Étude pétrophysique et hydrogéologique des sédiments entrant dans les zones de subduction

Cette étude explore l’influence sur le type de sismicité exprimé par le méga-chevauchement des propriétés lithologiques, pétrophysiques et hydrogéologiques des sédiments entrant dans les systèmes de subduction, et de l’évolution de ces propriétés, à partir d’échantillons et de diagraphies issus d’expéditions du Programme International de Découverte des Océans (IODP) dans 1) la marge nord d’Hikurangi caractérisée par une sismicité modérée, des séismes lents et des tsunami earthquakes, 2) la marge de Nankai où ont été documentés des méga-séismes tsunamigènes, des séismes lents et des tsunami earthquakes et 3) la marge nord de Sumatra surépaissie, où des méga-séismes tsunamigènes ont principalement été enregistrés. Dans la marge nord de Sumatra, un intervalle riche en smectites est interprété comme la zone de formation du futur décollement. Celui-ci coïncide au voisinage de la fosse avec un réflecteur sismique de forte amplitude et de polarité négative induites par les fluides produits par la déshydratation pré-subduction de la partie inférieure de l’épaisse séquence sédimentaire entrante. La mégaséisme tsunamigène de 2004 aurait été favorisé par la lithification avancée des sédiments entrants ainsi que par le drainage des fluides du décollement par des failles du prisme externe. A contrario, dans la marge nord d’Hikurangi, le décollement se formerait dans des carbonates pélagiques ou des faciès volcanoclastiques altérés riches en fluides. Les contrastes de composition et de propriétés hydrogéologiques et pétrophysiques de la séquence sédimentaire entrante impliquent une distribution hétérogène des fluides le long de l’interface de subduction, avec des pressions de fluide potentiellement exacerbées au voisinage d’un mont sous-marin subduit sous la partie externe de la marge, zone source de séismes lents. Combinées, ces hétérogénéités seraient à l’origine de propriétés de friction hétérogènes favorables à la formation de séismes lents et de tsunami earthquakes. Les séismes lents sont supposés 1) se propager jusqu’à la fosse le long de l’interface de subduction ou de failles satellitaires et 2) libérer régulièrement une partie de la déformation accumulée par le méga-chevauchement, ce qui expliquerait la sismicité modérée de la région. L’intégration de ces résultats dans des modèles de production de fluide ou de couplage mécanique et sismique est une étape essentielle à l’amélioration de la gestion du risque sismique et de tsunami en contexte de subduction.