Le séisme qui a été ressenti fortement le 26 novembre 1999 dans les îles d'Ambrym et Pentecôte, dans le Pacifique sud-ouest, est le plus fort séisme de type chevauchant enregistré dans le Vanuatu central. Les travaux entrepris à terre et en mer par les chercheurs de l'IRD ont permis de décrire les mouvements tectoniques qui se sont produits lors du séisme et de modéliser les mécanismes de la rupture. Les résultats montrent que dans cette région du Vanuatu, les mouvements de glissement de la plaque océanique australienne sous la plaque Pacifique, bloqués à l'Ouest, engendrent de fortes contraintes à l'Est de l'arc insulaire (arrière-arc). Cette configuration fait du séisme d'Ambrym-Pentecôte un exemple rare de compression à l'arrière d'une zone de subduction dans un environnement océanique.

Dans le Pacifique sud-ouest, l'arc insulaire du Vanuatu s'étend sur 1 700 km et correspond à une zone de convergence où la plaque australienne glisse vers l'Est au-dessous du bassin nord-fidjien, qui appartient à la plaque du Pacifique, générant ainsi des séismes. Le 26 novembre 1999, les îles centrales du Vanuatu, et plus particulièrement celles d'Ambrym et Pentecôte, ont été fortement ébranlées par un séisme superficiel de magnitude 7,5 suivi d'un tsunami (raz-de-marée). Le séisme et les très nombreux glissements de terrain associés ont provoqué la mort de dix personnes et d'importants dégâts (1).

Immédiatement après le séisme, les chercheurs de l'IRD ont procédé à des analyses à terre et en mer afin d'identifier les mouvements tectoniques et les mécanismes de rupture mis en jeu. Alors que les îles Pentecôte au Nord et Paama-Lopévi au Sud n'ont pas subi de surrection, l'extrémité orientale d'Ambrym a été soulevée de plus d'un mètre. Cette élévation, attestée par la mort de colonies coralliennes, a également été marquée sur le bord de côte par l'apparition d'une bande blanche résultant de la dessication des algues rouges encroûtantes. Les données sismologiques ont permis de localiser le foyer à la pointe nord d'Ambrym, à 15 km de profondeur environ. La décroissance rapide vers l'Ouest du soulèvement observé, qui s'annule à quelques km de la pointe orientale de l'île, a confirmé que l'épicentre du séisme était proche et relativement superficiel. L'étude des mouvements horizontaux cosismiques (survenus au moment du séisme) aux différents sites du réseau GPS de l'ensemble des îles centrales a montré que la pointe ouest de l'île d'Ambrym s'était déplacée de 35 cm vers l'Est .

L'analyse des répliques sismiques, ainsi que celles des déplacements verticaux et horizontaux, a révélé un fort mouvement chevauchant de 6,5 m de la croûte du bassin nord-fidjien sous l'arc des Nouvelles-Hébrides, qui s'est produit le long d'une faille superficielle orientée Nord-Sud, pentée vers l'Ouest et émergeant à l'Est des îles d'Ambrym et Pentecôte. Une cartographie des fonds océaniques le long des flancs orientaux des îles Ambrym et Pentecôte ont mis en évidence un escarpement de faille important, étendu sur 400 m de large et 40 km de long, d'une hauteur de 900 m et orienté à 165° Nord. Il correspondrait à l'émergence en surface de la zone de rupture impliquée dans le séisme du 26 novembre 1999 (1).

La surrection observée à la pointe est d'Ambrym s'inscrirait en fait dans une dynamique à long terme, initiée il y a quelques milliers à plusieurs millions d'années. En effet, la limite de la zone surélevée coïncide avec l'endroit sur la côte sud-est d'Ambrym où disparaît le lagon frangeant. De plus, la découverte de terrasses coralliennes à des altitudes de 2 à 10 m, dans la portion de côte ayant subi cette surrection cosismique, suggère que la même faille de compression est régulièrement activée, dessinant ainsi la côte est d'Ambrym et agrandissant l'escarpement situé à l'Est de l'île. La datation de ces terrasses coralliennes a été réalisée en mesurant le rapport Uranium/Thorium présent dans les coraux. Elle a permis d'estimer un taux moyen de surrection de 3-4 mm par an au cours des 8000 dernières années. Les chercheurs ont ainsi estimé que l'escarpement de la faille de compression à l'Est d'Ambrym résulte d'une activité vieille de 15 000 à 60 000 ans. L'intervalle de récurrence des forts séismes a été calculé entre 100 et 375 ans.

Les spécialistes de l'IRD considèrent que le séisme de novembre 1999, ainsi que le cycle sismique le long de la zone située à l'Est de l'arc insulaire présente une déformation compressive de la plaque. Le phénomène de convergence aboutit à l'épaississement de la croûte et à la création permanente de relief. C'est ainsi que sont nées les îles Maewo et Pentecôte. La zone de compression impliquée dans le séisme du Vanuatu central apparaît donc comme une frontière active, qui incorpore progressivement des fragments de lithosphère du bassin nord-fidjien. Cette configuration constitue un exemple rare de front compressif situé à l'arrière d'une zone de subduction dans un environnement océanique.

Rédaction : DIC - Mina Vilayleck

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(1) Des figures sont disponibles à la Base d'images de l'IRD, Indigo Base, voir ci-dessous.

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Bibliographie

Pelletier B., Régnier M ., Calmant S. Pillet R., Cabioch G., Lagabrielle Y., Boré J.M, et al., 2000 - Le séisme d'Ambrym-Pentecôte (Vanuatu) du 26 novembre 1999 (Mw : 7,5) : données préliminaires sur la séismicité, le tsunami et les déplacements associés, C.R. Acad. Sci., Paris, Sciences de la Terre et des Planètes 331, 21-8

Régnier M, Calmant S., Pelletier B., Lagabrielle Y., Cabioch G., 2003 - The Mw 7.5 Ambrym earthquake, Vanuatu : A back arc intraplate thrust event, Tectonics, vol.22, n°4, 1034, 8, 1-14

Lagabrielle Y., Pelletier B., Cabioch G., Régnier M., Calmant S., 2003 - Coseismic and long-term vertical displacement due to back arc shortening, central Vanuatu : Offshore and onshore data following the Mw 7.5, 26 November 1999 Ambrym earthquake, Journal of Geophysical research, vol.108, B11, 2519

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