture de Mendocino et Blanco sont fréquemment ressentis chaque année dans le nord de la Californie et le sud de l'Oregon.

À première vue, la zone de fracture Blanco ressemble à une faille décrochante latérale gauche en raison du décalage apparent à gauche des crêtes Juan de Fuca et Gorda (Figure 5-1). Mais ce décalage à gauche apparent ne serait vrai que si ces crêtes avaient été une fois une crête continue ininterrompue qui a ensuite été séparée le long de la zone de fracture Blanco. Ce n'est pas le cas. N'oubliez pas que la plaque Juan de Fuca s'éloigne de la plaque Pacifique au niveau de ces centres de propagation. Imaginez-vous debout sur la plaque Pacifique en regardant vers le nord à travers la zone de fracture Blanco sur la plaque Juan de Fuca. La plaque Juan de Fuca se déplace de gauche à droite le long de la zone de fracture Blanco par rapport à votre position sur la plaque Pacifique. Cela signifie que la faille transformante sur la zone de fracture de Blanco est une latéral droit, pas un latéral gauche, faute.

Comme autre expérience de pensée, imaginez deux pièces de puzzle qui se verrouillent ensemble par une languette qui se projette d'une pièce dans l'autre. Maintenant, séparez lentement les morceaux. Ils sont difficiles à séparer car les côtés de la languette résistent à l'écartement. De la même manière, les plaques du Pacifique et Juan de Fuca sont en train de se séparer, de la roche en fusion jaillissant le long des centres d'étalement au fur et à mesure que les plaques se séparent. Le long de la faille transformante de Blanco, les plaques crustales se chevauchent, générant des frictions et produisant des tremblements de terre. Ces tremblements de terre pourraient atteindre la magnitude 7 ou même plus, mais probablement pas 8. La croûte est trop chaude et donc trop faible pour générer de tels tremblements de terre. En conséquence, malgré la sismicité instrumentale élevée sur la faille transformante de Blanco, y compris de nombreux tremblements de terre ressentis à terre, elle ne constitue pas un danger majeur pour les communautés le long de la côte, en partie parce que les tremblements de terre se situent à plusieurs kilomètres au large, et en partie parce que ces tremblements de terre en mer sont pas assez grand.

Les tremblements de terre sur la faille transformante de Mendocino sont fréquents. Le premier tremblement de terre majeur enregistré a été ressenti le 9 mai 1878, provoquant la chute de cheminées à Petrolia, en Californie, à Triple Junction (Annexe A). Un tremblement de terre plus important, de M 6,5-7,3, a frappé près du cap Mendocino le 22 janvier 1923, entraînant des intensités de VIII et des dommages aux bâtiments de Petrolia. D'autres tremblements de terre incluent une magnitude 6 en 1922 et des tremblements de terre plus petits en 1932, 1936 et 1951. D'autres tremblements de terre d'une magnitude supérieure à 6 ont frappé en 1954, 1960 et 1984. Le tremblement de terre de 1984 de M 6,6, à 166 milles à l'ouest de la côte, a été ressenti de l'Oregon à San Francisco, mais il a produit des intensités de V ou moins en raison de sa grande distance du rivage. Le 1er septembre 1994, un tremblement de terre de M 6,9 à 7,2 a frappé la faille de transformation de Mendocino à 88 milles au large, le plus grand tremblement de terre à frapper les États-Unis cette année-là, encore plus grand que le tremblement de terre de Northridge de janvier précédent. Parce qu'il était si loin au large, il n'a fait aucun dommage, mais il a été ressenti du sud de l'Oregon au comté de Marin, en Californie.

Comme les failles de Blanco et de Mendocino, la faille de San Andreas est également une faille transformante, séparant le Gorda Rise d'un centre d'expansion dans le golfe de Californie au nord-ouest du Mexique (Figure 2-8, diagramme du haut ; animation de la Figure 2-9). Les failles transformantes au large diffèrent de celles de San Andreas en ce qu'elles impliquent une croûte et un manteau océaniques relativement chauds, tandis que le San Andreas traverse une croûte continentale plus froide sur la plus grande partie de sa longueur. Pour cette raison, le San Andreas génère des tremblements de terre nettement plus importants que le Blanco, jusqu'à au moins M 7,9. Ainsi, heureusement pour le nord-ouest du Pacifique, les Blanco et Mendocino sont les parents les plus faibles ; ils génèrent de nombreux tremblements de terre, mais pas de géants.

Deux failles transformantes se trouvent au large de l'île de Vancouver : la zone de fracture de Sovanco qui sépare la plaque Explorer et la plaque Pacific, et la zone de fracture Nootka qui sépare la plaque Explorer et la plaque Juan de Fuca (figures 2-8, 5-1 ). Comme le Blanco, ces zones de fracture sont caractérisées par une sismicité élevée, mais ne sont pas censées générer de très gros séismes. Dans le prochain chapitre, nous examinerons la relation possible entre la zone de fracture océanique de Nootka et deux grands séismes historiques dans la croûte continentale du centre de l'île de Vancouver.

Au nord-ouest de la plaque Explorer, la plaque Pacifique se heurte à la plaque nord-américaine le long de la faille de la Reine-Charlotte, située à la base du talus continental. Le 22 août 1948, cette faille fut à l'origine d'un séisme de M 8,1, plus important que n'importe quel séisme historique sur la côte ouest des États-Unis au sud de l'Alaska. Le 27 octobre 2012, cette faille a été à l'origine du séisme de Haida Gwaii de M 7,8 (en utilisant le nom des Premières Nations, Haida Gwaii, pour les îles de la Reine-Charlotte). Cette faille avait un mécanisme focal de failles inversées plutôt que le décrochement attendu. Ces tremblements de terre sont la preuve que la faille de la Reine-Charlotte constitue un danger pour la côte peu peuplée de la Colombie-Britannique au nord de l'île de Vancouver, y compris les îles de la Reine-Charlotte. Cependant, la région est si peu peuplée qu'elle n'est pas considérée comme une menace sismique majeure au Canada.

3. Tremblements de terre dans la plaque Juan de Fuca sous le continent : région de Puget Sound

Figure 5-3. Le lycée Puyallup endommagé par le tremblement de terre de 1949. Les poutres du toit et du plafond non ancrées au-dessus de la scène de l'auditorium ont glissé des murs de soutènement et se sont écrasées au sol. De Thorsen (1986); illustration de la collection de Washington Division of Geology and Earth Resources

La plus grande quantité de sismicité générée par la plaque Juan de Fuca elle-même (sans compter les plaques Explorer et Gorda) se trouve sous l'ouest de Washington, où elle est subductée sous l'Amérique du Nord (Figures 3-21, 5-1). Ceux-ci sont appelés tremblements de terre de dalle ou alors Séismes de la zone de Benioff. La plupart des dommages et des pertes de vie dans le nord-ouest du Pacifique sont dus à ces tremblements de terre, y compris les plus grands chocs historiques connus ayant frappé Washington ou l'Oregon.

Le premier d'entre eux, le 13 avril 1949, n'aurait vraiment pas dû être une grande surprise. La région la plus au sud-ouest de Puget Sound avait été frappée par des tremblements de terre le 13 novembre 1939 (M 5,5-5,9) et le 15 février 1946 (M 6,3). Les deux étaient des tremblements de terre de dalle, et les deux avaient produit des intensités aussi élevées que VII, ce qui signifiait des dommages mineurs et l'effondrement des cheminées. Le séisme de 1949 de M 7.1 a frappé la région sud de Puget Sound juste avant midi le 13 avril. De fortes secousses ont duré environ trente secondes. La plupart des gens étaient au travail, se préparant à aller déjeuner. La plupart des écoles étaient en vacances, ce qui s'est avéré être une bénédiction en raison de l'effondrement de nombreux bâtiments scolaires en briques non renforcées. L'épicentre se trouvait entre Olympia et Fort Lewis, et la zone de dommages de haute intensité s'étendait de Rainier, Oregon, sur le fleuve Columbia, au nord jusqu'à Seattle (figures 5-3 à 5-5). Le séisme a été ressenti de Vancouver, en Colombie-Britannique, à Klamath Falls et à Roseburg, en Oregon. Une horloge de trottoir devant une bijouterie au 1323 Third Avenue à Seattle s'est arrêtée au moment du tremblement de terre : 11h56.

Figure 5-4. Dommages à Old State Building, Olympia, Washington, en 1949 tremblement de terre. De Thorsen (1986); illustration de la collection de Washington Division of Geology and Earth Resources

Marvin Klegman, 11 ans, a été tué et deux autres enfants ont été blessés par la chute de briques alors qu'ils jouaient devant l'école Lowell à Tacoma. Jack Roller a été tué lorsqu'une partie du bâtiment de l'école Castle Rock s'est effondrée sur lui. Cinq étudiants et deux enseignants ont été blessés à l'école Adna à 10 miles à l'ouest de Centralia. Une petite fille a été grièvement blessée alors qu'elle quittait sa classe de deuxième année. Des tonnes de briques sont tombées du bâtiment de l'école Lafayette à Seattle, mais l'école n'était pas ouverte et les enfants jouaient dans la cour de l'école loin du bâtiment. L'école Lafayette était l'une des dix écoles de Washington condamnées après le tremblement de terre. L'auditorium s'est effondré au lycée Puyallup (Figure 5-3), mais personne n'y était à ce moment-là. Une partie de l'école de formation des garçons de Chehalis s'est effondrée et est tombée, blessant deux garçons.

Il y a eu de nombreuses échappées belles. Freda Leaf, 71 ans, a sauté dans la rivière Duwamish mais a été secourue par un voisin, D. V. Heacock. Une partie du toit du restaurant Busy Bee sur la Second Avenue à Seattle est tombée et les clients se sont dirigés vers la sortie. Le propriétaire, George Pappas, a immédiatement vu le danger et a ordonné au barman, un grand homme nommé Bill Given, de bloquer la sortie. Quelques instants plus tard, des tonnes de briques sont tombées en cascade sur le trottoir devant le restaurant. De l'eau s'est déversée d'un ancien château d'eau au niveau du réservoir à Roosevelt Way et à East 86th Street ; quelques minutes auparavant, des peintres travaillant à la tour avaient déjeuné. Au pont Tacoma Narrows, en réparation à l'époque, une selle en acier de vingt-trois tonnes montée pour soutenir un câble de suspension s'est délogée et a plongé du pont et à travers un chaland sur l'eau ci-dessous, blessant deux personnes. À Olympie, le Old State Building (Figure 5-4) et le State Insurance Building ont été les plus touchés. Le gouverneur Arthur Langlie et son assistant, Dick Everest, se trouvaient dans leurs bureaux à Olympie et ont été inondés de plâtre tombant.

Figure 5-5. Yesler Way, centre-ville de Seattle, montrant les dommages causés par le tremblement de terre de 1949 par la chute de parapets et d'ornements en briques et par un escalier de secours effondré, illustré à gauche. Photo de George Cankonen, Seattle Times

Au Blue Mouse Theatre de Tacoma, les gens regardaient la scène du tremblement de terre depuis Les derniers jours de Pompéi que le tremblement de terre a frappé. Par une étrange coïncidence, une scène de crucifixion accompagnée de tremblements de terre était montrée au moment du tremblement de terre au théâtre Roxy voisin. À Second and Occidental à Seattle, un homme a été vu marchant rapidement dans la rue après le tremblement de terre, vêtu uniquement de sous-vêtements, d'un manteau de sport et de chaussures.

Dans l'Oregon, des conduites d'eau brisées ont inondé les sous-sols de deux magasins à Astoria, du plâtre s'est fissuré à Florence et de la vaisselle s'est écrasée sur leurs étagères à Newport. Des cheminées se sont écrasées au Reed College de Portland et des employés de bureau au douzième étage du nouveau bâtiment Equitable ont été renversés.

Heureusement, peut-être étonnamment, seulement sept vies ont été perdues et les dommages n'étaient que de 15 millions de dollars, même si l'ampleur était de 7,1. En dollars d'aujourd'hui, les pertes seraient peut-être vingt fois plus élevées ; les pertes pour les seules écoles de Washington auraient été de 60 millions de dollars en dollars de 1998. Mais les pertes étaient encore remarquablement faibles. La raison principale, à part le fait que l'école était fermée, était probablement que la profondeur focale du tremblement de terre était d'environ trente-cinq milles sous la surface, ce qui signifie que les ondes de choc avaient trente-cinq milles pour s'affaiblir en amplitude avant d'atteindre la surface. Parce que c'était un tremblement de terre si profond, la zone d'intensité VIII était très grande, mais il n'y avait pas de zones d'intensité IX ou X, comme cela aurait été le cas avec un tremblement de terre crustal moins profond de la même magnitude.

Le 29 avril 1965, à 8h29 du matin, un deuxième grand tremblement de terre en plaque de magnitude 6,5 a frappé entre Kent et Des Moines, au sud de l'aéroport Sea-Tac entre Seattle et Tacoma. Comme le tremblement de terre de 1949, son foyer était à plus de trente milles sous la surface.

Adolphus Lewis, soixante-quinze ans, un ouvrier à la retraite, quittait sa chambre d'hôtel pour prendre son petit-déjeuner lorsqu'il a été tué par la chute de débris (Figure 5-6). Raymond Haughton, cinquante-deux ans, a été tué et Eugene Gould, cinquante ans, grièvement blessé lorsqu'un réservoir d'eau en bois de cinquante mille gallons sur une tour de deux cents pieds s'est effondré aux moulins à farine Fisher. Au total, six personnes ont été tuées, dont celles qui ont subi des crises cardiaques, et les dommages matériels ont été estimés à 12 500 000 $, 60 millions de dollars en dollars de 1998.

Figure 5-6. La chute de briques de ce bâtiment sur King Street, Seattle, lors du tremblement de terre de 1965 a fait un mort. De la collection Karl V. Steinbrugge, photo 2876

Comme en 1949, les bâtiments scolaires subissent des dégâts considérables. À Seattle, certaines parties de l'école élémentaire Broadview se sont effondrées et l'auditorium de l'école secondaire Ballard a été endommagé. Le plus gros dommage a été causé à l'école primaire West Alki, où une cheminée de soixante pieds de haut est tombée dans la chaufferie, manquant de peu le gardien. Contrairement à 1949, aucun élève n'a été blessé.

La messe de 8h15 à la cathédrale Saint-Jacques a été interrompue lorsque des lustres bas ont commencé à se balancer violemment. Deux cents paroissiens ont fui la cathédrale, mais sont revenus pour le reste du service lorsque les tremblements se sont calmés. À la Rainier Brewing Company, deux cuves vieillissantes de mille barils ont été renversées de leurs plates-formes. Une fente ouverte, renversant assez de bière pour quinze mille caisses. L'ingénieur John Strey s'est retrouvé à patauger profondément dans la bière mousseuse. Le restaurant au sommet de la Space Needle était plein de clients lorsqu'il a commencé à se balancer, "comme sur le haut d'un mât de drapeau". Personne n'a couru vers les ascenseurs, et tous ont terminé leur petit-déjeuner après que les violentes secousses aient cessé.

Le séisme suivant est arrivé trente-quatre ans plus tard à 18h44. Le 2 juillet 1999, à Satsop, Washington, ironiquement le site d'une centrale nucléaire proposée par le Washington Public Power Supply System qui, heureusement, n'a jamais été construite. Le tremblement de terre avait une magnitude de moment de 5,8 et était de vingt-cinq milles de profondeur. Le charmant vieux palais de justice du comté de Grays Harbour à Montesano, construit en 1910, a été gravement endommagé. Le plafond et un mur extérieur du magasin de meubles Moore's à Aberdeen se sont effondrés, provoquant d'importants ravages à l'intérieur. Les cheminées se sont renversées, les conduites de gaz ont fui et l'électricité a été coupée dans une grande partie du comté de Grays Harbour. John Hughes de Le monde quotidien à Aberdeen a rapporté depuis le parking de State Street que "(s) les poteaux des lampadaires ont tremblé, ma Volkswagen Beetle a fait la Macarena pendant que le coupé Chrysler de Dee Anne Shaw ondulait".

Puis vint 11 h 54 le mercredi des Cendres, le 28 février 2001.

J'étais en train de prendre une tasse de café en fin de matinée à Corvallis quand j'ai commencé à avoir des vertiges. Les deux personnes en face de moi ont continué à parler et n'ont visiblement rien ressenti, alors j'ai pensé que j'étais malade. Puis j'ai vu le balancement d'une lampe et j'ai réalisé que je ressentais les ondes de longue durée d'un tremblement de terre lointain.

Brian Wood de KIRO-TV se préparait à une conférence de presse du maire de Seattle, Paul Schell, qui était sur le point d'expliquer la réponse de la ville aux émeutes de Mardi Gras la nuit précédente au cours de laquelle une personne avait été tuée. Avant l'arrivée du maire, la pièce a commencé à trembler et Wood a immédiatement commencé à diffuser : « Voici Brian Wood, en direct dans le centre-ville de Seattle, en direct au douzième étage de la salle de conférence du maire. Nous attendions une conférence de presse quand il a frappé, un tremblement de terre. » Cela a fait de KIRO le premier avec l'histoire, qui a été diffusée dans tout le pays. Plus tard, ABC à New York a demandé d'un air penaud s'il pouvait diffuser l'histoire de KIRO, une filiale de CBS, car sa filiale d'ABC, KOMO-TV, avait mis trop de temps à s'organiser.

Curtis Johnny et sa petite amie, Darlene Saxby, se sont dirigés vers la sortie de leur appartement de South Park dès qu'ils ont ressenti le tremblement de terre. Soudain, une cheminée a percuté le plafond, recouvrant Johnny de briques. "J'étais assez hystérique", a déclaré Darlene. "Je lui jetais juste des briques et criais en même temps." Les voisins ont dû forcer la porte de l'appartement pour les faire sortir. Hin Pang et sa femme Sim Pang rendaient visite à des amis dans un club de Chinatown lorsque le tremblement de terre a frappé. Alors qu'ils s'enfuyaient du bâtiment, ils ont été frappés par une pluie de briques provenant d'un rebord trois étages au-dessus d'eux. Sim Pang a subi des blessures à la tête, à la poitrine et aux bras, mais a été libéré du centre médical Harborview plus tard dans la journée. Elle avait été enterrée par les briques, et elle a subi des blessures à la poitrine et un bassin écrasé; il est resté à l'hôpital plus longtemps mais a survécu.

Les vieux bâtiments ont été les plus touchés. Des toits de bâtiments en brique se sont écrasés dans la rue le long du viaduc de l'Alaskan Way et le long de la deuxième avenue, écrasant des voitures. Un énorme morceau du Fenix ​​Undergound, une boîte de nuit de la Second Avenue South, est tombé sur deux voitures en stationnement ; le mur intérieur s'est effondré, piégeant le propriétaire du club Mike Lagervall et sa secrétaire à l'intérieur. Le toit de l'immeuble de la Washington Federal Savings s'est partiellement effondré et l'une de ses façades couvrait une portion de trottoir de 90 pieds (figure 5-7). Le Compass Center, une installation pour quatre-vingts sans-abri à Pioneer Square, a dû être abandonné. Le viaduc de l'Alaskan Way lui-même, construit en 1953 pour 8 millions de dollars, a subi des dommages mais ne s'est pas effondré ; son remplacement coûterait 400 millions de dollars. (Quelques années plus tard, le viaduc de l'Alaskan Way sera en fait remplacé.) Les grandes colonnes de pierre du Capitol Dome à Olympie, construites en 1928, ont été désalignées. Les employés de l'État ont été autorisés à revenir fin avril, mais les visites du Capitole ne devaient reprendre qu'à la fin de 2004. Des morceaux de béton sont tombés à soixante pieds du haut des piliers de soutien dans le gymnase du lycée Garfield. À Centralia, la façade en briques du toit de Coast to Coast Hardware s'est effondrée et a percé des trous dans un toit inférieur de l'ajout arrière.

Figure 5-7. Défaillance du parapet sur le côté sud du Washington Federal Savings Building au centre-ville d'Olympia à la suite du tremblement de terre de Nisqually en 2001. Le centre-ville d'Olympia est construit sur plusieurs centaines de pieds des derniers sédiments du Pléistocène, qui ont amplifié les ondes sismiques. Photo de Joe Dragovich, Division de la géologie et des ressources terrestres de Washington.

Dans la grande salle de bal de l'hôtel Westin au centre-ville de Seattle, Bill Gates était sur le point de faire une démonstration du prochain système d'exploitation Windows XP de Microsoft lorsque les secousses ont commencé. Les conversations s'arrêtèrent et Gates regarda autour de lui alors que les dalles du plafond commençaient à tomber. Des lustres géants se sont balancés et le public a commencé à crier et à se diriger vers les sorties ou à ramper sous les chaises. Gates sortit calmement de la scène, perturbé d'être interrompu, alors même qu'un luminaire de la taille d'une boîte de céréales tombait à côté de lui. Lorsqu'on lui a demandé plus tard s'il avait eu peur, Gates a répondu: "Non, je m'inquiétais de ce qui se passait, y avait-il une bombe ou ce qui se passait."

Il y a eu des moments légers. Joanne Smith, enseignante de troisième année à l'école paroissiale St. Matthew de Hillsboro, dans l'Oregon, a emmené ses enfants sur le terrain de jeu humide où ils ont vu des dizaines de vers de terre sortir du sol, perturbés par les ondes de surface du tremblement de terre. A Seattle, Skyler Dufour, neuf ans, a ramassé des décombres pour être proposé sur eBay avec des enchères ouvertes à sept dollars. Chez De Laurenti's Specialty Foods au Pike Place Market, deux cents bouteilles de vin sont tombées au sol, les bouteilles de cinquante-cinq dollars sur l'étagère du haut tombant le plus loin. Steve Springston, un acheteur de vin, a observé que "c'était un arôme très complexe". Christopher Carnrick participait à une visioconférence lorsque la salle a commencé à trembler. Il a sauté sur la table, a pris une position de surf et a crié: "Je RIDING this BABEE out", sans se rendre compte que son aventure de surf était vue par des participants étonnés à San Francisco et au Montana.

Le gouverneur Gary Locke a estimé les dommages à deux milliards de dollars. Mais d'un autre côté, une seule personne est décédée, une Burienne qui a eu une crise cardiaque lors du tremblement de terre ; 396 personnes ont été blessées. Mais à la réflexion, il est devenu évident que les dégâts auraient pu être bien pires. Premièrement, il s'agissait d'un tremblement de terre profond, de sorte que les ondes sismiques avaient une distance plus longue entre l'hypocentre et la surface pour que les ondes diminuent ou s'atténuent. Un tremblement de terre de zone de subduction aurait eu de fortes secousses sur une période beaucoup plus longue, et un tremblement de terre crustal de même magnitude aurait eu des ondes sismiques beaucoup plus puissantes et des intensités plus importantes. Deuxièmement, la région de Puget Sound en était à son deuxième hiver sec consécutif et les nappes phréatiques étaient au plus bas depuis trente ans, réduisant ainsi le potentiel de liquéfaction. Enfin, Seattle venait de terminer un exercice de préparation à l'impact du projet ; de nombreuses structures avaient été modernisées et les gens étaient bien mieux informés qu'ils ne l'avaient été. (Paula Seward, vice-présidente des ventes du nord-ouest chez Quakeproof, était au milieu d'une présentation sur la préparation aux tremblements de terre à un groupe au troisième étage d'un hôtel du centre-ville de Seattle lorsque le séisme a frappé. Un participant lui a demandé : « Est-ce que cela fait partie de votre présentation des ventes?")

Bref, ce n'était pas le Big One. Comme Bill Steele du Pacific Northwest Seismograph Network l'a dit, "Si vous allez avoir une magnitude 7 dans la région de Puget Sound, que ce soit une profondeur."

4. Californie du Nord

Qu'en est-il de la Gorda Plate onshore dans le nord de la Californie ? Un tremblement de terre de 6,75 M le 23 novembre 1873, sur la frontière Oregon-Californie, peu peuplée, pourrait avoir été un tremblement de terre en plaque. Après ce tremblement de terre, des fissures dans le sol sont apparues sur le sentier entre Crescent City et Gasquet dans la vallée de la rivière Smith, et toutes les cheminées ont été renversées. L'intensité la plus élevée enregistrée était VIII, dans une zone limitée dans le coin nord-ouest de la Californie, mais des intensités de V ont été ressenties sur une vaste zone de Red Bluff au sud jusqu'à McMinnville, Oregon, dans le nord de la vallée de Willamette. Les comptes rendus des journaux n'ont signalé aucune réplique.

5. Discussion et résumé

Pourquoi la sismicité au sein de la plaque océanique subductrice devrait-elle être concentrée dans la région de Puget Sound ? Curieusement, cette sismicité de la plaque inférieure ne s'étend pas très loin au sud dans l'Oregon (Figure 5-1). Si la subduction a lieu tout au long de Cascadia, pourquoi la sismicité devrait-elle se concentrer uniquement à Washington ?

Pour répondre à cette question, nous regardons les contours de la plaque Juan de Fuca en subduction, et nous observons que la plaque a un coude convexe vers l'est à Washington, s'incurvant d'une tendance nord en Oregon à une tendance nord-ouest dans le sud-ouest de la Colombie-Britannique (Figure 5-8). Ce virage se reflète également dans la répartition des volcans Cascade (Figure 5-1). Dans le nord de la Californie, l'Oregon et le sud de Washington, ces volcans s'alignent nord-sud, parallèlement aux contours de la zone de subduction. Mais dans le sud-ouest de la Colombie-Britannique et le nord de Washington, y compris le mont. Baker et Glacier Peak, les volcans s'alignent nord-ouest-sud-est, parallèlement aux contours de la zone de subduction.

Un élément vidéo a été exclu de cette version du texte. Vous pouvez le regarder en ligne ici : http://pb.libretexts.org/earry/?p=256

Figure 5-8. La distribution des tremblements de terre de dalle aide à déterminer les contours du sommet de la plaque Juan de Fuca, en kilomètres sous le niveau de la mer. Notez que ces contours sont convexes vers l'est, provoquant une compression à l'intérieur de la dalle lorsqu'elle s'enfonce sous l'Amérique du Nord, analogue aux plis d'une nappe au coin d'une table. De Robert Crosson, Université de Washington

Cette arche dans la zone de subduction peut expliquer pourquoi les montagnes olympiques sont tellement plus hautes que la chaîne côtière de l'Oregon ou les collines du sud-ouest de Washington. The Olympic Mountains are arched up where the subduction zone bends the most, in map view.

To imagine the effect of this eastward-convex arch, consider a tablecloth hanging over the corner of a table. The tablecloth is straight along the sides of the table, but it makes a fold at the corner. Now suppose that, instead of a tablecloth, the table is covered by a sheet of hard plastic, the edges of which stick out over the side of the table. You want to bend the plastic down the side of the table, like the tablecloth, but you find that it won’t bend at the corner unless you make a cut in the plastic so that the two sides fit together down the sides. (This is the same difficulty I have in gift-wrapping a present in a box. The wrapping folds neatly down the sides of the box, but in order to make the corners neat, I have to make a fold in the wrapping paper where it goes around the corner. I do not excel at this, and so I generally have the present gift-wrapped at the store or by my wife.)

The Juan de Fuca Plate has the same problem when it is forced to bend beneath North America. The plate can bend easily beneath Oregon or beneath southwest British Columbia, where the subduction zone is straight, but in trying to bend beneath the curved arch beneath Washington, internal stresses are built up that generate earthquakes.

This “corner problem” explains the distribution of slab earthquakes beneath Puget Sound, but not in southwest British Columbia. Slab earthquakes occur there in two zones, even though the downgoing Juan de Fuca Plate there is relatively straight. One zone is a northward continuation of the Puget Sound deep zone, and it dies out near Vancouver (Figure 5-1). The other zone is beneath the west coast of Vancouver Island and it has lots of earthquakes (Figure 5-9). Leiph Preston and Ken Creager of the University of Washington have found earthquakes in this western zone as far south as southwestern Washington. These earthquakes tend to occur in the oceanic mantle of the Juan de Fuca Plate whereas earthquakes of the eastern zone are more likely in the oceanic Juan de Fuca crust (Figure 2-5).

Why should the slab have earthquakes beneath the straight subduction zone in British Columbia, but not the straight subduction zone in Oregon? Seismologists at the Pacific Geoscience Centre in Sidney, B.C., are quick to say that “we really don’t know.” The deeper zone of high seismicity may correspond to a downward increase in the dip of the subducting slab beneath Vancouver Island and the mainland coast, producing a bend in the slab (Figure 5-9). The zone beneath the west coast of Vancouver Island may correspond to a shallower bend, but seismologists disagree on this point.

Figure 5-9. Cross section of the Cascadia Subduction Zone across southern Vancouver Island showing crustal structure based on surface geology, a deep seismic-reflection profile, the distribution of earthquakes located by seismographs (filled dots; size proportional to magnitude), and temperature based on geothermal measurements onshore and offshore. From Garry Rogers and Roy Hyndman, Pacific Geoscience Centre, Sidney, B.C.

We have assumed that Oregon has a hazard from slab earthquakes, just as Washington does, even though it has not had any big slab earthquakes in historical time, with the possible exception of the 1873 earthquake near the California border, considered further below. Perhaps the Puget Sound earthquakes are in a temporal cluster, an increase in slab earthquakes over nearly a century, and at some future time, Oregon might have a similar cluster. But not only does Oregon lack large slab earthquakes, it also has essentially no small ones either, whereas these are abundant in western Washington and in northern California (Figure 5-1). It is difficult to explain the lack of slab seismicity by saying that the slab is fully locked, because the earthquakes farther north are broadly distributed and are not localized on a few faults within the slab. Ivan Wong of URS Greiner Associates (2005) suggests that the Oregon slab is younger than it is in Washington, and the convergence rate between the Juan de Fuca and North America plates may be slower than in Washington. In addition, the crust of western Oregon is underlain by Siletzia basalt, which, as stated above, keeps the temperature of underlying Juan de Fuca Plate too hot to generate slab earthquakes. Wong also reanalyzed the 1873 Brookings earthquake, previously believed to have occurred in the Juan de Fuca Plate, and concluded that this earthquake was crustal, like similar earthquakes in northern California. The implication of Wong’s observations is that western Oregon faces hazards from the subduction zone and earthquakes in the crust, but unlike western Washington, does not face a hazard from the Juan de Fuca Plate. However, this idea is speculative, and not confirmed enough for Oregonians to relax and not worry about slab earthquakes like those in Washington.

Another mystery is that wherever the deep slab is seismically active, the overlying continental crust is active, too. The crustal seismicity is high beneath Puget Sound where the slab seismicity is high. In Northern California, both the Gorda Plate and the overlying and adjacent continental crust are characterized by frequent earthquakes. On Vancouver Island, the largest crustal earthquakes occurred on the onshore projection of the Nootka Transform Fault, and they were characterized by left-lateral strike-slip faulting, just as earthquakes on the Nootka Fault are.

If our speculations about a bending origin for the localization of seismicity are correct, there should be no relationship between earthquakes in the slab and earthquakes in the crust. Yet they appear to be somehow tied together, even though the seismicity zones in North American crust and in the Juan de Fuca Plate are generally separated by lower crust that is too hot and ductile to produce earthquakes (Figure 5-9). These questions, now being addressed by seismologists in Canada and the United States, are of practical importance because they bear on estimates of hazards in the Pacific Northwest and the Vancouver-Victoria region.

In summary, the three largest slab earthquakes in the Puget Sound region were characterized by very large areas of intensity VII, but only the 1949 earthquake had a very large area of intensity VIII. There were no areas of higher intensity, such as one would expect for crustal earthquakes of the same magnitude, probably due to the greater distance from the source to the ground surface. Unlike crustal earthquakes, the Puget Sound slab earthquakes, including the 1939 and 1946 Puget Sound earthquakes, lacked significant aftershocks. A deep earthquake off the west coast of Vancouver Island on December 16, 1957, with M 5.9, had only one aftershock, and intensities recorded were not much higher than III. The Nisqually Earthquake had four aftershocks in the following two weeks.

Even though the slab earthquakes beneath western Washington have caused most of the damage and loss of life in the Pacific Northwest, the general conclusion is that the Juan de Fuca Plate beneath the edge of the North American continent is not capable of storing enough strain energy to produce earthquakes much larger than the M 7.1 event of April, 1949 beneath Puget Sound. But the downgoing plate, covered as it is by continental crust, is still not well enough known to make this statement with a lot of confidence.


Suggestions de lectures complémentaires

Preston, L. A., K. C. Creager, R. S. Crosson, T. M. Brocher, and A. Tréhu. 2003. Intraslab earthquakes: Dehydration of the Cascadia slab. Science, v. 302, p. 1197-1200.

Rogers, A.M., T. J. Walsh, W. J., Kockelman, and G. R. Priest, eds. 1996. Assessing earthquake hazards and reducing risk in the Pacific Northwest. U.S. Geological Survey Professional Paper 1560, 306 p.

Staff of the Pacific Northwest Seismograph Network. 2001. Preliminary report on the MW = 6.8 Nisqually, Washington earthquake of 28 February 2001. Seismological Research Letters, v. 72, p. 352-61.

Thorsen, G. W., compiler. 1986. The Puget Lowland earthquakes of 1949 and 1965.Washington Division of Geology and Earth Resources, Information Circular 81, 113 p.

Washington Division of Geology and Earth Resources Staff. 1999. July 2, 1999, Satsop earthquake. Washington Geology, v. 27, no. 2/3/4, p. 28-29. Includes an account by John Hughes of The Daily World, Aberdeen.

Washington Division of Geology and Earth Resources Staff. Nisqually earthquake issue. 26, non. 3, p. 2-21.

Wong, I.G., 2005, Low potential for large intraslab earthquakes in the central Cascadia Subduction Zone: Seismological Society of America Bulletin, v. 95, p.1880-1902.


Scientists map source of Northwest’s next big quake

A large team of scientists has nearly completed the first map of the mantle under the tectonic plate that is colliding with the Pacific Northwest and putting Seattle, Portland and Vancouver at risk of the largest earthquakes and tsunamis in the world.

An ocean bottom seismometer being retrieved after spending 10 months on the floor of the Pacific Ocean to map the mantle 100 miles underneath the Juan de Fuca plate.

A new report from five members of the mapping team describes how the movement of the ocean-bottom Juan de Fuca plate is connected to the flow of the mantle 150 kilometers (100 miles) underground, which could help seismologists understand the forces generating quakes as large as the destructive Tohoku quake that struck Japan in 2011.

“This is the first time we’ve been able to map out the flow of mantle across an entire plate, so as to understand plate tectonics on a grand scale,” said Richard Allen, a professor and chair of earth and planetary science at the University of California, Berkeley, and the senior author of a paper published online Nov. 2 in the journal Géosciences de la nature. “Our goal is to understand large-scale plate tectonic processes and start to link them all the way down to the smallest scale, to specific earthquakes in the Pacific Northwest.”

The major surprise, Allen said, is that the mantle beneath a small piece of the Juan de Fuca plate is moving differently from the rest of the plate, resulting in segmentation of the subduction zone. Similar segmentation is seen in Pacific Northwest megaquakes, which don’t always break along the entire 1,000-kilometer (600-mile) length, producing magnitude 9 or greater events. Instead, it often breaks along shorter segments, generating quakes of magnitude 7 or 8.

Tectonique des plaques

The Juan de Fuca plate offshore of Oregon, Washington and British Columbia is small – about the size of California and 50-70 kilometers thick – but “big enough to generate magnitude 9 earthquakes” as it’s shoved under the continental North American plate, Allen said. Because of the hazard from this so-called Cascadia Subduction Zone, a recent New yorkais article portrayed the area as a disaster waiting to happen, predicting that “an earthquake will destroy a sizable portion of the coastal Northwest.”

But little is known about the tectonic plates submerged under the oceans, how they are linked to processes inside the earth, such as the melted mantle rock underlying them, or how the crust and mantle interact to cause megathrust earthquakes at subduction zones.

The Juan de Fuca plate is one of seven major and dozens of minor plates that cover the earth like a jigsaw puzzle, pushed around by molten rock rising at mid-ocean ridges and, at their margins, diving under other plates or ramming into them to generate mountain ranges like the Himalayas. The largest of Earth’s tectonic plates, the Pacific plate, is moving eastward and plunging under the entire western edge of the Americas, creating a “ring of fire” dotted with volcanoes and mountain ranges and imperiled by earthquakes.

Until now, however, scientists have deployed only a handful of seismometers on the seabed worldwide to explore the mantle underlying these plates, said Allen, who also is director of the Berkeley Seismological Laboratory and one of the co-principal investigators for the $20 million Cascadia Initiative. Led by the University of Oregon, the initiative is funded by the National Science Foundation to develop new underwater and on-shore seismic instruments to measure the plate’s interaction with the mantle or asthenosphere, and monitor quake and volcanic activity at the trench off the coast where the Juan de Fuca plate subducts under the North American plate.

The red line outlines the Juan de Fuca plate that is moving eastward, shoved under the continental North American plate and generating megathrust earthquakes.

“The experiment was unprecedented in that there were 70 seismometers deployed at a time, sitting there for 10 months, which is much bigger than any other ocean-bottom experiment ever done before,” said Robert Martin-Short, a UC Berkeley graduate student and first author of the paper. “We’ve learned a lot from the deployment of these new instruments, and now have a giant array that we know works well on the sea floor and which we can move somewhere else in the future for a similar experiment.”

While the deployment of seismometers at 120 sites on the ocean floor was a technical challenge, Allen said, “the offshore environment is much simpler, the plates are thinner and more uniform than continental plates and we can see through them to get a better sense of what is going on beneath.”

Since 2012, the team has made 24 two-week ocean voyages to place and retrieve the sea bed seismometers, providing dozens of students – undergraduates and graduate students from UC Berkeley, Columbia University, the universities of Oregon and Washington and Imperial College in the UK – an opportunity to participate in field research. The last of the sea bed seismometers were pulled up this month and the data is being prepared for analysis.

Based on the first three years of data, Allen and his team confirmed what geophysicists suspected. At the mid-ocean Juan de Fuca ridge about 500 kilometers (300 miles) offshore of Seattle – the western edge of the Juan de Fuca plate – the flow of the mantle below the plate is perpendicular to the ridge, presumably because the newly formed plate drags the underlying mantle eastward with it.

As the plate moves away from the ridge, the mantle flow rotates slightly northward toward the trench. At its eastern margin, the plate and underlying mantle move in alignment, perpendicular to the subduction zone, as expected. Presumably, the subducted portion of the plate deep under the trench is pulling the massive plate downward at the same time that the emerging lava at the mid-ocean spreading ridge is elevating the plate and pushing it eastward.

Gorda plate adrift

Allen and his colleagues found, however, that a part of the Juan de Fuca plate called the Gorda plate, located off the Northern California coast, is not coupled to the mantle, leaving the mantle beneath Gorda to move independently of the plate above. Instead, the Gorda mantle seems to be aligned with the mantle moving under the Pacific plate.

“The Juan de Fuca plate is clearly influencing the flow of the mantle beneath it, but the Gorda plate is apparently too small to affect the underlying mantle,” he said.

This change in mantle flow produces a break or discontinuity in the forces on the plate, possibly explaining segmentation along the subduction zone.

“When you look at earthquakes in Cascadia, they sometimes break just along the southern segment, sometimes on the southern two-thirds, and sometimes along the entire length of the plate,” Allen said. “The change in the mantle flow could be linked to that segmentation.”

The Cascadia Initiative is a community experiment designed by the research community with all data immediately available to the public. NSF funded the project with money it received through the 2009 stimulus or American Recovery and Reinvestment Act. Eleven scientists, including Allen, from across the U.S. formed the Cascadia Initiative Expedition Team responsible for the offshore seismic deployment.

Allen and Martin-Short’s co-authors on the Nature Geosciences paper are Ian Bastow and Eoghan Totten of Imperial College and UC Berkeley geophysicist Mark Richards, a professor of earth and planetary science. Richards helped develop the geodynamic model of the interaction between the plate and the mantle that explains how the faster-moving Pacific plate could override the influence that the Gorda plate has on the mantle below.

RELATED INFORMATION


Voir la vidéo: svt 2 ACPI BIOF -Séance1- la tectonique des plaques