Essaim de séismes à Mayotte : FAQ scientifique

Cette foire aux questions présente les connaissances scientifiques que le BRGM a rassemblées sur l’essaim de séismes qui a débuté à Mayotte le 10 mai 2018. Elle correspond à une analyse préliminaire et est complémentaire à la FAQ publiée par la préfecture de Mayotte sur son site internet.

Qu’est-ce qu’un essaim de séismes ?

Un essaim de séismes correspond à de multiples séismes survenant dans une zone délimitée sur une période de plusieurs jours ou plusieurs semaines, par opposition à la configuration habituelle d’une secousse principale suivie de répliques. La notion d’essaim ne permet pas en tant que telle de caractériser la magnitude ou la durée des événements.

Y a-t-il eu d’autres essaims de séismes dans le monde ?

De tels phénomènes sont assez courants et ont été répertoriés par le passé dans de nombreuses régions du globe. Des essaims sismiques se produisent aussi en France métropolitaine, comme ce fut le cas fin 2017 en Maurienne. Les essaims sont à différencier des séquences sismiques qui sont associées à la survenue de plusieurs séismes importants (de magnitude comparable), successifs, chacun étant suivi par des répliques. Les plus proches de Mayotte ont été observés en 1985 au Nord de la ride de Davie (au large du Mozambique), et en 1989 puis en 2005 en Ethiopie (région de l’Afar), dans des régions tectoniquement actives associées à différents systèmes de rifts.

Ces essaims ont-ils conduit à un gros séisme ?

Dans les essaims ou séquences déjà observés, le moment où se produit le séisme maximum n’est pas toujours le même. Par exemple :

  • Séquence au Nord de la ride de Davie (1985) : un fort séisme de magnitude 6.3 s’est produit en début de séquence puis beaucoup de séismes plus petits.
  • Crise sismique de Dôbi (Afar, 1989) : un séisme de magnitude 6.2 s’est produit au début de la crise, suivi par une succession en 48 heures de séismes de magnitude ≥6 (6 en tout), chacun associé à des répliques. On parle alors de séquence sismique.
  • Crise de Manda Hararo Dabbahu (Afar, épisode volcano-tectonique, 2005-2010) : un séisme de magnitude 5.6 s’est produit 6 jours après le début de la séquence. D’autres événements de magnitude entre 4.9 et 5.4 se sont produits au cours de la séquence.

Peut-on exclure un séisme de magnitude plus forte que ceux déjà survenus à Mayotte ?

Le séisme de référence pour Mayotte était jusqu’à présent le séisme de 1993, de magnitude 5.2. Il a été largement dépassé dans la séquence en cours. C’est ce séisme qui était utilisé dans les études d’aléa, et pour la zone de sismicité règlementaire. Le département de Mayotte est ainsi entièrement situé en zone de sismicité définie comme modérée (zone de sismicité 3 du zonage sismique de la France). Dans ce contexte, et comme cela se fait dans les autres régions qui relèvent de la même zone de sismicité en France (Oléron, Vendée, Massif central), seule une observation sismique modérée a été mise en place, ce qui explique aussi le fait que la connaissance de la sismicité locale est limitée.

Aujourd’hui nous n’avons plus de référence locale pour définir une limite de magnitude possible. Il n’est donc pas possible d’exclure qu’un séisme de magnitude supérieure à celles déjà observées se produise, lors de cet essaim ou plus tard.

Lire le dossier "Prédire où et quand aura lieu le prochain séisme destructeur" sur le site Plan Séisme

Faut-il craindre la naissance d’un volcan ?

Des éruptions volcaniques ou la formation de dykes (remontée de lave ou roche magmatique le long d’une fracture) ont déjà été observées à la suite de séismes en essaim, mais cela n’est pas systématique.

A ce stade, une origine volcano-tectonique pour cette crise est une des hypothèses de travail envisagée par les acteurs scientifiques.

L’origine tectonique est avérée, des mécanismes au foyer ont été décrits au début de l’essaim : ils montrent des mécanismes à la source typiques de rupture le long de failles.

La composante volcanique est étudiée grâce à l’enrichissement du réseau d’observation et l’apport d’autres mesures. De nouvelles informations issues du traitement des données GPS disponibles sur l’île (données IGN) par une équipe du Laboratoire de Géologie de l’Ecole normale supérieure de Paris montrent que, depuis le mois de juillet 2018, des mouvements significatifs sont observables sur Mayotte. Ces mouvements n’étaient pas décelables en début de crise et ne peuvent s’expliquer uniquement par une source tectonique (c’est-à-dire par les conséquences des seuls séismes ayant frappé la région de Mayotte depuis mai 2018). Ils mettent en évidence, pour la première fois depuis le début de la crise, la présence d’une composante volcanique dans l’origine de la séquence sismique en cours (voir la note de synthèse rédigée par Pierre Briole).

Par ailleurs, le 11 novembre, un signal atypique très basse fréquence a été détecté par les réseaux internationaux. Il est visible également sur la station de Chiconi. Ce genre de signaux est caractéristique d’un phénomène volcanique.

Ces observations appuient donc l’hypothèse d’une conjonction d’effets tectoniques et volcaniques pour expliquer un phénomène géologique intégrant une séquence sismique et un phénomène volcanique. Cette hypothèse sera à valider par de futurs travaux scientifiques et observations de diverses natures.

En cas d’éruption dans la zone de l’essaim, située à 50 km des terres et sous 3500 m de mer, il n’est pour le moment pas envisagé d’impact significatif à Mayotte, mais ces aspects nécessitent des études complémentaires, une fois que le phénomène en cours sera mieux caractérisé.

Un tsunami peut-il se produire ?

Pour qu’un tsunami se produise suite à un séisme, il faut des secousses fortes, typiquement des magnitudes supérieures à 6,5, associées à un mouvement vertical du plancher océanique lié à la rupture pour provoquer la formation de vagues. Ces conditions ne sont a priori pas réunies à Mayotte dans la mesure où les séismes observés semblent générer essentiellement des mouvements horizontaux (failles rompues dites en décrochement).

Les tsunamis peuvent aussi survenir à cause de glissements de terrain sous-marins, qui peuvent être déstabilisés par les séismes. Certains événements sismiques du type de ceux observés actuellement ont généré des tsunamis modérés dans d’autres régions du globe qui présenteraient de fortes pentes du fond marin, mais ils étaient associés à de plus fortes magnitudes.

En outre, les configurations des fonds marins au large de Mayotte ne favorisent pas l’amplification d’éventuelles ondes de tsunamis (grâce à l’augmentation brutale de la profondeur de l’eau après la barrière de corail).

Combien de temps l’essaim de séismes peut-il durer ?

La durée de l’essaim est impossible à prévoir. Les mesures en cours permettent de constater le nombre et les caractéristiques des séismes qui se produisent, mais il n’existe pas de loi qui permette de prédire la fin du phénomène.

Dans le cas d’autres essaims, la diminution de l’activité est généralement progressive sur plusieurs jours consécutifs. Le fait d’observer moins de séismes sur une ou deux journées ne peut pas être interprété comme la fin du phénomène.

Les exemples d’essaims recensés dans la littérature (travail bibliographique en cours) et situés dans un contexte volcano-tectonique similaire à celui de Mayotte vont de quelques heures à une quinzaine de jours. Nous n’avons pas identifié à ce jour d’essaims avec de telles magnitudes, sur une période aussi longue. A noter que des essaims dans d’autres contextes (Alpin par exemple) présentent des durées importantes mais des magnitudes faibles.

Où se situent les séismes et se rapprochent-ils de Mayotte ?

La localisation des séismes se fait à partir de l’analyse des signaux mesurés par les stations. Les mesures réalisées par le BRGM, qui permettent une localisation avec une précision de l’ordre de 10 km, montrent que les épicentres se situent dans une zone de l’ordre de 20 km de diamètre située à environ 50 km à l’Est de Mamoudzou : des séismes ont été localisés à des distances allant de 26 à 65 km de la station YTMZ localisée à Mamoudzou.

Pourquoi les magnitudes et les localisations annoncées sont-elles différentes d’un institut à l’autre ?

Le BRGM estime la localisation et la magnitude des séismes avec 9 stations à moins de 1400 km par rapport aux épicentres dont trois stations à Mayotte (distance de 40 à 50 km), et deux stations en Grande Comore (situées à environ 270 km des épicentres). Les réseaux internationaux utilisent des stations sismiques éloignées, dont la plus proche se trouve à 480 km de Mayotte. Il en résulte des incertitudes plus importantes.

En pratique, la fiabilité des estimations dépend de la magnitude des séismes :

  • En-dessous d’une magnitude de 4.5, les séismes ne sont pas détectés par les stations des réseaux internationaux, alors que les stations du BRGM permettent de détecter des séismes à partir d’une magnitude 3.5.
  • En-dessous d’une magnitude de 4.9, la configuration des stations des réseaux internationaux ne permet pas une estimation fiable de la localisation et de la magnitude.
  • Au-delà d’une magnitude de l’ordre de 5.0, les différences entre les estimations deviennent de moins en moins significatives.

Pourquoi a-t-on un ressenti plus fort alors que la magnitude reste modérée ?

Le ressenti dépend à la fois des caractéristiques du séisme, de ses effets à l’endroit où on se trouve et de facteurs personnels. Plus précisément les facteurs suivants interviennent :

  • le mécanisme de rupture à la source : à magnitude égale, on peut avoir des amplitudes d’ondes plus fortes dans la direction de la rupture (comparable à l’effet Doppler). Dans l’essaim, il se pourrait que différents types de ruptures se soient produites. Cela pourra être étudié ultérieurement ;
  • l’effet de la propagation des ondes, qui peut avoir des hétérogénéités spatiales (différence de perception Nord-Sud connue aux Antilles) : cet effet n’est pas documenté à Mayotte ;
  • les effets de site locaux qui amplifient les mouvements du sol : en fonction de la topographie ou de la nature des sols. Ces effets sont connus et documentés à Mayotte ;
  • les effets liés au bâtiment dans lequel la personne se trouve : amplification en fonction des étages, réponse du bâtiment et du mobilier ;
  • les facteurs personnels : il est reconnu que la perception est différente d’une personne à l’autre ou pour une même personne en fonction des conditions : jour/nuit, état émotionnel, activité, etc.

Quelles sont les causes des séismes actuels?

Le long des 500 km de l’archipel des Comores, des séismes se produisent de façon régulière avec une fréquence relativement importante, y compris des séismes de magnitude proche de 5 dans l’ensemble de la zone. L’épisode actuel s’inscrit donc dans une sismicité connue et relativement modérée au nord du canal du Mozambique.

En l’état des connaissances actuelles, les séismes peuvent être attribués à une conjonction de phénomènes géologiques dynamiques :

  • Une origine tectonique : à cause du mouvement relatif des plaques tectoniques, la région présente certains secteurs associés à une sismicité active le long de grandes structures, en particulier au niveau du Rift Est-Africain et de la Ride de Davie à l’ouest de l’archipel. Les structures tectoniques actives associées à l’archipel des Comores restent mal connues, mais la présence des séismes répertoriés atteste de ruptures le long de failles.
  • Une composante volcanique : cette hypothèse est appuyée en particulier par l’étude des mouvements en surface.

Les observations appuient donc l’hypothèse d’une conjonction d’effets tectoniques et volcaniques pour expliquer un phénomène géologique intégrant une séquence sismique et un phénomène volcanique. Cette hypothèse sera à valider et à affiner grâce à de nouvelles acquisition de données et grâce à de futurs travaux scientifiques.

A quoi sont dues les ondes monochromatiques détectées le 11 novembre 2018 ?

Le 11 novembre, un signal très atypique a été observé par des stations sismiques internationales situées à plusieurs milliers de kilomètres de Mayotte : une onde constituée d'une fréquence très basse (période de 17 secondes ou 0.06Hz) et presque monochromatique. La source de ces ondes semble provenir de la zone de l’essaim. Généralement ce type d’ondes se propageant à grande distance est généré par des séismes de forte magnitude (magnitude supérieure à 5) et à faible profondeur (< 30 km). Or dans la zone de l’essaim, à ce moment-là, on ne voit que des petits séismes (magnitudes inférieures à 3.5) qui ne peuvent pas générer ce type de signal. De plus, aucune secousse forte n’a été ressentie par la population sur l’île. 

 YTMZ, RAE55, MCHI à Mayotte, SBC aux Comores, SBV et ABPO à Madagascar. Sur les stations de Mayotte, on voit 4 petits séismes successifs mais aucun séisme fort. L’onde de surface apparait d’abord sur MCHI, puis SBC, puis sur les stations malgaches. Elle ne se voit pas sur YTMZ et RAE55 car ces capteurs ne peuvent pas voir ce type d’onde.

Signaux sur 6 stations : YTMZ, RAE55, MCHI à Mayotte, SBC aux Comores, SBV et ABPO à Madagascar. Sur les stations de Mayotte, on voit 4 petits séismes successifs mais aucun séisme fort. L’onde de surface apparait d’abord sur MCHI, puis SBC, puis sur les stations malgaches. Elle ne se voit pas sur YTMZ et RAE55 car ces capteurs ne peuvent pas voir ce type d’onde.

On n’explique pas encore le mécanisme de génération de cette onde. Les hypothèses avancées par les chercheurs, comme la résonnance de la chambre magmatique, doivent encore être confirmées pas des données supplémentaires. Mais cette observation semble être un indice supplémentaire d’une composante volcanique du phénomène d’essaim sismique en cours.

POUR ALLER PLUS LOIN

Lire la FAQ et les consignes de sécurité diffusées par la Préfecture de Mayotte