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Lombok (Indonésie) : Une tectonique complexe// Complex tectonics

Plusieurs puissants séismes ont secoué l’île indonésienne de Lombok au cours des dernières semaines. Un premier séisme d’une magnitude de M,6,4 a été enregistré le 29 juillet 2018 ; il a tué 13 personnes et en a blessé une centaine d’autres. Le séisme suivant – M 6,9 sur l’échelle de Richter le 5 août 2018 – a fait au moins 98 morts et des centaines de blessés. Des milliers de bâtiments ont été endommagés et les opérations de secours ont été compliquées par des pannes de courant, un manque de réception téléphonique dans certaines zones et des options d’évacuation limitées.
Les séismes sont fréquents en Indonésie car le pays est situé sur la Ceinture de Feu du Pacifique, bien connue pour son activité sismique et volcanique. La majorité des grands séismes se produisent sur ou près des limites entre les plaques tectoniques qui composent la surface de la Terre, et les exemples récents ne font pas exception. Cependant, il existe des conditions tectoniques particulières autour de l’île de Lombok.
Les derniers séismes ont été observés le long d’une zone assez spéciale où la plaque tectonique australienne commence à passer par-dessus la plaque où se trouve l’île de Lombok. Elle ne glisse pas en dessous de sa voisine – processus de subduction très fréquent – comme cela se produit plus au sud de Lombok. (voir carte ci-dessous)
Certains des séismes qui secouent l’Indonésie peuvent être très violents, comme le séisme de M 9,1 sur la côte ouest de Sumatra qui a déclenché le tsunami de 2004 dans l’Océan Indien. Ce séisme s’est produit le long de la zone de subduction Java-Sumatra, là où la plaque australienne plonge sous la plaque de la Sonde.
À l’est de Java, la zone de subduction se trouve « bloquée » par la croûte continentale australienne, beaucoup plus épaisse que la croûte océanique qui glisse sous Java et Sumatra. Comme la croûte continentale australienne ne parvient pas à passer sous la plaque de la Sonde, elle lui passe par-dessus. Ce processus est connu sous le nom de poussée d’arrière-arc.
Les données des récents séismes de Lombok suggèrent qu’ils sont liés à cette zone d’arrière-arc qui s’étend au nord des îles s’étendant de l’est de Java à l’île de Wetar, juste au nord du Timor. Historiquement, de puissants séismes se sont également produits le long de cette poussée d’arrière-arc près de Lombok, en particulier au 19ème siècle, mais aussi plus récemment.
Les épicentres des derniers tremblements de terre à Lombok ont été localisés dans le nord de l’île, sous terre, et à faible profondeur. Les séismes terrestres peuvent parfois provoquer des glissements de terrain sous-marins et un tsunami. Lorsque des séismes peu profonds rompent le plancher océanique, ils peuvent déclencher des tsunamis meurtriers.
La région autour de Lombok a une histoire de tsunamis. En 1992, un séisme de magnitude 7,9 s’est produit au nord de l’île de Flores ; il a provoqué un tsunami qui a englouti plus de 2 000 villages côtiers. Les séismes du 19ème siècle dans cette région ont également causé de puissants tsunamis qui ont tué de nombreuses personnes.
Malheureusement, on ne sait pas prévoir les séismes. Une compréhension des dangers et une éducation des populations sont donc essentielles pour se préparer aux événements futurs.
Source: The Conversation, USGS.

Le bilan du dernier séisme est de 131 morts (164 selon les dernières chiffres de la presse indonésienne), 1477 blessés et 156 000 personnes déplacées.

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Several large earthquakes have struck the Indonesian island of Lombok in the past weeks. A first quake with a magnitude of M 6.4 was recorded on July 29th, 2018, killing13 people and injuring a hundred more. The largest event – M 6.9 on the Richter scale on August 5th, 2018 – killed at least 98 people and injured hundreds. Thousands of buildings were damaged and rescue efforts were hampered by power outages, a lack of phone reception in some areas and limited evacuation options.

Earthquakes are frequent in Indonesia as the country is located on the Pacific Ring of Fire, well known for its seismic and volcanic activity. The majority of large earthquakes occur on or near Earth’s tectonic plate boundaries, and the recent examples are no exception. However, there are some special tectonic conditions around Lombok.

The recent earthquakes have occurred along a specific zone where the Australian tectonic plate is starting to move over the Indonesian island plate; it does not slide underneath it, as occurs further to the south of Lombok. (see map below)

Some of the earthquakes that shake Indonesia can be very powerful, such as the M 9.1 quake off the west coast of Sumatra that generated the 2004 Indian Ocean tsunami. This earthquake occurred along the Java-Sumatra subduction zone, where the Australian tectonic plate plunges underneath Indonesia’s Sunda plate.

To the east of Java, the subduction zone has become “jammed” by the Australian continental crust, which is much thicker than the oceanic crust that moves beneath Java and Sumatra. The Australian continental crust can’t be pushed under the Sunda plate, so instead it is starting to ride over the top of it. This process is known as back-arc thrusting.

The data from the recent Lombok earthquakes suggest they are associated with this back-arc zone which extends north of islands stretching from eastern Java to the island of Wetar, just north of Timor. Historically, large earthquakes have also occurred along this back-arc thrust near Lombok, particularly in the 19th century but also more recently.

Lombok’s recent earthquakes occurred in northern Lombok under land, and were quite shallow. Earthquakes on land can sometimes cause undersea landslides and generate a tsunami wave. But when shallow earthquakes rupture the sea floor, much larger and more dangerous tsunamis can occur.

The region around Lombok has a history of tsunamis. In 1992, an M 7.9 earthquake occurred just north of the island of Flores and generated a tsunami that swept away coastal villages, killing more than 2,000. 19th century earthquakes in this region also caused large tsunamis that killed many people.

Unfortunately, earthquakes cannot be predicted, so an understanding of the hazards and an education of the populations are vital to be prepared for future events.

Source: The Conversation, USGS.

According to the latest figures, 131 persons were killed (164 according to the latest figures in the Indonesian newspapers), 1477 injured and 156,000 displaced by the last earthquake.

Source: The Conversation

Le point chaud hawaiien s’est-il déplacé dans le passé ? // Did the Hawaiian hotspot move in the past ?

De nos jours, Hawaï est considéré comme un exemple parfait de « point chaud ». Cette expression fait référence à l’ascension du magma en provenance du manteau profond qui, tel un chalumeau, perce la croûte terrestre et donne naissance à des volcans. On pense que ces « hotspots » sont immobiles. Au fur et à mesure que la plaque tectonique se déplace, un chapelet de volcans se forme, avec le plus jeune à une extrémité et le plus ancien à l’autre, comme on peut le voir à Hawaii aujourd’hui : Le plus jeune volcan – Lo’ihi – se trouve encore sous la surface de l’océan au SE de Big Island, tandis que les anciens volcans sont devenus des atolls au nord-ouest de l’archipel.
Cette même théorie a été proposée dès le début de l’étude des îles hawaïennes. Les scientifiques pensaient qu’elles étaient l’extrémité la plus jeune de la chaîne sous-marine Hawaii-Empereur qui se trouve sous le Pacifique Nord-Ouest. Les chercheurs ont ensuite eu un doute et se sont demandés si les points chauds étaient vraiment immobiles. La cause de ce doute était un virage d’environ 60 degrés amorcé par cette chaîne volcanique née il y a 47 millions d’années. Cette courbe de trajectoire pouvait s’expliquer par un changement brusque du mouvement de la plaque Pacifique, mais cela supposait que cette plaque ait pris une direction sensiblement différente par rapport aux plaques tectoniques adjacentes. Les chercheurs n’ont trouvé aucune preuve de ce phénomène.

Des études récentes ont suggéré que deux processus ont pu entrer en jeu: D’une part, la plaque Pacifique avait changé de direction. D’autre part, le point chaud hawaïen s’était déplacé relativement rapidement vers le sud au cours de la période de 60 à environ 50 millions d’années, puis il s’était arrêté. Si on prend en compte ce mouvement rapide du point chaud, cela signifie qu’une toute petite variation de déplacement de la plaque du Pacifique est suffisante pour expliquer la chaîne volcanique.
Cette hypothèse est maintenant étayée par les travaux de chercheurs de l’Oregon State University qui ont procédé à une nouvelle datation des volcans de la chaîne volcanique de Rurutu, y compris les îles volcaniques de Tuvalu dans le Pacifique occidental. En outre, ils ont incorporé des données similaires de la chaîne Hawaii-Empereur et de la chaîne Louisville dans le Pacifique Sud. En se basant sur la géographie et l’âge des volcans présents dans ces trois chaînes, les chercheurs ont pu étudier le passé géologique et observer comment les trois points chauds se sont déplacés les uns par rapport aux autres pendant des millions d’années.
Les résultats, publiées dans la revue Nature Communications, montrent que le mouvement relatif des points chauds sous Rurutu et Louisville est peu important, alors que le point chaud Hawaii-Empereur affiche un mouvement important entre 60 et 48 millions d’années par rapport aux deux autres points chauds. La modélisation géodynamique montre que le point chaud hawaiien s’est déplacé sur plusieurs dizaines de kilomètres par million d’années, et les données paléomagnétiques confirment cette interprétation. Les chercheurs admettent que les modèles définissant le mouvement de la plaque Pacifique et les points chauds qui s’y trouvent présentent encore quelques inexactitudes. Avec davantage de données de terrain et d’informations sur les processus profonds dans le manteau, ils espèrent expliquer plus en détail l’évolution de la courbe amorcée par la chaîne Hawaii-Empereur.
Sources: GFZ GeoForschungsZentrum Potsdam, Centre Helmholtz; Science Daily.

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Today, Hawaii is considered as the perfect example of a hotspot. The word refers to the ascent of magma from the deep mantle to the surface. Like a blowpipe, this magma burns through the Earth’s crust and forms volcanoes. For a long time, it was assumed that these hotspots were stationary. If the tectonic plate moves across it, a chain of volcanoes evolves, with the youngest volcano at one end, the oldest at the other, as can be seen in Hawaii today, with the youngest volcano – Lo’ihi – still underwater to the SE of Big Island and the ancient volcanoes now turned into atolls to the NW of the archipelago.

This concept had initially ben proposed for the Hawaiian Islands. They are the youngest end of the Hawaiian-Emperor chain that lies beneath the Northwest Pacific. But soon there was doubt over whether hotspots are truly stationary. The biggest contradiction was a striking bend of about 60 degrees in this volcanic chain, which originated 47 million years ago. If the bend was explained with just a sudden change in the movement of the Pacific Plate, this would suppose a significantly different direction of motion at that time relative to adjacent tectonic plates. However, researchers have not found any evidence for that.

Recent studies have suggested that apparently two processes were effective: On the one hand, the Pacific Plate has changed its direction of motion. On the other hand, the Hawaiian hotspot moved relatively quickly southward in the period from 60 to about 50 million years ago, and then stopped. If this hotspot motion is considered, only a smaller change of Pacific plate motions is needed to explain the volcano chain.

This hypothesis is now supported by work of researchers from Oregon State University who have evaluated new rock dating of volcanoes in the Rurutu volcanic chain, including, for example, the Tuvalu volcanic islands in the Western Pacific. Furthermore, they added similar data from the Hawaiian-Emperor chain and the Louisville chain in the Southern Pacific. Based on the geography and the age of volcanoes in these three chains, researchers could look into the geological past and see how the three hotspots moved relative to each other over millions of years.

The new data published in the journal Nature Communications shows that the relative motion of hotspots under the Rurutu and Louisville is small while the Hawaiian-Emperor hotspot displays strong motion between 60 and 48 million years ago relative to the other two hotspots. The geodynamic modelling shows that the Hawaiian hotspot moved at a rate of several tens of kilometres per million years, and paleomagnetic data support this interpretation. The researchers admit that models for the motion of the Pacific Plate and the hotspots therein still have some inaccuracies. With more field data and information about the processes deep in the mantle, they hope to explain in more detail how the bend in the Hawaiian-Emperor chain has evolved.

Sources: GFZ GeoForschungsZentrum Potsdam, Helmholtz Centre ; Science Daily.

(Source: Wikipedia)

(Photos: C. Grandpey)

 

Découverte d’une nouvelle microplaque au large de l’Equateur // Discovery of a new microplate off Ecuador

Des scientifiques de l’Université Rice (Texas) viennent de découvrir une nouvelle microplaque tectonique au large des côtes de l’Equateur. Elle vient s’ajouter à ses compagnes qui forment un puzzle à la surface de la Terre.

Les chercheurs ont découvert la microplaque, qu’ils ont baptisée «Malpelo», en analysant le point de convergence de trois autres plaques dans l’Océan Pacifique oriental. La plaque de Malpelo est la 57ème plaque découverte et la première depuis près d’une décennie. Les chercheurs sont certains qu’il en existe d’autres.
L’étude, publiée dans la revue Geophysical Research Letters, explique comment les géologues ont découvert cette nouvelle plaque. Ils ont observé attentivement les mouvements d’autres plaques et leur évolution les unes par rapport aux autres, en sachant que les plaques se déplacent à une vitesse de quelques millimètres ou quelques centimètres par an.
La plaque lithosphérique du Pacifique – qui définit grosso modo la Ceinture de Feu du Pacifique – est l’une des 10 plaques tectoniques majeures qui se déplacent au-dessus du manteau terrestre. Il y a beaucoup de petites plaques qui viennent combler les vides entre les plus grandes, et la plaque Pacifique entre en contact avec deux de ces plus petites plaques, celle des Cocos et celle de Nazca, à l’ouest des îles Galapagos.
Pour comprendre le mode de déplacement des plaques, on étudie leurs circuits de mouvements, ce qui permet de quantifier comment la vitesse de rotation de chaque objet dans un groupe (sa vitesse angulaire) affecte tous les autres. La vitesse d’expansion des fonds océaniques, déterminée à partir des anomalies magnétiques marines, combinée avec les angles auxquels les plaques glissent les unes contre les autres au fil du temps, indique aux scientifiques la vitesse de rotation des plaques. Lorsque l’on additionne les vitesses angulaires de ces trois plaques, elles doivent être égales à zéro. Dans le cas présent, la vitesse n’est pas égale à zéro. Elle équivaut à 15 millimètres par an, ce qui est énorme.
Cela signifie que le circuit tectonique Pacific-Cocos-Nazca présente une anomalie et qu’au moins une autre plaque à proximité doit compenser la différence. Les chercheurs se sont appuyés sur une base de données de la Columbia University, réalisée précédemment avec des sonars à faisceaux multiples à l’ouest de l’Équateur et de la Colombie, pour identifier une limite de plaque alors inconnue entre les îles Galapagos et la côte. Les chercheurs qui avaient effectué cette étude avaient supposé que la majeure partie de la région située à l’est de la faille transformante de Panama faisait partie de la plaque de Nazca, mais leurs homologues de la Rice University ont conclu qu’elle se déplace de manière indépendante.
Les preuves de la présence de la plaque de Malpelo ont été confirmées par l’identification par les chercheurs d’une limite de plaque diffuse entre la faille transformante de Panama et l’endroit où la limite de la plaque diffuse coupe une profonde fosse océanique au large de l’Équateur et de la Colombie. (Une limite diffuse consiste en une série de nombreuses petites failles au lieu d’une dorsale ou d’une faille transformante qui définit nettement la limite entre deux plaques.)
Malgré tout, même en prenant en compte la microplaque de Malpelo, le nouveau circuit ne se referme toujours pas à zéro mais seulement à 10 ou 11 millimètres par an, et le rétrécissement de la plaque Pacifique ne suffit pas à expliquer la différence. Les chercheurs pensent qu’il y a une autre plaque – la Plaque 58 – qui manque à l’appel. Affaire à suivre.
Source: Rice University (Texas).

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A microplate discovered off the west coast of Ecuador by Rice University scientists adds another piece to Earth’s tectonic puzzle. The researchers discovered the microplate, which they have named “Malpelo,” while analyzing the junction of three other plates in the eastern Pacific Ocean. The Malpelo Plate is the 57th plate to be discovered and the first in nearly a decade. The researchers are sure there are more to be found.

The research, published in Geophysical Research Letters, explains how the geologist discovered the new plate. They carefully studied the movements of other plates and their evolving relationships to one another as the plates move at a rate of millimetres to centimetres per year.

The Pacific lithospheric plate that roughly defines the volcanic Ring of Fire is one of about 10 major rigid tectonic plates that move atop Earth’s mantle. There are many small plates that fill the gaps between the big ones, and the Pacific Plate meets two of those smaller plates, the Cocos and Nazca, west of the Galapagos Islands.

One way to judge how plates move is to study plate-motion circuits, which quantify how the rotation speed of each object in a group (its angular velocity) affects all the others. Rates of seafloor spreading determined from marine magnetic anomalies combined with the angles at which the plates slide by each other over time tells scientists how fast the plates are turning. When you add up the angular velocities of these three plates, they ought to sum to zero. In this case, the velocity doesn’t sum to zero at all. It sums to 15 millimetres a year, which is huge.

That made the Pacific-Cocos-Nazca circuit a misfit, which meant at least one other plate in the vicinity had to make up the difference.  Knowing the numbers were amiss, the researchers drew upon a Columbia University database of extensive multibeam sonar soundings west of Ecuador and Colombia to identify a previously unknown plate boundary between the Galapagos Islands and the coast. Previous researchers had assumed most of the region east of the known Panama transform fault was part of the Nazca plate, but the Rice researchers determined it moves independently.

Evidence for the Malpelo plate came with the researchers’ identification of a diffuse plate boundary that runs from the Panama Transform Fault eastward to where the diffuse plate boundary intersects a deep oceanic trench just offshore of Ecuador and Colombia. A diffuse boundary is best described as a series of many small, hard-to-spot faults rather than a ridge or transform fault that sharply defines the boundary of two plates.

With the Malpelo accounted for, the new circuit still doesn’t close to zero and the shrinking Pacific Plate is not enough to account for the difference. The nonclosure around this triple junction does not go down to zero, but only to 10 or 11 millimetres a year. The researchers need to understand where the rest of that velocity is going. They think there is another plate – Plate 58 – they are missing.

Source : Rice University (Texas).

Source: Rice University

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.