Eclaircissements sur la séquence sismique de Mayotte – mai-juin 2018

18 juin 2018

Le 10 mai 2018 commençait une séquence sismique qui n’a cessé depuis lors de produire des séismes quotidiens inquiétant la population de Mayotte, département français de 260000 habitants distant d’environ 50 km des séismes.

Une équipe du Groupe d'intervention macrosismique de l'EOST s'est d'ailleurs rendue sur place la semaine dernière, afin d’estimer les niveaux des dommages induits par cet essaim sismique. Voir notre actualité à ce sujet.

Mayotte est une île de 20 par 20 km qui fait partie de l’archipel des Comores située au nord du canal du Mozambique qui s’étend d’ouest en est sur plus de 400 km, comprenant les îles principales de Grande Comore, Mohéli, Anjouan, et Mayotte.

Le contexte géologique

L’île de Mayotte est un volcan bouclier qui repose sur le fond marin à plus de 3700 m de profondeur et son origine est liée à la formation du canal de Mozambique, lui-même étroitement lié aux mouvements des micro-plaques de Madagascar, de Somalie, et donc à l’éclatement du super-continent Gondwana à la fin de l’ère Primaire.

A une première phase de rifting Permo-Triasique (250-200Ma), suit une phase d’ouverture océanique du Jurassique moyen au Crétacé supérieur (180-70 Ma) avec la formation des bassins de Somalie au nord et de Mozambique au sud, relié par une faille transformante (la ride de Davie) entrainant la plaque Indo-Malgache vers le sud.

Ouverture des bassins de Somalie et du Mozambique avec coulissage dextre le long de la transformante de Davie au cours de l’ère Secondaire. D’après Stampfli and Borel (2004).

Ouverture des bassins de Somalie et du Mozambique avec coulissage dextre le long de la transformante de Davie au cours de l’ère Secondaire. D’après Stampfli and Borel (2004).

L’extension de la ride centrale indienne au début du Tertiaire à l’Eocene (50 Ma) sépare l’Inde de Madagascar  avec un épisode de compression le long de la ride de Davie alors exhumée. Enfin, depuis le Miocène la région est affectée par une extension EW, contemporaine de l’ouverture du rift Est-Africain.

C’est au cours de la fin du Tertiaire, depuis le Miocène (environ 20 Ma) que se forment les massifs volcaniques de l’archipel des Comores, débutant à l’Est par Mayotte et se propageant ensuite vers l’ouest à Anjouan, Mohéli et Grande Comore. Si l’âge maximum du volcanisme de 15-20Ma est estimé par un calcul du volume des roches volcaniques éruptées, les âges des dépôts volcaniques de surface à Mayotte sont plus jeunes et datent du Pliocène à l’actuel (Holocène)(e.g., Michon, 2016 ; Nehlig et al., 2013 ; Pelleter et al., 2014). Le seul volcan actif de l’archipel des Comores est le Karthala situé en Grande Comore (dernière éruption en 2007).

Il n’y a pas de consensus clair sur l’origine du volcanisme des Comores, celui comportant des affinités avec le point chaud de la Réunion, des origines mantelliques ou plus superficielles dans la croûte (Michon, 2016). De même, il est difficile de l’attribuer à un processus tectonique simple comme de l’extension nord-sud le long d’un axe est-ouest, ou à un coulissage horizontal le long d’une frontière de bloc, ou une combinaison des deux. Le débat n’est pas tranché à savoir si l’origine du volcanisme est tectonique, ou au contraire, si le volcanisme favorise la localisation des déformations tectoniques.

Carte topographique et bathymétrique de l’archipel des Comores.

 

Carte topographique et bathymétrique de l’archipel des Comores. L’abaissement topographique des massifs volcaniques d’ouest en est par érosion et subsidence conduit à la formation d’une barrière corallienne et d’un plateau (situation de Mayotte), jusqu’à l’état de plateau sous-marin seul (situation de Geiser bank) (Figure d’après Michon, 2016)

D’ouest en est, les îles volcaniques des Comores présentent les caractéristiques morphologiques de la croissance progressive de massifs coralliens conduisant à des atolls. La croissance latérale de la barrière de corail, l’érosion marine et des massifs volcaniques, associés à la subsidence des massifs volcaniques en fin d’activité conduisent à la géométrie caractéristique qui se termine par un plateau sous-marin ou un atoll.

Voir figure ci-contre.

Bathymétrie autour de Mayotte et coupe SW-NE (exagération verticale de 20) ; les pentes fortes (maxi 15°) sont à l’origine d’instabilités de pente sous-marine et des figures d’érosion des flancs du volcan (bathymétrie, source Audru et al., 2006).

La sismicité de Mayotte

La sismicité de Mayotte et des Comores de manière générale est mal connue. Hormis des séismes ressentis dans l’archipel des Comores en 1930, 1936, 1938, 1943, un séisme est décrit à Grande Comore en 1786. Ce n’est qu’avec l’avènement des réseaux sismologiques mondiaux que l’on a une vision d’ensemble de la sismicité de cette région du globe.

Si on exclut la sismicité de la ride de Davie (crise sismiques de 1985 qui atteint la magnitude 6.2) ou la sismicité du sud du Canal de Mozambique (séismes de 1950 et 1952 de magnitude 6), l’archipel des Comores se caractérise par une sismicité dites « modérée » (séismes de magnitudes comprises entre 3 et 5) plus ou moins ressenties dans les différentes îles de l’archipel, et qui a amené son classement en terme de risque sismique en zone 3 (sismicité modérée). A l’échelle des Comores, ce sont environ une vingtaine de séismes de magnitude proche de 5 qui ont affecté la région depuis 50 ans.

Sismicité de la partie nord du Canal du Mozambique et de l’archipel des Comores (source ISC, IRIS, GCMT)

Sismicité de la partie nord du Canal du Mozambique et de l’archipel des Comores (source ISC, IRIS, GCMT). Les chiffres correspondent à la magnitude Mb (ISC). Fond topographique et bathymétrique GeoMapApp http://www.geomapapp.org.

Mayotte a été touché récemment par plusieurs événements avant la crise de mai-juin 2018. C’est par exemple le séisme du 1er décembre 1993 (intensité VII-VIII, Mb5.2 ; dommages prononcés, à 40km à l’ouest de Mayotte), sans doute le choc le plus fortement ressenti après celui de 1936, et avant celui du 15 mai 2018. Ou encore celui du 27 octobre 2016, de plus faible magnitude, Ml 3.5-4 (5 km au NE de Mtsamboro ; BRGM nov2016), mais bien ressenti dans certaines communes de Mayotte, ce séisme étant localisé à envirion 10 km sous l’île. Notons également un séisme récent du 21 septembre 2016 plus éloigné (40km ouest de Mohéli ; 200 km ouest de Mayotte) mais qui a atteint la magnitude 5.1, le séisme récent le plus important et le plus proche avant mai 2018.

La séquence sismique de mai-juin 2018

La séquence sismique de Mayotte (aussi appelé crise sismique ou essaim de séismes) a démarré le 10 mai 2018 à 50-60 km à l’Est de Mamoudzou (ville la plus importante de Mayotte avec 60000 habitants) avec des séismes de magnitude 3 à 4. Elle a produit de nombreux séismes dont plus de 1000 ont été enregistrés par le réseau local de stations sismologiques (BRGM, 2018). Le choc majeur a eu lieu 5 jours après le début de la séquence, le 15 mai 2018 avec un choc de magnitude Mw5.8-5.9 (USGS), précédé la veille par un choc de magnitude 5.2. Depuis, la sismicité est moins forte, avec une succession presque quotidienne de 20 séismes de magnitude compris entre 5 et 5.5.

Les quelques mécanismes au foyer des séismes de l’Archipel des Comores montrent essentiellement des mécanismes en décrochement ou en extension. Les directions de décrochement sont soit E-W, soit N-S, les directions en extension sont obliques de NW-SE à NNW-SSE.

Le mécanisme au foyer du choc majeur de la crise sismique de Mayotte (15/05/2018 Mw5.8) montre un mécanisme principalement décrochant avec deux plans sub-verticaux, dextre E-W ou sénestre N-S. Deux autres séismes (20/05/2018 Mw5.5 et 21/05/2018 Mw5.5) ont tous deux un mécanisme similaire au choc du 15 mai.

Sismicité enregistrée à l’Est de Mayotte de mai à juin 2018 (catalogue séismes localisés D. Bertil, BRGM).

Sismicité enregistrée à l’Est de Mayotte de mai à juin 2018 (catalogue séismes localisés D. Bertil, BRGM).


Mécanismes au foyer GCMT des chocs les plus important.

Mécanismes au foyer GCMT des chocs les plus important.

 

On parle de sismicité en essaim ou essaim de séismes dans le cas d’une sismicité qui s’étale dans la durée sans distinction d’un événement principal (par opposition à une séquence « classique » avec un choc principal de forte magnitude suivi de répliques de magnitudes de plus en plus faible avec le temps)Magnitude des séismes en fonction du temps depuis le 10 mai 2018 (catalogue BRGM). On notera l’occurrence du séisme de magnitude 5.8 le 15 mai, ainsi que la nette augmentation du nombre de séisme à partir du 1er juin.

Magnitude des séismes en fonction du temps depuis le 10 mai 2018 (catalogue BRGM). On notera l’occurrence du séisme de magnitude 5.8 le 15 mai, ainsi que la nette augmentation du nombre de séisme à partir du 1er juin.

Moment sismique cumulé depuis le 15 mai. Les sauts dans la courbe correspondent soit à des séismes plus important (séisme de magnitude 5.8 du 15 mai, par exemple), ou bien à une augmentation rapide du nombre de séisme (journée du 1er juin, par exemple).

Moment sismique cumulé depuis le 15 mai. Les sauts dans la courbe correspondent soit à des séismes plus important (séisme de magnitude 5.8 du 15 mai, par exemple), ou bien à une augmentation rapide du nombre de séisme (journée du 1er juin, par exemple).

Décrire la séquence sismique en terme d’essaim n’empêche pas cependant d’avoir des chocs plus importants (exemple du choc de Mw5.8-5.9 du 15 mai 2018) ou encore que la rythmicité des chocs changent comme l’augmentation du nombre de séisme observée à partir du 1 er juin 2018, avec un moment sismique cumulé le 1er juin équivalent à un choc de magnitude 5.8.

Des essaims de sismicité, s’ils ne sont pas observation courante, existent néanmoins dans divers contextes tectoniques ou volcaniques, océanique ou continental, de magnitude et de durée variées et dans le monde entier. Ils sont souvent interprétés comme résultant de la migration de fluide dans la croûte terrestre. En France métropolitaine est ainsi suivi depuis de nombreuses années une série d’essaims sismiques dans les Alpes en Ubaye attribuée à la migration de fluide (eau) le long d’accident tectonique ancien (Daniel et al., 2009). En Afar (Djibouti, Ethiopie) des essaims de sismicité ont accompagné des intrusions de dyke (2005 ; Ayele et al., 2005) ou encore la migration de séismes (Dobi 1989 ; Jacques et al., 1999). Certaines crises débouchent sur des séismes plus importants (Dobi) et d’autres non (Ubaye).

Compte-tenu de la localisation en mer et du peu d’instrumentation proche de la zone il est difficile d’en savoir plus sur l’origine de la crise sismique.

Contact EOST : Jérôme van der Woerd
jerome.vanderwoerd AT unistra.fr

Pour en savoir plus :

Références

  • Audru, J.-C., P. Guennoc, I. Thinon, O. Abellard, Bathymay : la structure sous-marine de Mayotte révélée par l’imagerie multifaiscieaux, C.R. Geoscience, 338, 1240-1249, doi :10.1016/j.crte.2006.07.010, 2006.
  • Ayele, A., E. Jacques, M. Kassim, T. Kidane, A. Omar, S. Tait, A. Nercessian, J.-B. de Chabalier, G. King, The volcano–seismic crisis in Afar, Ethiopia, starting September 2005, Earth and Planetary Science Letters, 255, 177-187, doi:10.1016/j.epsl.2006.12.014,2007.
  • Daniel, G., E. Prono, F. Renard, F. Thouvenot, S. Hainzl, D. Marsan, A. Helmstetter, P. Traversa, J.L. Got, L. Jenatton, R. Guiguet, Changes in effective stress suring the 2003-2004 Ubaye seismic swarm, France, Journal of Geophysical Research, 116, B013009, doi :10.1029/2010JB007551, 2011.
  • Jacques, E., J.C. Ruegg, J.C. Lépine, P. Tapponnier, G.C.P. King, A. OmarRelocation of M ≥ 2 events of the Dôbi seismic sequence in Afar: evidence for earthquake migration,  Geophys. J. Int., 138 (1999), pp. 447-469
  • Pelleter, A.A., M. Caroff, C. Cordier, P. Bachèlery, P. Nehlig, et al. Melilite- bearing lavas in Mayotte (France): An insight into the mantle source below the Comores. Lithos, 208-209, 281-297, 10.1016/j.lithos.2014.09.012, 2014.
  • Michon, L., The volcanism of the Comoros Archipelago integrated at a regional scale, pp.233-244, in Bachelery, Patrick and Lénat, Jean-François and Di Muro, Andrea and Michon, Laurent. Active Volcanoes of the Southwest Indian Ocean: Piton de la Fournaise and Karthala, Springer-Verlag, Active volcanoes of the World, 978-3-642-31394-3, 2016.
  • Nehlig, P., Lacquement, F., Bernard, J., Caroff, M., Deparis, J., Jaouen, T., Pelleter, A.-A., Perrin, J., Prognon, C., Vittecoq, B., Notice de la carte g.ologique de Mayotte, BRGM/RP-61803-FR, 135 p., 45 ill., 1 ann., 2013.
  • Stampfli, G. M., and G. D. Borel (2004), The TRANSMED transects in space and time: Constraints on the paleotectonic evolution of the Mediterranean domain, in The TRANSMED Atlas: The Mediterranean Region From Crust to Mantle, edited by W. Cavazza et al., pp. 53–80, Springer, New York.