La tectonique italienne et le dernier séisme // Italian tectonics and the latest earthquake

drapeau-francaisDans la région du centre de l’Italie qui vient d’être secouée puissant séisme, les secousses sismiques sont relativement fréquentes. L’Italie dans son ensemble connaît de nombreux séismes peu profonds, répartis principalement le long de la chaîne des Apennins qui longe la côte nord-est du pays. Généralement, ces séismes ne sont pas très forts, avec une magnitude maximale de M 5, mais neuf événements de M 6 ou plus ont été enregistrés au cours du siècle écoulé. Cette activité sismique est le résultat de la situation de l’Italie qui se trouve au cœur même de la lente collision entre les plaques eurasienne et africaine qui a, entre autres, contribué au soulèvement des Alpes.
Il est donc assez surprenant de constater que le mécanisme qui régit les tremblements de terre dans le centre de l’Italie présente les caractéristiques des séismes d’extension – produits par un étirement de la croûte terrestre – et non de compression, comme on pourrait s’y attendre. L’extension se fait dans la direction nord-ouest / sud-est, en angle droit par rapport à la chaîne des Apennins.
Le phénomène s’explique en étudiant l’histoire tectonique de la Méditerranée occidentale. Plutôt que de faire partie des derniers vestiges d’un grand océan qui aurait été en grande partie détruit par la subduction entre la plaque africaine et la plaque eurasienne, la croûte océanique de la région s’est formée par une accrétion d’arrière-arc au cours des 40 derniers millions d’années, alors que la zone de collision migrait vers le sud et s’éloignait de l’Europe, provoquant un étirement la croûte dans la plaque supérieure.

Ainsi, bien que dans un vaste contexte régional on ait une collision entre deux plaques, à un niveau plus local, l’accrétion d’arrière-arc actuelle dans la mer Tyrrhénienne au sud-ouest semble être un important moteur de la tectonique en Italie, dans la mesure où les failles de chevauchement qui ont façonné les Apennins se trouvent maintenant réactivées sous forme de failles extensives normales. Malheureusement, cette évolution tectonique ne rend pas les séismes moins dévastateurs quand ils se produisent.

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drapeau-anglaisEarthquakes in the region where the latest deadly event occurred are not unusual. Italy experiences frequent shallow earthquakes, mainly distributed along the Apennine mountain range that runs along the northeast coast. Typically these earthquakes are smaller, with an M 5 at most, but nine with a magnitude 6 or greater have occurred in the last hundred years or so. All this activity is the result of Italy being right in the thick of the slow collision between the African and Eurasian plates that has, amongst others, resulted in the uplift of the Alps.

It is therefore quite surprising to see that the focal mechanism for the earthquakes in central Italy is characteristic of an extensional earthquake, due to stretching of the earth’s crust, not a compressional one. The extension is oriented in a northeast-southwest direction, at right angles to the Apennine range:

This can be explained by looking at the tectonic history of the western Mediterranean. Rather than being the last remnants of a large ocean that has been mostly destroyed by subduction as Africa and Europe move together, the oceanic crust here has actually all been created by back-arc spreading in the last 40 million years or so, as the collision zone has migrated south and east away from Europe, stretching out the crust in the over-riding plate as it does so.

So although at a broad regional scale two plates are colliding, at a more local level the current back-arc spreading in the Tyrrhenian Sea to the southwest appears to be a major driver of tectonics in Italy, to the extent that thrust faults that built up the Apennines are now being reactivated as extensional normal faults. Unfortunately, this switch doesn’t make the earthquakes themselves any less damaging when they do occur.

Seismes italie

Source: IPG.

Violent séisme en Italie // Powerful earthquake in Italy

drapeau-francaisUn violent séisme enregistré par le Centre Sismologique Euro-Med (CSEM) avec une magnitude de M 6.2 a frappé le centre de l’Italie à 01h36 UTC le 24 août 2016. Le CSEM fait état d’une profondeur de 4 km tandis que, selon l’USGS, le séisme a une magnitude de M 6.2 pour une profondeur de 10 km. Les secousses ont duré pendant une trentaine de secondes. De nombreuses répliques secouent encore la région. Le CSEM en enregistrait 64 (M 1,6à M 5,5) à 5:31 UTC.
Selon le CSEM, l’épicentre était situé à 14 km à l’E de Maltignano, 43 km au N de L’Aquila, et 109 km au NE de Rome.
L’USGS a émis un niveau d’alerte Orange pour le nombre de victimes lié au séisme. Les pertes humaines seront probablement importantes. Un niveau d’alerte Rouge a été émis pour les pertes économiques. Des dégâts importants sont probables sur une zone relativement importante.
Dans l’ensemble, la population dans cette région réside dans les structures vulnérables pour les unes, ou parasismiques pour les autres.

Les villes les plus endommagées sont Accumoli, Amatrice, Posta et Arquata del Trontoi.
Le maire d’Amatrice parle d’importants dégâts. La ville a été coupée du reste du pays en raison des dégâts causés aux routes et à un pont. Le maire indique que des personnes sont prisonnières des décombres et il a appelé les services d’urgence pour aider à dégager les routes.
Le maire d’Accumoli indique que de nombreux bâtiments ont été gravement endommagés et que, là aussi, des personnes sont prisonnières des décombres.

Au moment où j’écris ces lignes, le bilan est d’au moins 73 morts (24 août à 16 heures – heure locale). A 20 heures, il est fait état d’au moins 120 morts.

Le dernier séisme majeur en Italie a frappé la ville de L’Aquila en 2009, tuant plus de 300 personnes. 65 000 autres se sont retrouvées sans abri. On se souvient qu’à l’issue de ce séisme 6 scientifiques italiens avaient été condamnés en octobre 2012,  pour « homicide par imprudence », à six ans de prison pour avoir sous-estimé les risques avant le séisme. Ils ont finalement été acquittés en novembre 2011 car la cour a estimé que les faits ne constituaient finalement pas un délit. Seule exception à l’acquittement général, le sous-directeur de la protection civile, Bernardo De Bernardinis, a été condamné à deux ans de prison pour « homicide involontaire et négligence » envers certaines victimes, tout en étant acquitté pour la mort d’autres victimes.

Source : Presse italienne.

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drapeau-anglaisA powerful earthquake registered by the Euro-Med Seismological Centre (EMSC) as M 6.2 struck central Italy at 01:36 UTC on August 24th, 2016. EMSC is reporting a depth of 4 km whereas USGS is reporting M 6.2 at a depth of 10 km. The tremors lasted for about 20-30 seconds. Numerous aftershocks are shaking the region. EMSC registered 64 aftershocks (M 1.6 – M 5.5) by 05:31 UTC.

According to the EMSC, the epicenter was located 14 km E of Maltignano, 43 km N of L’Aquila, and 109 km NE of Rome.

USGS issued an Orange alert level for shaking-related fatalities. Significant casualties are likely. A Red alert level was issued for economic losses. Extensive damage is probable and the disaster is likely widespread.

Overall, the population in this region resides in structures that are a mix of vulnerable and earthquake resistant construction.

The worst hit towns were believed to be Accumoli, Amatrice, Posta and Arquata del Trontoi.

The mayor of the small town of Amatrice reported extensive damage. The town has been cut off because of damage to roads and a bridge. The mayor said people had been stuck in the rubble and called emergency services to help clear roads.

The mayor of Accumoli said a number of buildings had been badly damaged. A family of four has been located under the debris of a collapsed building but there are no signs of life.

The current toll is at least 73 fatalities (August 24th – 16:00, local time). At 20:00, the death toll has increased to at least 120.

The last major earthquake to hit Italy struck the central city of L’Aquila in 2009, killing more than 300 people. 65,000 people were left homeless. One can remember that after the earthquake in L’Aquila six Italian scientists were convicted in October 2012 – for « reckless homicide » – to six years in prison for having underestimated the risks before the earthquake. They were eventually acquitted in November 2011 because the court found that the facts were ultimately not a crime. An exception to the general acquittal, the deputy director of the Italian Civil Defense, Bernardo De Bernardinis, was sentenced to two years in prison for « involuntary homicide and negligence » towards some victims, while being acquitted of the death of other victims.

Source : Italian newspapers.

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Les explosions de l’Halema’uma’u (Volcan Kilauea / Hawaii) // The explosions of Halema’uma’u Crater (Kilauea Volcano / Hawaii)

drapeau-francaisL’explosion qui a secoué le lac de lave de l’Halema’uma’u le 6 août 2016 est la dernière d’une série qui a débuté en 2008. En effet, l’éruption sommitale en cours a commencé par une un événement explosif le 19 mars 2008, quand un éboulement a bloqué temporairement les gaz à l’intérieur de la nouvelle bouche qui venait de s’ouvrir. La pression s’est accumulée et une explosion s’est produite quelques minutes plus tard. Les matériaux éjectés étaient entièrement composé de roches anciennes tandis que les gaz provenaient du magma qui n’avait pas encore atteint la surface. Sept autres événements explosifs ont eu lieu entre le 9 avril et le 14 octobre 2008. Tous ont mis en œuvre des roches anciennes et du magma juvénile qui était apparu dans la nouvelle bouche. Depuis 2008, 19 rxplosions ont déposé des projections sur la lèvre de l’Halema’uma’u. Leur amplitude peut être définie en se référant à l’Indice d’Explosivité Volcanique (VEI) qui classe les éruptions explosives en fonction du volume de matériaux émis. Le VEI, tel qu’il est défini actuellement, varie de 8 à moins 6 (-6). Un VEI de 8 correspond à un volume de 1018 mètres cubes ou plus. Un VEI de -6 correspond à un volume de 0,1-0,01 mètres cubes.
http://geology.com/stories/13/volcanic-explosivity-index/

Trois parmi les événements explosifs de 2008 ont été répertoriés avec un VEI -2 (entre100 et 1000 mètres cubes émis), quatre avec un VEI -3 (10-100 mètres cubes émis), et un avec un VEI -4 (1-10 mètres cubes émis). Tous les événements depuis 2008 ont un VEI -3 ou un VEI.-4. Aucun n’égale ou dépasse les trois grands événements de 2008. Le VEI de l’événement du 6 août dernier a été estimé à -3.
Un autre facteur important à prendre en compte est la profondeur de l’explosion par rapport à la lèvre du cratère. Davantage de matériaux atteindront la lèvre de l’Halema’uma’u si la profondeur n’est pas importante car la matière éjectée aura moins de distance à parcourir. On ne connaît pas la profondeur des événements explosifs de 2008, ni des deux événements de 2009, mais on pense qu’ils se situaient probablement à plus de 150 mètres de profondeur.
En revanche, tous les événements explosifs ont eu lieu à une profondeur inférieure à 150 mètres depuis 2011, année où des mesures fréquentes de la profondeur du lac de lave ont commencé à être effectuées en utilisant un télémètre laser. Par exemple, l’événement du 6 août 2016 a eu lieu à une profondeur de 125 mètres. Trois événements explosifs en avril-mai 2015 se sont produits alors que le niveau du lac était anormalement élevé, à 85-90 mètres en dessous de la lèvre du cratère principal de l’Halema’uma’u. Toutes les explosions ont été provoquées par les chutes de pierres des parois de l’Overlook Crater qui contient le lac de lave. Ces parois sont devenues de plus en plus stables avec le temps. La preuve de cette stabilité est la faible quantité de roche solide émise quotidiennement ; elle atteint en moyenne aujourd’hui moins de 5% de l’ensemble des éjectas. Néanmoins, il reste des parties instables sur les parois, en particulier en dessous de l’ancien belvédère, aujourd’hui interdit au public. De petits événements explosifs provoqués par des effondrements de cette partie de la paroi peuvent encore « arroser » cette zone. C’est ce qui est arrivé le 8 janvier et le 6 août de cette année. Cette partie de la paroi va finir par se stabiliser, mais elle est probablement encore fragile. Il ne serait pas surprenant que de nouvelles explosions accompagnées de projections se produisent dans les prochains mois.
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisThe explosive event at Halema’uma’u Crater’s lava lake on August 6th, 2016, was the latest in a series that began in 2008. Indeed, the current summit eruption started explosively on March 19th, 2008, when a rockfall temporarily impeded the release of volcanic gas from a new vent. Pressure built up, and an explosion ensued a few minutes later. The erupted material consisted entirely of older rocks from past eruptions; the gas came from magma not yet in the vent. Seven more explosive events took place between April 9th and October 14th, 2008. All involved both old rocks and new magma, which had risen into the new vent.

Since 2008, 19 explosive events have deposited spatter on the rim of Halema’uma’u Crater. Their amplitude can be defined using the Volcano Explosivity Index (VEI) which classifies explosive eruptions by the volume of erupted material. The VEI, as currently defined, ranges from 8 to minus 6 (-6). A VEI of 8 has a volume of 1 trillion cubic metres or more. A VEI of -6 has a volume of 0.1–0.01 cubic metres.

http://geology.com/stories/13/volcanic-explosivity-index/

Three of the 2008 explosive events rated as VEI -2 (100–1,000 cubic metres), four as VEI -3 (10–100 cubic metres), and one as VEI -4 (1–10 cubic metres). All explosive events since 2008 are either VEI -3 or VEI -4. None comes close to matching the three larger 2008 events. The August 6th event rates a VEI of -3.

Another important factor to take into account is the depth below the crater rim at which the explosive event takes place. More material will reach the rim of Halema’uma’u if the depth is shallower, as the ejected material has less distance to travel. We don’t know the depths of the explosive events in 2008 or the two in 2009, except that they were certainly more than 150 metres deep.

In contrast, all explosive events have been shallower than 150 metres since 2011, when frequent measurements of the depth to the lava lake were started using a laser rangefinder. For example, the August 6th event occurred at a depth of 125 metres. Three explosive events in April-May 2015 took place when the lake level was unusually high, 85–90 metres below the Halema’uma’u Crater rim All the explosive events were triggered by rockfalls from the walls of Overlook crater, which contains the lava lake. Those walls are becoming more stable with time. Evidence of increasing stability is the low amount of solid rock material erupted daily from the crater, now averaging less than 5% of the total daily ejecta. Nonetheless, unstable portions of the wall remain. One is under the old visitor overlook on the Crater rim. Even small explosive events caused by failure of this part of the wall can throw spatter onto the overlook area. That happened on January 8th and August 6th of this year.  Eventually this part of the wall will stabilize, but it probably hasn’t yet. We will not be surprised if another shower of spatter lands in the overlook area in the next few months.

Source: USGS / HVO.

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Cratère de l’Halema’uma’u quelques semaines avant la naissance de la nouvelle bouche éruptive (Photo: C. Grandpey)

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La nouvelle bouche en mars 2008 (Crédit photo: HVO)

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Explosion dans l’Overlook Crater le 7 mars 2011 (Crédit photo: HVO)