Séismes de Turquie du 6 février 2023 : apports de la télédétection

Cette animation montre la position des séismes principaux et des répliques. Les deux séismes du 6 février (Gaziantep et Elbistan) sont des décrochements senestres, mais dont les plans n'ont pas la même orientation. On voit que les répliques se concentrent sur la faille du Sud, puis après le second séisme, sur les deux failles. Le graphique du bas montre la magnitude des répliques en fonction du temps. De manière générale, l'intensité des répliques diminue de manière exponentielle. On constate que c'est le cas sur la première partie du graphique, mais que le second séisme provoque lui même ses propres répliques. Il s'agit donc de deux séismes indépendants, on ne peut pas considérer que le second gros séisme soit une réplique du premier. Ceci est en accord avec le fait que les déformations associées à chaque séisme montrent que les failles ne sont pas connectées (voir Figure 6). Les cadres noirs donnent l'emprise des interférogrammes étudiés par la suite.

L'Anatolie est un bloc coincé entre l'Eurasie, l'Afrique et l'Arabie. La mesure de son déplacement à long terme par GPS (l'Eurasie est supposée fixe) montre qu'elle a un mouvement de rotation antihoraire par rapport à l'Eurasie et l'Afrique. On peut expliquer ce déplacement par deux causes.

1/ Le Nord de la plaque Afrique est constituée de lithosphère océanique plongeant en subduction de la Grèce à la Turquie. Le slab de subduction ne progresse pas vers le Nord mais “s'enfonce” : ce “retrait” du panneau plongeant (slab) “tire” donc la partie Ouest de l'Anatolie vers le Sud.

2/ L'Arabie se déplace vers le Nord. Le moteur de ce mouvement est un slab de subduction qui a abouti dans le Nord de l'Arabie à une collision continentale, à l'origine de la chaine de montagne du Zagros, ainsi qu'à l'ouverture de la Mer Rouge. Ce mouvement de l'Arabie vers le Nord amplifie le mouvement de rotation antihoraire de l'Anatolie.

Les rectangles noirs correspondent à l'emprise des différents interférogrammes.

Les lignes de niveau correspondent à la profondeur du slab de la subduction hellénique.

Par rapport à l'Eurasie, le retrait du slab est à l'origine du mouvement en rotation antihoraire de l'Anatolie, ainsi que de l'extension centre-anatolienne. Cette rotation provoque un contact en décrochement dextre avec l'Eurasie (faille Nord-Anatolienne).

Relativement à l'Arabie, le déplacement relatif au niveau de la faille Est-Anatolienne est dû au fait que les composantes Nord des déplacements de l'Arabie et de l'Anatolie sont à peu près équivalents (pas de mouvement relatif vers le Nord), mais la rotation antihoraire de l'Anatolie provoque un déplacement vers l'Ouest plus important de l'Anatolie que de l'Arabie. La résultante de ces déplacements correspond donc à un décrochement senestre, compatible avec les données sismiques et les données d'interférométrie RADAR.

Les rectangles noir correspondent à l'emprise des différents interférogrammes.

À gauche, carte montrant le jeu des failles (bleu = failles senestres, rouge = failles dextres, noir = failles normales ou inverses). Les failles décrochantes peuvent être partiellement normales ou inverses, le figuré habituel est ajouté en plus de la couleur associé au type de décrochement. Les mécanismes au foyer des séismes principaux sont donnés ainsi que ceux de quelques répliques. À droite, schéma simplifié de la zone.

On connait les déplacements de l'Arabie et de l'Anatolie (relativement à l'Eurasie, vecteurs respectivement marron et vert). Il est possible de connaitre les déplacements de l'Anatolie en considérant l'Arabie fixe (relation de Chasles, vecteurs en rose). En choisissant pour chaque segment de faille un repère ayant un axe normal et un axe parallèle à la faille, on peut trouver les composantes du vecteur de déplacement de l'Anatolie par rapport à l'Arabie dans ces repères (vecteurs en noir fin).

Même si dans tous les cas on trouve un mouvement senestre, on voit qu'au Sud l'Anatolie s'éloigne de l'Arabie, qu'elle s'en rapproche au Nord, et que le déplacement est purement senestre au centre. Le jeu de la faille dépend donc de l'orientation de la faille par rapport au déplacement relatif des deux blocs.

Ces déplacements relatifs sont cohérents avec les mécanismes au foyer des séismes de février 2023, ainsi qu'avec le jeu de données des failles.

Ce double séisme peut être interprété comme un double rebond élastique dû au fait que la limite des plaques Arabie / Anatolie est divisé en plusieurs branches. Durant la phase intersismique, l'Anatolie a un mouvement relatif vers l'Ouest par rapport à l'Arabie, ce qui met sous contrainte le réseau de failles qui est bloqué. Le séisme correspond au fait que les zones à proximité des failles rattrapent leur retard par rapport au reste du bloc, un peu à la manière d'un élastique qui reprend sa forme si on le relâche après l'avoir tendu. Ici, la relaxation s'est produite en deux temps, le bloc du milieu ayant finalement peu bougé.

L'image du haut (photographie prise le 7 février) montre clairement le jeu senestre de la faille, le rejet est de l'ordre de 5 mètres.

L'image du bas est une prise de vue par drone, qui permet de voir à petite échelle la complexité de la fracturation le long de la ligne de faille (c’est un bel exemple de failles de Riedel en échelon remplaçant une unique faille rectiligne). L'ensemble rappelle à plus petite échelle la géométrie et le scénario proposé à la figure 17. Le rejet de la faille est plus difficile à estimer dans la mesure où il n'y a pas d'objet de taille évidente sur la prise de vue. Les deux images ont été prises à quelques kilomètres de Kahramanmaras, à proximité du village de Tevekkeli, où la faille a un jeu purement senestre.

Cette image impressionnante a été présentée par beaucoup de médias comme étant la faille. Elle montre un champ d'oliviers coupé en deux par une sorte de rift d'une trentaine de mètres de large et de profondeur, et d'une longueur d'environ 300 mètres. Cette déformation est beaucoup trop large pour correspondre au tracé de la faille, même si, dans cette zone, la faille peut avoir un jeu senestre-normal. La carte géologique de la Turquie indique que cette zone est couverte par des calcaires miocènes. On pourrait penser qu'il s'agit d'un karst dont le toit se serait effondré. Les images Sentinel-2 de la zone montrent qu'il s'agit plutôt d'un glissement de terrain.

Deux images Sentinel-2, prises avant (10 janvier) et après (9 février) le séisme, montrent que la zone de Tepehan correspond à un glissement de terrain de grande ampleur, mais très localisé. La direction du "rift" Est-Ouest ne correspond pas à la direction de la faille Nord-Sud. La déformation, bien qu'impressionnante, ne correspond donc qu'à une conséquence indirecte du séisme.

Les données sismiques et de déformation sont utilisées pour retrouver les paramètres géométriques de la faille ainsi que la quantité de glissement sur ses différents segments. Les données sismiques et de déformation enregistrées lors de ces séismes impliquent que la faille ait glissé localement de plus de 10 mètres, en particulier à proximité de Kahramanmaraş, ou Cigli (voir Figure 10). Les déplacements liés au séisme du 20 février 2023 ne sont pas pris en compte ici.

Les zones bleues indiquent les zones où les contraintes ont diminué suite aux séismes, les zones rouges où elles ont augmenté. Il existe ainsi une relation directe avec les variations de probabilité qu'un nouveau séisme ait lieu. Cette carte montre aussi le segment de faille ayant bougé en 2020, mais ne prend pas en compte les variations de contraintes liées au séisme du 20 février. Ce type de carte ne peut être obtenu qu'à condition de connaitre la géométrie de la faille et la quantité de déplacement sur la faille (Figure 21), eux-mêmes connus grâce aux donnés sismiques et de déformation. Dans cet figure, la géométrie des failles a été fortement simplifiée (seulement un segment par faille, et les auteurs ne précisent pas la quantité de glissement).